سنسور فشار چیست | ترانسمیتر فشار چیست

مفهوم فشار : به طور کلی به مقدار نیروی وارد شده بر واحد سطح فشار می گویند و به عنوان مقدار نیروی مورد نیاز برای جلوگیری از گسترش مایع ، گاز یا بخار بیان می شود. واحدهای مختلفی برای بیان مقدار فشار استفاده می شود که :

شامل :bar.psi.N/m2.Pa

محیط های حساس به فشار مانند صنایع گاز ، پتروشیمی ، آزمایشگاهی و دارویی اغلب به یک ترانسمیتر فشار برای مانیتورینگ نیروی اعمال شده مایعات و گازها برحسب مقدار پاسکال و psi نیاز دارند. این امر مستلزم یکپارچه سازی دقیق ترانسمیتر های فشار در تجهیزات تبدیل سریع الکتریسیته به نتایج قابل اطمینان با دقت و تحویل در لحظه است. با این وجود بیشتر مواقع متخصصان صنعتی برای حفظ سطح فشار مطلوب برای گاز ، روغن و مایعات با دمای بالا به سیستم سنجش جامع با ترانسمیتر فشارهمراه تکیه می کنند.

ترانسمیتر فشار سنج یا ترانسمیتر فشار گیج

ترانسمیترهای فشار گیج برای اندازه گیری فشار مطلق کنترل های خاص صنعتی ، برای پشتیبانی از مانیتورینگ های چند فرایندی مجهز شده اند. دیافراگم های فولادی نصب شده بر لوله ها یا مخازن تحت فشار با تغییر شکل می توانند زمان دقیق مربوط به نیروی اعمال شده را ثبت کنند که به نوبه خود سریعا توسط یک سنسور فشار به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می شود. این اندازه گیری می تواند از راه دور یا از طریق نمایشگرهای بصری و کاربر پسند در محل اندازه گیری کنترل شود.

کاربرد های ترانسمیتر فشار

ترانسمیترهای فشار به طور معمول در طیف گسترده ای از بخش های صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. در حفاری دریایی و اکتشافات نفتی عموما از سنسورهای فشاربرای اندازه گیری اختلاف فشار بین مقدار داخلی و خارجی تجهیزات حساس به فشار استفاده می شود.

برای حفظ پارامترهای قابل تشخیص باید اطمینان حاصل شود که فرآیندهای حفاری و حصول با یک استاندارد کار آمد انجام می شود. این موضوع در مورد تجهیزات پتروشیمی گاز و مواد شیمیایی نیز صادق است.

مقدمه ای بر تراسمیترها و مبدل های فشار (ترانسدیوسر های فشار)

یک مبدل فشار یا ترانسدیوسر فشار که اغلب ترانسمیتر فشار نامیده می شود مبدلی است که فشار را به یک سیگنال الکتریکی آنالوگ تبدیل می کند. اگرچه انواع مختلفی از ترانسدیوسر های فشار وجود دارد اما یکی از رایج ترین انها ترانسدیوسر استرین گیج می باشد.
تبدیل فشار به یک سیگنال الکتریکی با تغییر شکل فیزیکی فنر کششی که به یک دیافراگم فشار ترانسدیوسرو سیم مقاومت پل وتستون متصل است حاصل می گردد. فشار وارد شده به ترانسدیوسر فشار یا مبدل فشار باعث انحراف دیافراگم که معرف فشار فنر است می شود.
تغییر فشار فنر باعث تغییر مقاومت الکتریکی که متناسب با تغییرات فشار است می شود.

دربارهترانسمیترهای فشار بیشتر بدانید

خروجی الکتریکی ترانسمیتر فشار

ترانسمیترهای فشار به طور کلی با سه نوع خروجی الکتریکی در دسترس می باشند.

• میلی ولت
• ولتاژ تقویت شده
• خروجی جریان 4-20

در زیر خلاصه ای از خروجی ها و زمان استفاده از آنها به بهترین شکل ارائه شده است.

ترانسمیتر فشار با خروجی میلی ولت

ترانسمیترهای فشار با خروجی میلی ولت معمولا اقتصادی ترین ترانسمیترهای فشار یا مبدل های فشار هستند.
خروجی میلی ولتی ترانسمیترهای فشار به طور تقریبی 30 میلی ولت می باشد. خروجی واقعی مستقیما متناسب با توان ورودی تحریک کننده ترانسمیترفشار می باشد. اگر تحریک کننده نوسان داشته باشد بازده خروجی نیز تغییر می کند. به دلیل وابستگی این خروجی به سطح تحریک کننده منبع تغذیه یا پاورسپلای تنظیم شده برای استفاده با ترانسمیترهای فشار میلی ولتی پیشنهاد می شود. از آنجایی که این سیگنال خروجی بسیار کم است ترانسمیتر نباید در یک محیط با ارتعاشات و نویز الکتریکی زیاد قرار داشته باشد. فاصله بین ترانسمیتر و ابزار قرائت نیز باید نسبتا کوتاه نگه داشته شود.

ترانسمیتر فشار خروجی ولتاژی

ترانسمیترهای با خروجی ولتاژ شامل تقویت کننده سیگنال کل هستند که بازده بسیار بالاتری نسبت به مبدل ها یا ترانسمیترهای میلی ولتی دارند. خروجی آنها معمولا 0-5vDC یا 0-10 ولت DC است. اگرچه این مدل خاص از خروجی ترانسمیترها معمولا تابع مستقیمی از تحریک کننده نیست. اما بدین معناست که منبع تغذیه تنظیم نشده اغلب تا زمانی که در محدوده توان مشخصی قرار گیرند مناسب باشند. چون این ترانسمیترها از سطح خروجی بالاتری برخوردار هستند نسبت به ترانسمیترهای میلی ولتی که در برابر نویزهای الکتریکی و پارازیت ها مستعد هستند می توانند در محیط های صتعتی بسیار بیشتری مورد استفاده قرار گیرند.

ترانسمیتر فشار با خروجی 4 تا 20 میلی آمپر

این نوع مبدل های فشار که همچنین ترانسمیترهای فشار با خروجی 4-20 میلی آمپر شناخته می شوند.
از آنجایی که سیگنال 4-20 میلی آمپر کمتر تحت تاثیر نویزهای الکتریکی و سیگنال مقاومتی سیم ها قرار دارد ترانسمیترهای با خروجی جریان بهترین استفاده را برای انتقال سیگنال به مسافت های طولانی دارند. استفاده از این ترانسمیترها در کاربردهایی که سیم های سربی باید 1000 پا یا بیشتر باشد معمول نیست .

انتخاب ترانسمیتر فشار مناسب

اگر هنوز هم نمی دانید چگونه تصمیم بگیرید که چه نوع ترانسمیتر فشاری با چه نوع خروجی مورد نیاز دارید ؟ برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد معیارهایی که هنگام تصمیم گیری باید در مورد آنها فکر کنید. در زیر به مواردی برای انتخاب ترانسمیتر فشار مناسب با کاربرد شما اشاره می کنیم .

متداول ترین نشانه که ترانسمیتر ، متحمل فشار بیش از حد خواهد شد چیست؟؟
رایج ترین نشانه که ترانسمیتر متحمل فشار بیش از حد شده است تغییر در خواندن صفر است که معمولا در جهت فزاینده ای قرار دارد. ممکن است 5-6 میلی آمپر یا حتی بالاتر بخواند. حتی می تواند برای حد بالا جریان ماکزیمم مقدار که معمولا 24 میلی آمپر است به جای 20 میلی آمپر نشان دهد.

انواع سنسور فشار

انواع مختلفی از ترانسمیترهای فشار یا مبدل های فشار بر اساس نوع طراحی آنها وجود دارد. این سنسور ها می توانند به چندین شکل و اندازه ارائه شوند. بر این اساس 4 نوع اصلی از سنسورهای فشار وجود دارد :

• ترانسمیترهای فشار فنری یا کششی
• ترانسمیترهای فشار خازنی
• ترانسمیترهای فشار پتانسیومتری
• ترانسمیتر های فشار سیم تشدیدی

اصول کارکرد ترانسمیتر فشار

به طور کلی یک ترانسمیتر فشار از سه مولفه اصلی تشکیل شده است:

یک سنسور فشار – یک مدار اندازه گیری و اتصالات
عملکرد اصلی ترانسمیتر فشار تبدیل پارامترهای فیزیکی گاز ، مایع و دیگر پارامترهای فیزیکی سنسور فشار به سیگنال الکتریکی استاندارد است. یک سیگنال الکتریکی برای نشان دادن هشدار در دستگاه های تنظیم کننده و ریکوردرها و ابزار ثانویه مناسب تر است.
ترانسمیترهای فشار خازنی تمام اجزای حساس در یک ساختار یک پارچه را اندازه گیری می کنند. مدار الکترونیکی اوج لحیم کاری و اتصال کانکتور است. ساختار کلی ناهموار است و گسل های کمی دارد .ترانسمیتر فشار خازنی از دیافراگم اندازه گیری و الکترود در دو طرف ورق عایق تشکیل شده است. ترانسمیترهای فشار خازنی برای اندازه گیری معمول شامل چمبرهای ولتاژ بالا و فشار پایین هستند و در دیافراگم های ایزوله شده در دوطرف سنسور جداسازی و اجزای پر شده با مایع برای اندازه گیری به طرفین غشا منتقل می شوند. وقتی فشار هر دو طرف متفاوت باشد این اختلاف فشار موجب جابه جایی دیافراگم می شودکه متناسب با دو طرف ظرفیت خازن می باشد. از طریق فرایند نوسان و دفع تغییر شکل دیافراگم فشار به یک سیگنال تبدیل می شود اصول کار یک ترانسمیتر فشار خازنی به این صورت است.

ترانسمیتر فشار تفاضلی ( ترانسمیتر اختلاف فشاری ، ترانسمیتر فشار دیفرانسیلی )

نحوه عملکرد ترانسمیتر فشار دیفرانسیلی :
برخلاف فشار سنج های چمبری مبدل های تبدیل جریان AC/DC ترانسمیترهای فشار خازنی جریان هشدار دهنده را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می کنند و از یک ریز پردازنده یا میکروپروسسور برای تعیین مقدار فشار ورودی استفاده می کنند. ریز پردازنده یا میکروپروسسور ترانسمیتر را کنترل می کند.

اصول کارکرد ترانسمیتر فشار دیفرانسیلی

ترانسمیتر فشار تفاضلی یا دیفرانسیلی اختلاف فشار بین دو نقطه از خط جریان را اندازه گیری می کند. ترانسمیتر فشار دیفرانسیلی پارامتر فشار را به یک سیگنال الکتریکی 4-20 میلی امپر یا سیگنال خروجی ولتاژی 1-5 ولت دی سی تبدیل می کند که به عنوان ورودی یه کنترلرها یا ضبط کننده ها ، نشانگرها و دستگاه های مشابه عمل می کند. این ترانسمیترها در صنایع گاز آب و صنایع فرآوری شده و برای طیف گسترده ای از شرایط محیطی که نیاز به اندازه گیری دقیق دارند مورد استفاده قرار می گیرند.

تجهیزات ترانسمیترهای دیفرانسیلی فشار بین دو پورت راحس می کنند و سیگنال خروجی نسبت به محدوده فشار کالیبره شده تولید می کنند. ترانسمیترهای فشار دیفرانسیلی صنعتی از دو جایگاه ساخته شده اند. سنسور سنجش فشار در نیمه پایینی قرار دارد و وسایل الکترونیکی در نیمه فوقانی قرار دارند.

دو پورت فشار ذکر شده با نام های HIGH و LOW وجود دارد. اجباری نیست که پورت بالا همیشه در فشار بالا باشد و پورت پایین همیشه در فشار کم باشد. این برچسب زدن با تاثیر پورت بر سیگنال خروجی ارتباط دارد. سیگنال های خروجی 4-20 میلی آمپر با قابلیت HART.PROFIBUS or FOUNDATION Fieldbus همراه با ضریب حفاظت ایمنی و ضد شعله و احتراق توسط پروتکل ATEX از دیگر ویژگی های ترانسمیترهای فشار دیفرانسیلی یا DPT می باشد. تجهیزات الکترونیک کلیه ترانسمیترهای فشار دیفرانسیلی با محافظت در برابر انفجار حتی در برابر شعله و مواد احتراقی بی خطر هستند و در مناطق EX کاربردهای فراوانی دارند.