انواع ترانسمیتر فشار

دیافراگم های فولادی نصب شده در مخازن تحت فشار یا لوله کشی می توانند تغییر شکل های دقیق مربوط به نیروی وارد شده را ثبت کنند ، که به نوبه خود توسط یک سنسور فشار در داخل ترانسمیتر به سرعت به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می شود.مکانیزم ها و تکنولوژی های متعددی برای تبدیل و انتقال این کمیت فیزیکی(فشار) به سیگنال های الکتریکی از قبیل 4 تا 20 میلی آمپر و یا خروجی دیجیتال HART وجود دارد که شرح مختصر آن به همراه مثال های پرکاربرد در صنعت در جدول زیر آمده است:

1- سنسور های strain gauge

سنسورهایی هستند که مقاومت الکتریکی آن ها با اعمال فشار تغییر می کند:

با تحت کشش قرار گرفتن یا فشرده شدن نمونه آزمایش (strain gauge) هادی های straing gauge به طریق مشابهی تغییر فرم می دهند. از آنجایی که مقاومت الکتریکی با طول هادی رابطه مستقیم و با سطح مقطع آن رابطه عکس دارد بنابراین با تحت کشش قرار گرفتن هادی مقاومت آن افزایش یافته و با تحت فشار قرار گرفتن آن مقاومت کاهش می یابد.طبق رابطه پل وتستون با تغییرات به وجود آمده در این مقاومت می توان تغییرات ایجاد شده در ولتاژ کل را به دست آورد. بنابراین شاهد یک خروجی سیگنال متناسب با فشار وارده بر آن هستیم. معمولا این strain gauge ها بر روی دیافراگم نصب می شوند و فشار وارده بر دیافراگم را به خروجی سیگنال تبدیل میکنند.امروزه از strain gauge های سیلیکونی به جای فلزی استفاده می شود. یک نمونه از یک ترانسمیتر فشار که از strain gauge سیلیکونی استفاده می کند، مدل IDP10 برند فوکسبرو است .

2- سنسورهای خازنی:

در این مکانیزم تغییرات فشار موجب تغییر در فاصله صفحات خازن می شود که در نهایت ظرفیت خازن را تغییر داده و خروجی سیگنال می دهد .

از ترانسمیتر هایی که از این تکنولوژی استفاده می کنند می توان به رزمونت مدل 1151 اشاره کرد.

3-سنسورهای رزونانتی:

سنسورهای رزونانتی به این شکل عمل می کنند که با اعمال فشار باعث ایجاد یک فرکانس در سیم پیچ شده و این تغییرات فرکانس موجب به وجود آمدن یک خروجی برای ترانسمیتر می شوند. مدل EJA110 یوکوگاوا ازاین تکنولوژی استفاده می کند.

کاربرد ترانسمیتر فشار:

از ترانسمیترهای فشار به طور معمول در طیف وسیعی از بخش های صنعتی استفاده می شود. درحفاری و اکتشاف نفت معمولاً از سنسورهای فشار برای اندازه گیری مقادیر افتراقی بین فضای داخلی و خارجی تجهیزات حساس به فشار استفاده می کنند صنایع زیادی برای حفظ شرایط مطلوب محصول از دستگاه های حمل و نقل و نگهداری حساس به فشار استفاده می کنند که باید برای اطمینان از تحویل ایمن و درنهایت استفاده دقیق از آنها نظارت شود. آزمایشگاه ها همچنین از سنسورهای فشار برای اندازه گیری فشار نسبی محفظه های خلا به جو استفاده می کنند و از یک طیف وسیعی از مطالعات در حال ظهور پشتیبانی می کنند.

انواع سنسورهای فشار:

ترانسمیترهای فشار بر اساس طراحی آنها انواع مختلفی دارند.  این سنسورها می توانند به چندین شکل و اندازه باشند ، اما فناوری موجود نیز می تواند متفاوت باشد.بر این اساس 4 نوع سنسور فشار اصلی وجود دارد:

1-strain gauge
2-ترانسمیتر فشار خازنی
3-ترانسمیتر فشار پتانسیومتری
4-ترانسمیتر فشار سیم تشدید شده

اصول کار ترانسمیترهای فشار:

به طور کلی ، یک ترانسمیتر فشار از سه جز اصلی تشکیل شده است: یک سنسور فشار ، یک مدار اندازه گیری ، و یک اتصال فرآیند. عملکرد اصلی ترانسمیتر فشار تبدیل پارامترهای فیزیکی گاز ، مایع و سایر پارامترهای فیزیکی سنسور فشار به یک سیگنال الکتریکی استاندارد است. ترانسمیترهای فشار خازنی تمام اجزای حساس را در یک ساختار کاملا جوش داده شده اندازه گیری می کنند. نصب سیستم اندازه گیری فرستنده فشار دیفرانسیل ، شامل سه قسمت است ، یعنی لوله گذاری هدایت فشار قرار دادن کابل سیگنال الکتریکی و نصب فرستنده فشار دیفرانسیل در طول عملکرد فرستنده فشار ، فشار محیط به دیافراگم اندازه گیری مرکزی منتقل می شود  از طریق دیافراگم جدا کننده و روغن سیلیکون  و اختلاف فشار از لوله هدایت فشار دو طرفه بر روی دیافراگم جدا کننده دو طرفه دریافت می شود جایی که غشا اندازه گیری می شود. این ورق به عنوان یک عنصر انعطاف پذیر عمل می کند و با اختلاف فشار تغییر شکل می یابد. یک رابطه متناسب مثبت وجود دارد بین جابجایی دیافراگم اندازه گیری و فشار دیفرانسیل  و تحت تأثیر جابجایی دیافراگم ظرفیت خازن دیفرانسیل نیز تغییر می کند و مدار اندازه گیری آن را به سیگنال جریان مستقیم 20-20 میلی آمپر تبدیل می کند. با استفاده از فرستنده مدل SI1151 به عنوان مثال ، این نوع فرستنده فشار فاقد محور مرکزی است ، صفحه ثابت کروی است و فرستنده دارای یک ساختار دو محفظه متقارن است.

فرستنده فشار سنسوری است که معمولاً در کاربردهای صنعتی استفاده می شود. این به طور گسترده ای در محیط های مختلف کنترل صنعتی استفاده می شود ، صرفه جویی در مصرف آب و انرژی آبی ، حمل و نقل ریلی ، ساختمان هوشمند ، اتوماسیون تولید ، هوافضا ، نظامی ، پتروشیمی ، چاه نفت ، نیروی برق ، کشتی. در بسیاری از صنایع ، مانند ماشین آلات و خطوط لوله ، نقش اصلی فرستنده های فشار انتقال سیگنال های فشار برای نمایش فشار بر روی کامپیوتر است. سیگنال مکانیکی فشار فشار آب به یک جریان (4-20 میلی آمپر) تبدیل می شود ، و فشار سیگنال الکترونیکی یک رابطه خطی دارد ، با مقدار ولتاژ یا جریان ، که به طور کلی متناسب استبنابراین ، ولتاژ یا جریان خروجی توسط فرستنده با افزایش فشار افزایش می یابد ، بدین ترتیب رابطه ای بین فشار و ولتاژ یا جریان بدست می آید.

خروجی فرستنده فشار چیست؟

مبدل های فشار به طور کلی با سه نوع خروجی الکتریکی در دسترس هستند:

• میلی ولت
• ولتاژ تقویت شده
• 4-20 میلی آمپر.

ترانسمیترهای فشار با خروجی میلی ولت:

مبدل های دارای خروجی میلی ولت به طور معمول اقتصادی ترین مبدل فشار هستند. خروجی مبدل میلی ولت به طور اسمی حدود 30 میلی ولت استخروجی به طور مستقیم با توان ورودی یا تحریک مبدل فشار متناسب است. اگر تحریک نوسان داشته باشد ، خروجی نیز تغییر می کند

مبدل های فشار خروجی ولتاژ:

خروجی به طور معمول 0-5Vdc یا 0-10Vdc است از آنجا که خروجی آنها از سطح بالاتری برخوردار است ، این مبدل ها به اندازه مبدل های میلی ولت در معرض سر و صدای الکتریکی نیستند ، و بنابراین می تواند در محیط های صنعتی بسیار بیشتری مورد استفاده قرار گیرد. اطلاعات

مبدل های فشار خروجی 4-20 میلی آمپر:

این نوع مبدل ها به عنوان فرستنده فشار نیز شناخته می شوند. از آنجا که یک سیگنال 4-20mA حداقل تحت تأثیر نویز الکتریکی و مقاومت در سیم های سیگنال قرار می گیرد ، این مبدل ها بهترین زمانی استفاده می شوند که سیگنال باید در فواصل طولانی منتقل شود. استفاده از این مبدل ها در مواردی که سیم سرب باید 1000 فوت یا بیشتر باشد غیر معمول نیست.