سنسور فشار نسبی آتونیکس Autonics PSA-1P

سنسور فشار نسبی آتونیکس Autonics سری PSA

تعریف فشار

فشار کمیتی است که به صورت نیرو بر سطح تعریف می‌شود. یکاهای مختلفی برای اندازه‌گیری فشار وجود دارند؛ مانند: پاسکال، اتمسفر، میلی‌متر جیوه، متر آب و … . روش‌های گوناگونی برای اندازه‌گیری فشار به کار می‌روند. فشار همیشه با عوامل دیگری مانند ارتفاع و دما در ارتباط است.

سنسور فشار “Pressure Transmitter” چیست؟

در اغلب موارد از سنسور فشار برای اندازه‌گیری فشار مایعات و گازها استفاده می‌شود. عموما سنسورهای فشار کاربرد گسترده‌ای در صنعت دارند. نام‌های دیگر سنسور فشار، ترانسمیتر (ترنسمیتر) فشار، پرشر ترنسدیوسر، حسگر و مبدل فشار است. زیرا فشار را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند.

ساختار ترانسمیتر فشار

ترانسميتر فشار از سه قسمت اصلی تقويت كننده، مبدل (ترانسديوسر) و حس كننده ساخته شده‌اند. ترانسميترها در دو نوع نيوماتيكی و الكتريكی تولید می‌شوند. خروجی ترانسميترهای الكتريكی معمولا بين ۴ تا ۲۰ ميلی آمپر است و ترانسميترهای نيوماتيكی (یا پنوماتیکی) بين ۳ تا ۱۵ psi برحسب تغييرات كميت ورودی می‌تواند تغيير كند. قسمت‌های ترانسدیوسر “Transducer” و تقويت‌كننده برای انواع ترانسميترها یکسان است و برای كميت‌های مختلف تنها قسمت حس‌كننده تفاوت دارد.

انواع خروجی‌های ترانسمیتر فشار

خروجی ترانسمیترهای فشار می‌تواند به صورت ولتاژ یا جریان آنالوگ باشد. مهمترین خروجی‌های آنالوگ (4-20) میلی آمپر و (0-10) ولت هستند. در بعضی سنسورها که به پرشر سوییچ هم معروف هستند خروجی به صورت رله بوده که در این سنسورها در صورتی که فشار به حد معینی برسد خروجی رله فعال می‌شود. در برخی سنسورهای فشار خروجی به هردو صورت آنالوگ و رله بوده که باعث افزایش قیمت این ترنسمیترها می‌گردد. انواعی از ترانسمیترهای فشار نیز وجود دارند که خروجی را به صورت ترانزیستوری NPN یا PNP تولید می‌کنند.

با توجه به نیاز روز افزون کنترل و مشاهده فرآیندها با کامپیوتر و رکورد اطلاعات، شرکت‌های سازنده، قابلیت ارسال اطلاعات ترانسمیتر فشار توسط پروتکل‌های مختلف را فراهم ساخته‌اند. در زمان خرید باید وجود یا عدم وجود این قابلیت ارسال اطلاعات را در کاتالوگ مدنظر داشته باشیم. از معروف‌ترین پروتکل‌های صنعتی Modbus RS485 می‌باشد.

انواع سنسور فشار

سنسورهای فشار آنالوگ

کاربرد این سنسورها در صنعت بسیار زیاد و دقت آن نسبت به سایر سنسورها بالاتر است. در نتیجه قیمت بالاتری نیز دارد. این سنسورها می‌توانند فشارهای بسیار پایین در حد چند میلی‌آمپر [میلی بار] را حس کرده و در خروجی خود آن را نمایش می‌دهند.

سنسورهای فشار دیجیتال

این سنسورها فقط وجود یا عدم وجود فشار را نشان می‌دهد. در واقع به صورت صفر و یک عمل می‌کند. خروجی این نوع سنسورها به صورت رله، خروجی NPN یا PNP می باشد و نسبت به سنسورهای دارای خروجی آنالوگ قیمت پایین تری دارند. لازم به ذکر است منظور از دیجیتال در نامگذاری این نوع سنسورها وجود نمایشکر دیجیتال نیست بلکه منظور دیجیتال بودن خروجی سنسور می‌باشد.

در سنسور فشار آتونیکس مدل PSA-1P خروجی سنسور به صورت PNP است.

سنسورهای فشار عقربه‌ای

سنسورهای فشار عقربه‌ای دارای مکانیزمی هستند که فشار ورودی به سنسور باعث انحراف عقربه می‌شود و هیچ واسطه‌ای برای تبدیل وجود ندارد. در صورتی که در دو مدل قبلی معرفی شده نیاز به تغذیه هم برای فعال شدن مدار الکتریکی و هم ایجاد خروجی سنسور نیاز است. سنسور فشار عقربه‌ای کاملا مکانیکی و پنوماتیکی است و نیازی به تغذیه ندارد.

هر یک از سنسورهای آنالوگ، دیجیتال و عقربه‌ای در قسمت‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سنسورهای فشار بر چه اساسی دسته‌بندی می‌شوند؟

سنسورهای فشار بر اساس نوع فشار اندازه‌گیری، بازه اندازه‌گیری، بازه دمای عملکرد، تکنولوژی، خروجی و کاربردشان دسته‌بندی می‌شوند. مهم‌ترین و رایج‌ترین دسته‌بندی، بر اساس فشار مورد اندازه‌گیری و خروجی دستگاه است.

انواع روش‌های اندازه‌گیری فشار

در حالت کلی سه روش  برای اندازه گیری فشار وجود دارد.

1- اندازه گیری مطلق: در این روش فشار سنجیده شده نسبت به فشار صفر مطلق (که همان فشار خلا در فضا می باشد) سنجیده می شود. بنابراین در سطح دریا که فشار ۱ اتمسفر وجود دارد سنسورهایی که با روش اندازه‌گیری مطلق اندازه گیری می کنند عدد 1 اتمسفر را نشان خواهند داد. کاربرد این سنسورها به عنوان معیاری برای کالیبره کردن دستگاه‌ها می‌باشد. همچنین در صنایعی که نیاز به بسته‌بندی غذا یا کالایی در فشار مشخصی (مقدار تعریف شده) باشد حتما باید از سنسورهای فشار مطلق استفاده کرد. بدین ترتیب کالای تولید شده را می‌توان در جای دیگر (که فشار محیط مصرف با فشار محیط تولید متفاوت است) نگهداری یا مصرف کرد. سنسور مطلق در صنعت کمتر استفاده شده و سنسورهای نسبی (گیج) بیشتر استفاده می‌شوند.

2-اندازه‌گیری نسبی یا گیج: در این روش فشار اندازه‌گیری شده نسبت به فشار محیط است. بنابراین تغییر در آب و هوا و فشار جوی موجب تغییر در فشار محیط شده و به تبع آن فشار اندازه گیری تغییر می کند. دراین روش اندازه گیری فشار محاسبه شده می تواند حتی منفی نیز باشد. معمولا در سنسورهای نسبی فشار نسبت به فشار متوسط هوا در سطح دریا اندازه گیری می شود مقدار فشار متوسط هوا در سطح دریا 1013.25 میلی بار است که به عنوان مبنا انتخاب می شود. فشار بیشتر از سطح مبنا فشار مثبت و کمتر از آن فشار منفی است.

سنسور فشار آتونیکس مدل PSA-1P از نوع سنسور فشار نسبی است.

برای درک بهتر با ذکر یک مثال روش نسبی را توضیح می‌دهیم. فکر کنید مخزنی داریم که می‌خواهیم فشار آن را با یک سنسور که به روش نسبی کار می‌کند اندازه گیری کنیم. برای درک بهتر از یک سنسور مطلق نیز استفاده می‌کنیم. اگر فشار هوای محیط 1000 میلی بار باشد و فشار مخزن توسط سنسور مطلق عدد 3000 میلی بار باشد، سنسور نسبی عدد 2000 میلی بار را نشان می دهد. حال اگر این مخزن را به محیطی ببریم که فشار آن 950 میلی بار باشد سنسور مطلق همچنان عدد 3000میلی بار را نشان داده و این درحالی است که سنسور نسبی عدد 2050 میلی بار را نشان خواهد داد

3- سنجش تفاضلی: در این روش اختلاف فشار بین دو نقطه سنجیده می شود. به عنوان مثال فشار ورودی و خروجی یک مخزن باید کنترل شود تا پروسه تولید در فشار معینی انجام شود. در بسیاری موارد محاسبه فشار مخزن امکان پذیر نیست و فقط می‌توان فشار ورودی و خروجی را سنجید.

البته روش‌ها و دسته بندی‌های دیگری نیز برای اندازه‌گیری فشار در مراجع ذکر شده که همگی شامل همان سه دسته اصلی می‌شوند.

انواع سنسور فشار آتونیکس

همانطور که گفته شد، هر کمپانی روش خاص خود را برای دسته‌بندی سنسور فشار دارد. شرکت آتونیکس “Autonics” 3 دسته برای سنسورهای فشار در نظر گرفته است.

1- سنسور فشار استاندارد: این سنسورها فقط فشار مثبت را اندازه‌گیری می‌کنند؛ که سنسور فشار PSA-01P از این نوع است.

2- سنسور فشار منفی “Negative”: سنسور فشار منفی فشار کمتر از فشار محیط (1اتمسفر) را اندازه می‌گیرد. به این نوع سنسور فشار خلاء نیز می‌گویند.

3- سنسور فشار کامپوند “Compound”: سنسور فشار کامپوند هم فشار مثبت و هم فشار منفی را اندازه‌گیری می‌کند.

انواع کاربرد سنسور فشار

همانطور که گفته شد کاربرد اصلی سنسور فشار اندازه‌گیری و نمایش فشار است. اما کاربردهای جانبی دیگری نیز دارد. مانند: اندازه‌گیری ارتفاع یا عمق، اندازه‌گیری جریان، سنجش نشتی، اندازه‌گیری و کنترل فشار در صنعت

کاربردهای سنسور فشار در صنایع مختلف

صنایع غذایی

سیستم‌های هیدرولیک

سیستم‌های پنوماتیک

تکنولوژی‌های آبی

ابزارآلات ماشینی

صنایع غذایی؛ فراوری گوشت

در مرحله‌ای از فراوری، گوشت‌ها در یک محفظه تحت فشار خلاء قرار می‌گیرند. سنسورهای فشار خلاء با دقت بالایی که دارند، می‌توانند مقادیر قابل اطمینانی را ارائه دهند. در دستگاه برش نیز از حسگر فشار برای اندازه‌گیری فشار پنوماتیک استفاده می‌شود. این نوع حسگر فشار محدوده فشار منفی و فشار بیش از حد در کاربردهای پنوماتیک را اندازه‌گیری می‌کند.

از سنسورهای فشار بالا در سیستم‌های تمیزکننده که نیاز به فشار بالا دارد استفاده می‌شود. از کاربردهای دیگر ترانسمیتر فشار می‌توان به اندازه‌گیری سطح آب در محفظه شستشو نام برد.

سیستم‌های هیدرولیک

برای نظارت بر فشار در یک سیستم هیدرولیک، از ترنسمیتر فشار مایعات استفاده می‌شود. در نسل جدید ترنسمیترها از یک صفحه نمایش قابل برنامه‌ریزی استفاده می‌شود.
برای مثال ترنسمیتر فشار در واحد مرکزی هیدرولیک توربین بادی، فشار مورد نیاز برای اجزای عملیات هیدرولیکی مانند ترمز، سیستم زمین، جرثقیل خدمات و قفل روتور را فراهم می‌کند. این ترنسمیتر فشار باید در برابر شرایط جوی ناپایدار و دماهای بسیار پایین مقاوم باشد.

تشخیص تفاوت فشار در فیلترهای روغن هیدرولیک

سنسور فشار الکترونیکی با ورودی آنالوگ افزایش فشار دیفرانسیل در طول زمان کار را نشان می‌دهد که نشانه‌ای از آلودگی فیلتر است. با تشخیص این آلودگی می‌توان قبل از فاسد شدن فیلتر کارتریج آن را عوض کرد.

سیستم‌های پنوماتیک

سیستم‌های پنوماتیک مورد استفاده در صنعت عبارتند از یک واحد تامین هوای فشرده شامل تولید و توزیع هوای فشرده و بخش قدرت شامل سیلندر پنوماتیک، گیره، شیر و گیره مکش است. کمپرسور، هوای فشرده مورد نیاز برای نیروی سیستم‌های پنوماتیک را تولید می‌کند.
در بخش مرکزی سیستم کنترل هوای فشرده، هوا به طور موقت در مخزن ذخیره می‌شود. سنسور فشار مخزن فشار را در این مخزن هوا کنترل می‌کند.

خطا در سنسور فشار

خطا به معنی تفاوت بین مقدار واقعی فشار و مقدار نشان داده شده است که معمولا به صورت درصد بیان می شود. دقت سنسورهای فشار امروزی در حدود 0.5% است. با توجه به کاتالوگ می توان از دقت اندازه گیری هر سنسور آگاه شد.

یکی دیگر از ویژگی‌های مهم در این سنسورها تکرارپذیری است. تکرارپذیری حداکثر تفاوت بین خواندن خروجی برای فشارهای مکرر تحت شرایط محیطی یکسان است. سنسورهای فشار قابلیت تکرارپذیری دارند رد خطای تعریف شده را دارند.

نکات مهم در انتخاب سنسور فشار مناسب

در هنگام انتخاب سنسور فشار باید به موارد زیر توجه داشت:
محدوده فشار قابل اندازه‌گیری، دقت دستگاه، نوع خروجی، شکل ظاهری سنسور،  محیطی که سنسور در آن قرار دارد، موارد حفاظتی و …
همیشه باید عواقب آسیب بیش از حد فشار را به علت خطاهای عملیاتی، خطا در طراحی و یا عدم انسداد دستگاه در حین آزمون فشار و راه‌اندازی در نظر گرفت.
جنس قطعات استفاده شده در ترنسمیتر فشار بسیار مهم است. زیرا این مواد باید برای سازگاری با مایع یا گاز اندازه‌گیری شده انتخاب شوند. گاهی لازم است که قطعات در برابر خوردگی مقاوم باشند.

تنوع سنسورهای فشار نسبی بسیار زیاد است و با ویژگی‌های کاربردی مختلف ساخته می‌شوند. جایگزین کردن یک سنسور با سنسور دیگر نیازمند بررسی و کارشناسی دقیق است. مهندسان فروش برق و صنعت بین‌الملل نماینده فروش محصولات آتونیکس در ایران آماده ارائه خدمات مشاوره، فروش و توزیع تجهیزات اتوماسیون Autonics در ایران می‌باشد. جهت مشاوره و خرید با مشاورین فروش این مجموعه تماس حاصل فرمائید.