انواع تجهیزات اندازه گیری فشار و تفاوت آنها

انواع تجهیزات اندازه گیری فشار و تفاوت آنها

اگر در صنعت برق و ابزار دقیق فعالیت فعالیت داشته باشید نام هایی از قبیل پرشر ترنسمیتر ، پرشر سوییچ ، پرشر ترنسدیوسر یا پرشر گیج را شنیده اید. امروزه متاسفانه برخی به اشتباه این اسامی را به جای هم استفاده می کنند و اطلاعی از ماهیت واقعی این تجهیزات ندارند. در این مقاله ما سعی داریم تا با هر کدام از این مفاهیم آشنا شده و در هنگام انتخاب تجهیز مناسب دچار اشتباه نشویم.

قبل از بررسی مفاهیم ترانسدیوسر ،ترانسمیتر، سوئیچ و گیج لازم است ابتدا با مفهوم سنسور به طور کامل آشنا شویم. پیشنهاد می شود در صورت نیاز  مقاله سنسور چیست را مطالعه نمایید.

به اختصار در رابطه با مفهوم سنسور می توان گفت که هر دستگاهی که تغییرات یک کمیت فیزیکی را به تغییرات سیگنال الکتریکی تبدیل نماید یک سنسور می باشد. این سیگنال های الکتریکی به طور کلی در دو دسته آنالوگ و یا دیجیتال تقسیم بندی میشوند. در زمینه ابزار دقیق اصطلاحا به سیگنال هایی که شامل یک طیف پیوسته از مقادیر میشوند را سیگنال آنالوگ و سیگنال هایی که تنها محدود به دو مقدار مشخص می باشند را سیگنال دیجیتال می گویند. حال با در نظر گرفتن این توضیحات به بررسی مفاهیم مورد نظر خواهیم پرداخت.

ترنسدیوسر

ترنسدیوسر ها تجهیزاتی هستند که یک کمیت یا پارامتر را به کمیت یا پارامتر دیگر تبدیل میکنند. به عنوان مثال مقادیر فیزیکی یا شیمیایی اندازه گیری شده توسط مکانیزم سنسور را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کنند. اما این سیگنال ها ممکن است در حد میکرو آمپر یا میلی ولت باشد که برای کنترل کننده ها نظیر PLC  قابل درک نیست. لذا نمی توان این خروجی ها را به طور مستقیم به کنترل کننده متصل کرد.

پس ما توسط ترنسدیوسر ها می توانیم تغییرات یک کمیت را به تغییرات در یک سیگنال الکتریکی تبدیل کنیم اما این سیگنال برای کنترل کننده ها قابل استفاده نیست. حال به تعریف ترنسمیتر توجه نمایید.

ترنسمیتر

ترنسمیتر ها تجهیزاتی هستند که سیگنال های الکتریکی که توسط ترنسدیوسر ها تولید شده اند ولی در بازه استاندارد قرار ندارند را تبدیل به سیگنال های استاندارد قابل انتقال به کنترل کننده ها می کند. ممکن است سیگنال های تولید شده توسط ترنسدیوسر در حد میلی ولت یا میکرو آمپر باشد ولی ترنسمیتر توسط مدارات تقویت کننده ای که دارد این سیگنال ها را در سطح ولت یا میکرو آمپر تقویت می کند. شمای زیر نمای کلی اتفاقاتی که در داخل یک سنسور می افتد را به خوبی نشان میدهد.

پس متوجه شدیم که اساس کار تمام سنسور ها بر مبنای تبدیل کمیت های فیزیکی به سیگنال های الکتریکی است. تراندیوسر ها تجهیزاتی هستند که این کار را برای ما انجام می دهند. اما از طرفی هم می دانیم که هر نوع سیگنالی برای کنترل کننده ها (نظیر PLC) قابل درک و پردازش نیست. ترنسمیتر ها تجهیزاتی هستند که سیگنال های خروجی آنها در یکی از بازه های استاندارد جهانی (مثلا 4 تا 20 میلی آمپر یا 0 تا 10 ولت) قرار دارد و میتوان خروجی آنها را مستقیما به کنترل کننده ها وصل کرد. اما خروجی ترانسدیوسر ها لزوما در بازه استاندارد قرار ندارد. در این صورت بایستی از یک ترنسمیتر برای تبدیل این سیگنال ها به مقادیر استاندارد استفاده نمود. امروزه در بسیاری از سنسور ها این ترانسمیتر ها در داخل مدار خود سنسور وجود دارد و در اصطلاح  بازاری به کل این مجموعه ترانسمیتر می گویند. به این معنی که این تجهیز یک سنسور با خروجی آنالوگ استاندارد می باشد. اما در بعضی موارد نیز ترنسمیتر ها تنها تجهیزاتی هستند که سیگنال های الکتریکی را به مقادیر استاندارد تبدیل می کنند.

به عنوان مثال سنسور TA2145 از برند ifm که یک سنسور دمای RTD از نوع Pt1000 است را در نظر بگیرید. ورقه پلاتینی که در داخل این تجهیز قرار دارد به عنوان خود سنسور شناخته می شود. مدار الکترونیکی که تغییرات مقاوت این ورقه پلاتینی را آشکار و تبدیل به سیگنال ولتاژ یا جریانی می کند به عنوان ترنسدیوسر و مدار الکترونیکی که این سیگنال های ولتاژی یا جریانی را تقویت و تبدیل به سیگنال های استاندارد می نماید به عنوان ترنسمیتر شناخته می شود. در واقع در این تجهیز سنسور ، ترنسدیوسر و ترنسمیتر همگی در داخل یک بدنه قرار دارند. در اصطلاح بازاری برخی از کل این مجموعه به عنوان ترنسمیتر دما و یا سنسور دمای آنالوگ یاد می کنند.

اما به عنوان مثالی دیگر یک ترموکوپل ساده متداول را در نظر بگیرید. ساختار ترموکوپل تنها متشکل است از دو رشته سیم غیر هم جنس که از یک سر به هم متصل شده اند. در اثر قانون ترموالکتریک با گرما دادن به نقطه اتصال این دو سیم یک اختلاف پتانسیل خیلی کوچک روی دو سر آزاد آن ایجاد می شود که متناسب با مقدار دما می باشد. لذا این تجهیز تغییرات دما را با تغییرات سیگنال الکتریکی متناسب می کند. اما در داخل ساختار ترموکوپل دیگر مداری جهت تقویت و استاندارد سازی سیگنال های تولیدی وجود ندارد. پس باید خروجی آن را به یک ترنسمیتر خارجی متصل نمود. بنابراین در این تجهیز ترنسدیوسر و ترانسمیتر در دو تجهیز جداگانه از هم قرار دارند.

تا به اینجا با مفهوم ترنسدیوسر و ترنسمیتر و وظیفه هر کدام آشنا شدیم. اما نکته قابل توجه در مورد این دو تجهیز آن است که هر دو این تجهیز در تلاش برای ایجاد یک طیف پیوسته از سیگنال الکتریکی هستند. لذا این دو مفهوم معمولا در بحث سنسور ها و سیگنال های آنالوگ مطرح می شوند. به عبارت دقیقتر می توان گفت که مفهوم ترانسمیتر به نوعی با خروجی آنالوگ پیوند خورده است.

اما خروجی بعضی از سنسور ها دیگر یک طیف پیوسته از مقادیر نیست و فقط محدود به دو مقدار مشخص (قطع یا وصل) می شود. لذا در این نوع سنسور ها کار راحتتر می باشد. چرا که دیگر نیازی به انتقال یک سیگنال پیوسته از یک رنج به رنج دیگر نیست. این نوع سنسور ها را اصطلاحا سنسور های دیجیتال می نامند. و از آنجایی که خروجی آنها تنها دو حالت دارد به آن ها سوییچ نیز می گویند. پس تعریف کاملتر مفهوم سوییچ به شرح زیر است:

سوئیچ

سوئیچ ها برای برق دهی یا قطع برق دهی یک مدار الکتریکی نظیر قطع و وصل یک رله یا کنتاکتور استفاده می شوند. سنسورهای سوئیچ در واقع سنسور هایی هستند که که خروجی آنها تنها به د حالت روشن یا خاموش کار می کند. پس لذا دیگر نیازی به مدارات خاص ترنسمیتر وجود ندارد. در واقع مفهوم سوئیچ و دیجیتال نیز با هم پیوند خورده است.

تا به اینجا با مفهوم ترنسدیوسر، ترنسمیتر و سوئیچ آشنا شدیم. لذا می توان هر کدام از عناوین پرشر ترنسمیتر ، پرشر سوئیچ و پرشر ترنسدیوسر را چنین تعریف نمود:

• پرشر ترنسمیتر: سنسور فشار آنالوگ با خروجی استاندار
• پرشر سوئیچ: سنسور فشار دیجیتال با خروجی استاندارد
• پرشر ترانسدیوسر: سنسور فشار آنالوگ با خروجی غیر استاندارد

و اما می رسیم به مورد آخر یعنی پرشر گیج. برای توضیح چیستی این تجهیز بهتر است دوباره به مفهوم سنسور رجوع کنیم. گفتیم که سنسور تجهیزی است که کمیت های مختلف فیزیکی یا شیمیایی را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند. پس یعنی لزوما باید یک خروجی الکتریکی داشته باشد.

حالا بیایید ساختار و عملکرد یک گیج فشار را بررسی نماییم. یک گیج در واقع متشکل است از یک صفحه مدرج و عقربه نشانگر که در داخل مایعی مخصوص قرار گرفته و بر اساس میزان فشار ورودی به کانکشن مربوطه عقربه مقدار فشار را به صورت لحظه ای نمایش می دهد. اما این عملکرد کاملا مکانیکی بوده و ورودی یا خروجی الکتریکی وجود ندارد. به عبارتی بهتر این تجهیز نه برای کارکردن خود تغذیه الکتریکی می خواهد و نه خروجی الکتریکی به ما می دهد. لذا می توان گیج فشار را نیز به این صورت تعریف نمود:

گیج فشار

تجهیزی است برای اندازه گیری فشار به صورت کاملا مکانیکی و بدون ورودی و خروجی الکتریکی.

امیدوار هستیم با مطالعه این مقاله شما نیز مثل بعضی از افراد در هنگام انتخاب محصول مورد نظر خود دچار اشتباه نشده و این موارد را به اشتباه به جای هم بکار نبرید.

بیشتر بخوانید: آشنایی کامل با مفهوم فشار و نحوه اندازه گیری فشار