ترانسمیتر فشار

ساختار‌ ترانسمیتر فشار

در سال ۱۸۵۶ Lord Kelvin  گزارش کرد که مشخصات هادی های مس و آهن در معرض فشار مکانیکی تغییر کرده و مقاومت الکتریکی تولید می کنند.

در سال ۱۸۸۰ برادران Pierre و Jacques Curie متوجه شدند که کریستال هایی مانند کوارتز یا تورمالین با اعمال فشار در امتداد محورشان به قطبی می شوند. یک سال پس از کشف اولیه آنها دریافتند که اگر این کریستال ها در معرض میدان الکتریکی قرار گیرند، کریستال تغییر شکل می یابد.

در سال ۱۹۳۰ Roy W. Carlson ساختار اولیه استرین گیج ها را کشف کرد و با گذشت زمان ساختار اندازه گیری مقاومت با استفاده از استرین گیج ها بهبود یافت.

طراحی ترانسمیترهای فشار با گذشت زمان پیشرفت یافت و نهایتا در سال ۱۹۷۹ Robert L. Bell ترانسمیترهایی با استفاده از سنسورهای سرامیکی برای اندازه گیری فشار طراحی کرد.

‌ترانسمیتر فشار نوعی مبدل فشار است. این تجهیز برای اندازه گیری سه مدل فشار معمولا به کار می رود:

• فشار گیج
• فشار مطلق (منفی)
• اختلاف فشار

انواع سنسورهای اندازه گیری فشار

امروزه از روش های متنوعی در ساخت تجهیزات اندازه گیری الکتریکی فشار استفاده می شود. که معمولا بیشتر این روش ها بر اساس اندازه گیری فاصله یا نیرو است. به عبارت دیگر متغیر فیزیکی فشار به یک مقدار الکتریکی تبدیل می شود.

بر عکس گیج های فشار که بدون نیاز به هیچ گونه منبع خارجی مقادیر فشار را اندازه گیری می کنند، برای اندازه گیری فشار در ترانسمیترها نیاز به یک منبع انرژی خارجی داریم. معمولا در ساخت ترانسمیترها از سنسورهای زیر استفاده می شود:

• سنسور لایه ضخیم سرامیکی
• سنسور LVDT (ترانسفورماتور تفاضلی متغیر خطی)
• سنسور پیزورزستیو (پیزو)
• سنسور لایه نازک

سنسورهای فشار بعد از اندازه گیری مقادیر فشار، یک سیگنال الکتریکی تولید می کنند. معمولا سیگنال الکتریکی این ترانسمیترها از نوع جریان یا ولتاژ است.

توجه: به ترانسمیترهایی با خروجی ولتاژ در اصطلاح ترانسدیوسر می گویند.

انواع خروجی‌‌ ترانسمیتر فشار

۱-سیگنال جریان ۴…۲۰ میلی آمپر

پرفروش ترین نوع ترانسمیتر،‌‌ ترانسمیتر فشار با خروجی جریان ۴ تا ۲۰ میلی آمپر است. مزیت اصلی سیگنال جریان، عیب یابی آسان سیستم و افزایش عمر دستگاه اندازه گیری است.

۲-سیگنال RS232 / RS485

طراحی بعضی از سیستم های کنترلی بر اساس بیت است، پروتکل های ارتباطی سریال RS232 / RS485 داده ها را به صورت یک بیت بر زمان انتقال می دهند.

۳-سیگنال خروجی Parallel

خروجی Parallel یا موازی مقادیر اندازه گیری شده را به صورت گروهی از بیت ها انتقال می دهد. GPIB یا IEEE 488 محبوب ترین رابط های موازی برای اتصال کامپیوتر، لوازم جانبی و وسایل آزمایشگاهی هستند.

۴-سیگنال HART

پروتکل HART مخفف کلمه highway addressable remote transducer یا ترانسدیوسر کنترل از راه دور است. این پروتکل سیگنال های دیجیتال را بر روی سیگنال آنالوگ ۴ تا ۲۰ میلی آمپر قرار می دهد. پروتکل HART امکان ارتباط دو طرفه را فراهم میکند و انتقال اطلاعات از فرکانس های متغیر فرآیند به ابزارهای هوشمند را راحت می کند.

۵-سیگنال PROFIBUS

PROFIBUS مخفف کلمه process fieldbus است. این خروجی یک استاندارد ارتباطی محبوب است که در اتوماسیون، کنترل و سیستم های ایمنی به کار می رود.

مقایسه ترانسمیتر و ترانسدیوسر

سنسورهای فشار معمولا به دو دسته کلی ترانسمیتر و ترانسدیوسر تقسیم بندی می شوند.

۱-‌ترانسمیتر فشار

اگر سنسور فشار در خروجی سیگنال جریان ۴…۲۰ mA یا ۰…۲۰ mA به کنترلر ارسال کند، در اصطلاح رایج به آن‌ ترانسمیتر فشار می گویند.

۲-ترانسدیوسر فشار

در حالتی که سنسور فشار سیگنال ولتاژ تولید کند مانند ۰…۵ V یا ۰…۱۰ V در اصطلاح رایج به آن ترانسدیوسر فشار می گویند.

مزایا و معایب نصب‌‌ ترانسمیتر فشار

اندازه گیری فشار یکی از مهمترین بخش های هر فرآیندی در بسیاری از صنایع است. فرآیندها در محدوده فشار، دما و سیال تنوع بسیاری دارند. بنابراین هیچ سنسور فشاری برای نصب در همه فرآیندها ایده آل نیست و انتخاب نوع سنسور فشار در عملکرد درست ترانسمیترها مهمترین نقش را ایفا می کنند.

در ساخت سنسورهای به کار رفته در ترانسمیترها از متریال های مختلفی استفاده می شود، مانند:

• سیلیکون
• سرامیک
• فلز

همچنین با توجه به ساخت ترانسمیترهای فشار از سنسورهای متفاوت، هر ترانسمیتری با توجه به نوع سنسور به کار رفته در ساخت آن مزایا و معایبی دارد که در ادامه به مزایا و معایب سنسورهای پرکاربردتر اشاره می کنیم.

۱- استرین گیج

مزیت

• امکان پاسخگویی DC

معایب

• محدودیت دمای کاری
• حساسیت کم

۲- پیزوالکتریک

مزایا

• اندازه کوچک
• محدوده دمای کاری گسترده
• پاسخگویی سریع
• تولید سیگنال داخلی
• ساختار قوی

معایب

• تولید خروجی AC
• حساسیت به لرزش
• حساسیت پایین
• امپدانس خروجی بالا
• حساسیت دمایی بالا

۳- پیزو رزستیو

مزایا

• اندازه کوچک
• سیگنال خروجی DC
• حساسیت بالا
• پاسخگویی سریع

معایب

• حساسیت دمایی

۴- خازنی

مزایا

• هیسترزس کم
• خطی سازی خروجی
• پایداری خوب

معرفی ترانسمیترهای متداول در بازار ایران

‌ترانسمیتر فشار روزمونت

روزمونت یک شرکت ساخت تجهیزات ابزار دقیق است که محصولات اندازه گیری فشار، دما و سطح را با کیفیت و کارایی بالا تولید می کند. محصولات این کمپانی در صنایع متعددی در سراسر جهان به کار رفته است.

یکی از پرفروش ترین محصولات روزمونت، ترانسمیترهای فشار هستند که برای اندازه گیری فشار گیج، مطلق و ترکیبی طراحی شده اند. مدل ۳۰۵۱ روزمونت در شرکتها و صنایع ایرانی بسیاری نصب شده است.

معمولا خروجی این دستگاه اندازه گیری فشار قابل تنظیم بوده و HART است که باعث انطباق پذیری آن با صنایع مختلف می شود.

‌ترانسمیتر فشار yokogawa

ترانسمیترهای فشار ژاپنی  yokogawa برای اندازه گیری فشار و یا سطح در مایعات و گازهای صنعتی به کار می روند. خروجی این ترانسمیترها به سیستم های کنترلی منتقل می شود. از مزایای پرشر ترانسمیتر یوکوگاوا می توان موارد زیر را نام برد:

• اندازه گیری دقیق و پایدار
• عملکرد ایمن
• قابل اعتماد
• وزن کم
• هوشمند
• راه اندازه و نصب و نگهداری آسان

اگرچه محصولات این کمپانی با کیفیت و گستردگی بالا به بازار عرضه شده اند، اما در بازار ایران تنوع کمتری دارند.

‌ترانسمیتر فشار ویکا

ویکا، یک شرکت آلمانی تولید تجهیزات ابزار دقیق است که در نقاط مختلفی از جهان شعبه دارد. از مزایای محصولات این کمپانی می توان به گستردگی مدل ها، پوشش نیاز صنایع مختلف، کیفیت بالای محصولات و قیمت های متنوع با توجه به بودجه مشتری اشاره کرد.

همچنین با توجه به پوشش خوب محصولات این کمپانی در بازار ایران، یکی از بهترین برندهای موجود برای نصب در سیستم های مختلف محصولات ویکاست.

ترانسمیترهای ویکا Wika در صنایع متعددی برای اندازه گیری فشار و ارسال سیگنال الکتریکی به اتاق های کنترل به کار می رود. در ادامه مدل های پرکاربردتر و پرفروش تر در بازار ایران را معرفی می کنیم.

‌ترانسمیتر فشار ویکا مدل A10

ترانسمیتر مدل A10 ویکا را می توان در صنایع ماشین سازی، پمپ و کمپرسور، هیدرولیک و پنوماتیک و سیستم هایی که نیاز به ملزومات ایمنی خاصی ندارند نصب کنیم.

با استفاده از این مدل می توان فشارهای از ۰٫۶ بار تا ۱۰۰۰ بار را اندازه گیری کرد. این ترانسمیتر در خروجی سیگنال ۴…۲۰ میلی آمپر یا ۰…۱۰ ولت تولید می کند.

مزایای ترانسمیتر A10

• قیمت مقرون به صرفه
• کیفیت خوب
• پوشش رنج های مختلف در بازار ایران

برای بررسی اطلاعات بیشتر ترانسمیتر فشار ویکا مدل A10 می توانید به این مقاله مراجعه کنید.

‌ترانسمیتر فشار ویکا مدل S10

کاربرد ترانسمیتر مدل S10 مانند مدل A10 ویکاست، با این تفاوت که به دلیل طراحی قوی تر این مدل قیمت آن به نسبت مدل A10 گران تر است.

مزایای ترانسمیتر S10

• کیفیت خوب
• عمر بالا
• تنوع رنج اندازه گیری در بازار ایران

برای بررسی بیشتر این محصول می توانید این لینک را مشاهده کنید.

ترانسمیتر مدل S11 ویکا

در شرایطی که سیال فرآیندی ویسکوزیته بالایی دارد نمی توان از ترانسمیترهای قلمی استفاده کرد. ترانسمیتر S11 با کانکشن دیافراگمی برای نصب در فرآیندهایی با ذرات معلق طراحی شده است تا از ورود این ذرات به داخل ترانسمیتر جلوگیری شود.

این مدل را می توان برای اندازه گیری فشار در صنایع ماشین سازی و اتوماتیک، صنایع غذا و نوشیدنی و سیستم های متنوع دیگری به کار برد.

مزایای نصب ترانسمیتر S11 ویکا

• امکان خرید آسان در بازار ایران
• اندازه گیری فشار در فرآیندهای ویسکوزیته
• کیفیت و طراحی خوب

می توانید برای مطالعه بیشتر درباره این محصول این لینک را مشاهده کنید.

‌ترانسمیتر فشار مدل WUD-20 ویکا

این مدل با بالاترین کیفیت برای نصب در صنایع خاص طراحی شده است. ترانسمیتر مدل WUD علاوه بر ارسال سیگنال الکتریکی به اتاق فرمان، مقادیر فشار را به صورت همزمان نمایش می دهد. اگرچه این مدل مزایای بسیاری دارد اما به دلیل قیمت بالا، در صنایع خاص به کار می رود.

اگر درمورد خرید سنسورفشار نیاز به اطلاعات دارید می توانید ۴ فاکتور اساسی خرید ترانسمیتر را در مقاله ای با همین عنوان در این سایت بخوانید.

تجهیزات جانبی‌ ترانسمیتر اختلاف فشار

نمایشگر

ترانسمیترهای فشار موجود در بازار معمولا مقادیر فشار را بعد از اندازه گیری به سیگنال الکتریکی تبدیل کرده و به کنترلر ارسال می کند. اما در بعضی از فرآیندها علاوه بر ارسال سیگنال الکتریکی نیاز به نمایش همزمان مقادیر فشار نیز می باشد. در این حالت باید از ترانسمیتر همراه با نمایشگر استفاده کنید که معمولا قیمت بالایی دارند.

یک راه جایگیزین در این شرایط استفاده از نمایشگر جدا به همراه ترانسمیتر است. معمولا در بازار ایران نمایشگرهای آتونیکس برای نمایش فشار اندازه گیری شده در ترانسمیترها استفاده می شود.

شیر سوزنی

برای کنترل جریان سیال ورودی به ترانسمیتر و تنظیم آن در بعضی از سیستم ها معمولا از شیرهای سوزنی استفاده می شود. شیر سوزنی یا نیدل ولو در بازار ایران برای رنج های فشار مختلف و با کانشکن های متنوعی قابل سفارش هستند.

منیفولد

در فرآیندهایی که‌ ترانسمیتر اختلاف فشار نصب میشود، معمولا همراه با آن یک منیفولد سه راهه جهت تنظیم و کنترل سیال ورودی به آن استفاده می شود.

منابع:

http://users.telenet.be/instrumentatie/pressure/pressure-transducer-history.html