تجهیزصنعت تامین و تجهیز صنایع
سنسور فشار چیست؟
سنسور فشار (pressure sensor)، یکی از تجهیزات پرکاربرد و محبوب در صنایع فرآیندی است که فشار مکانیکی ورودی را به سیگنال خروجی الکتریکی تبدیل می کند. انواع مختلفی از سنسورهای فشار بر اساس اندازه، ظرفیت، روش اندازه گیری، فناوری سنجش و الزامات خروجی تولید می شوند.
به عبارت بهتر سنسور فشار جهت اندازه گیری فشار مایع و گاز مورد استفاده قرار می گیرد. برخی از این تجهیزات بر اساس استانداردهای ضد انفجار Ex d و Ex I برای محیط های خطرناک ساخته می شوند.
سنسورهای فشار می توانند فشار مطلق، فشار نسبی یا گیج (نسبت به فشار اتمسفر) یا فشار تفاضلی (تفاوت بین دو نقطه فشار) را اندازه گیری کنند. در نظر داشته باشید که انتخاب سنسور به کاربرد خاص و دقت، وضوح و محدوده عملیاتی مورد نیاز بستگی دارد.
سنسورهای فشار در طیف گسترده ای از کاربردها، از سیستم های نظارت و کنترل گرفته تا فرآیندهای صنعتی کاربرد دارند. بنابراین سنسور فشار در صنایع مختلف نظیر خودروسازی، نفت و گاز، هوافضا، سیستم‌های HVAC برای نظارت بر فشار سیالات و اطمینان از ایمنی در کاربردهای مختلف بسیار حائز اهمیت است. در ادامه این نوشته هدف آشنایی با انواع، عملکرد، مزایا، کاربردها و پارامترهای مهم خرید سنسور فشار است.
انواع سنسور فشار
سنسور فشار تجهیزی است که فشار مکانیکی ورودی در گازها یا مایعات را به سیگنال خروجی الکتریکی تبدیل می کند. این تجهیز شامل یک عنصر حساس به فشار است که می تواند فشار اعمال شده را اندازه گیری کند و قطعات الکترونیکی برای تبدیل اطلاعات به سیگنال خروجی الکتریکی عمل می کنند.
سنسورهای فشار شناور (Submersible) را میتوان برای اندازه گیری فشار مایعات (تا 30 PSI) با خروجی ولتاژ یا جریان (4-20 میلی آمپر) در مخازن استفاده کرد. با قرار دادن این سنسورها در پایین یک مخزن، می توانید اطلاعات دقیقی از محتویات مخزن به دست آورید و به کارگران یا سیستم کنترل فرآیند در صورت کاهش سطح مخزن به زیر حد مجاز هشدار دهید.
فشار به عنوان مقدار نیروی اعمال شده توسط یک مایع یا گاز به یک واحد سطح (P=F/A) تعریف می شود و واحدهای فشار رایج پاسکال (Pa)، بار (bar)، N/mm2 یا psi (پوند بر اینچ مربع) است. سنسورهای فشار بر اساس فشار مرجع به سه دسته کلی فشار مطلق (Absolute)، فشار نسبی (Gauge) و فشار تفاضلی (Differential) تقسیم بندی می شوند:
1.فشار مطلق (Absolute pressure)
سنسور فشار مطلق، فشار را نسبت به خلاء کامل (فشار صفر) اندازه گیری می کنند. در واقع یک طرف سنسور در معرض محیط مورد اندازه گیری قرار می گیرد و طرف دیگر برای ایجاد خلاء آب بندی می شود.
2.فشار نسبی (Relative pressure)
سنسور فشار نسبی، فشار را نسبت به فشار اتمسفر اندازه گیری می کند. یک طرف به سیال در تماس است و طرف دیگر به اتمسفر ونت می شود. این سنسورها معمولاً در کاربردهایی استفاده می‌شوند که نقطه مرجع فشار اتمسفر است، مانند فشار سنج تایرها و اکثر تجهیزات اندازه‌گیری فشار که در کاربردهای روزمره استفاده می‌شوند.
3.فشار تفاضلی (Differential pressure)
سنسورهای فشار تفاضلی، اختلاف فشار بین دو نقطه را اندازه گیری می کنند. آنها فشار مطلق یا فشار نسبی را اندازه گیری نمی کنند، بلکه فشار بین دو نقطه مجزا از فرآیند را اندازه گیری می کنند. این سنسورها در کاربردهایی مانند تجهیزات اندازه گیری جریان و سیستم های نظارت فیلتر استفاده می شوند که اختلاف فشار بین دو نقطه باید اندازه گیری شود.
تفاوت بین سنسور، ترانسمتیر و ترانسدیوسر فشار چیست؟
درک تفاوت بین سنسورها، ترانسمیترها و مبدل ها یا ترانسدیوسرها در زمینه ابزار دقیق و اندازه گیری ضروری است. در ادامه به بررسی تفاوت های آنها می پردازیم:
تعریف سنسور فشار
سنسور فشار تجهیزی است که فشار را تشخیص داده و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. در واقع سنسورهای فشار تغییرات فشار را اندازه گیری و یک سیگنال الکتریکی متناسب با فشار اعمال شده تولید می کنند. خروجی سنسور فشار معمولاً یک سیگنال (تغییر ولتاژ، جریان یا مقاومت) است که مستقیماً با فشار اندازه گیری شده مطابقت دارد.
تعریف ترانسدیوسر فشار
مبدل فشار یا ترانسدیوسر شامل یک جمع کننده نیرو مانند یک دیافراگم انعطاف پذیر و یک المنت انتقال فشار است و از یک سنسور مقاومتی، خازنی یا القایی برای تولید سیگنال الکتریکی استفاده می کند.
مبدل فشار در زمینه اندازه گیری و ابزار دقیق کمیت های فیزیکی مانند فشار را توسط سنسور اندازه گیری و به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کنند. به عنوان مثال در یک مبدل، سنسور فشار thin-film یا پیزو-مقاومتی بر روی اتصال فرآیندی نصب شده است. ترانسدیوسر، فشار را به سیگنال خروجی الکترونیکی آنالوگ، معمولاً به صورت میلی ولت بر ولت خروجی تبدیل می کند که این سیگنال ها خطی نبوده و با دما جبرانسازی نمی شوند.
معرفی ترانسمیتر فشار
ترانسمیتر فشار سیگنال الکتریکی را از یک سنسور فشار یا ترانسدیوسر دریافت می کند و یک سیگنال خروجی استاندارد به اتاق کنترل ارسال می کند. این تجهیزات معمولاً در محیط‌های صنعتی که نیاز به انتقال داده‌های فشار در فواصل طولانی‌تر یا ادغام آن در سیستم‌های کنترل وجود دارد استفاده می‌شوند.
ترانسمیتر فشار دارای مدار اضافی است که سیگنال یک مبدل را خطی می کند، جبران و تقویت می کند. انواع سیگنال های ترانسمیتر معمولا ولتاژی ( 0 تا 5 یا 0 تا 10 ولت)، جریانی ( 4 تا 20 میلی آمپر) یا دیجیتال است.
به طور خلاصه، یک سنسور فشار مستقیماً فشار را اندازه گیری می کند و یک سیگنال الکتریکی تولید می کند. سپس ترانسمیتر فشار این سیگنال را برای استفاده بیشتر در سیستم های نظارت یا کنترل، پردازش و ارسال می کند.
انواع تکنولوژی و طرز کار سنسور فشار
سنسورهای فشار علاوه بر نوع فشار مرجع بر اساس تکنولوژی اندازه گیری فشار در انواع مختلفی تولید می شوند. انواع رایج سنسور فشار به شرح زیر است:
سنسور فشار مقاومتی ( piezoresistive Pressure Sensors):
این نوع سنسورهای فشار از اثر پیزومقاومتی در نیمه هادی ها استفاده می کنند. هنگامی که فشار اعمال می شود، مقاومت نیمه هادی به طور متناسب تغییر می کند. این تغییر در مقاومت اندازه گیری شده و به فشار سیال تبدیل می شود.
سنسور فشار خازنی (Capacitive Pressure Sensors):
سنسور خازنی دارای دو خازن با ظرفیت های C1 و C2 و یک دیافراگم است که با اعمال فشار سیال به دیافراگم و انحراف دیافراگم ظرفیت خازنی تغییر می کند. در نهایت فشار سیال از طریق تغییر در ظرفیت خارن تعیین می گردد.
فناوری های رایج از دیافراگم های فلزی، سرامیکی و سیلیکونی استفاده می کنند همچنین ظرفیت خازن را می توان برای ارائه فشار دقیق کالیبره کرد.
سنسورهای خازنی که تغییر ظرفیت خازنی را با انحراف یک صفحه تحت فشار اعمال شده نشان می‌دهند، می‌توانند بسیار حساس بوده و در برابر فشارهای بالا مقاومت کنند. اما محدودیت در متریال، الزامات اتصال و آب بندی، می تواند کاربردها را محدود کند. هیسترزیس کم با تکرارپذیری خوبی دارند و نسبت به تغییرات دما حساسیت چندانی ندارند.
سنسور فشار استرین گیج یا کرنش سنج (Strain Gauge Pressure Sensors):
سنسور کرنش سنج با تغییر مقاومت در موادی مانند سیلیکون فشار سیالات را اندازه گیری می کند. در واقع کرنش سنج به دیافراگمی متصل است که تحت فشار تغییر شکل می دهد و باعث تغییر مقاومت متناسب با فشار اعمال می شود. این نوع سنسور به عنوان پیزومقاومتی یا پیزورسیستیو (Piezo resistive) نیز شناخته می شوند.
سنسور میکروالکترومکانیکی (MEMS):
سنسورهای ممز MEMS (سیستم میکرو الکترومکانیکی) حاوی مکانیزم سنجش فشار پیزو یا خازنی هستند که بر روی سیلیکون با وضوح میکرون ساخته شده است. این سنسورها به دلیل اندازه کوچک و قیمت مقرون به صرفه به طور گسترده ای در تجهیزات الکترونیکی استفاده می شود.
کاربردهای سنسور فشار
سنسورهای فشار در کاربردهای مختلف صنعتی که نظارت و کنترل دقیق فشار ضروری است، مورد استفاده قرار می گیرند. صنایع متعددی برای نظارت و کنترل کاربردهای خود به سنسورهای فشار متکی هستند به همین دلیل تقاضا برای تولید افزایش یافته است. برخی از کاربردهای رایج سنسورهای فشار در موارد زیر ذکر می شود:
- اتوماسیون صنعتی: سنسور فشار در اتوماسیون صنعتی برای نظارت و کنترل فشار در سیستم های پنوماتیک و هیدرولیک مورد استفاده قرار می گیرند. آنها کمک می کنند تا اطمینان حاصل شود که فرآیندها در محدوده فشار ایمن کار می کنند و کارایی و بهره وری را بهینه می کنند.
- نفت و گاز: سنسورهای فشار نقش مهمی در صنعت نفت و گاز برای نظارت بر فشار چاه، فشار خط لوله و سطح مخازن دارند. آنها به اطمینان از عملکرد ایمن و کارآمد فرآیندهای حفاری، تولید و حمل و نقل کمک می کنند.
- سیستم های HVAC: سنسورهای فشار در سیستم‌های گرمایش و تهویه مطبوع (HVAC) برای نظارت بر سطح فشار هوا کاربرد دارند. آنها به حفظ جریان هوا و تهویه مناسب کمک می کنند و به بهره وری انرژی و کیفیت هوای داخل خانه کمک می کنند.
- خودروسازی: سنسورهای فشار در کاربردهای خودرویی برای نظارت بر فشار تایر (TPMS)، عملکرد موتور و سیستم‌های کیسه هوا استفاده می‌شوند. آنها به ایمنی خودرو، بهره وری سوخت و عملکرد کلی کمک می کنند.
- آب و فاضلاب: سنسورهای فشار در تصفیه خانه های آب و فاضلاب برای نظارت بر فشار در لوله ها، مخازن و سیستم های فیلتراسیون به کار می روند. آنها به بهینه سازی فرآیندها و تضمین مدیریت کارآمد آب کمک می کنند.
مزایای سنسور فشار
استفاده از سنسورهای فشار چندین مزیت کلیدی برای صنایع به همراه دارد. سنسور فشار تجهیزی پرمصرف و رایج است که در بخش های مختلف صنعتی کاربرد دارد. آنها دقت، ایمنی و کارایی را برای فرآیندهای مختلف به ارمغان می آورند و سایر هزینه ها را کاهش دهند. در ادامه برخی از مزایای متداول سنسور فشار بیان می شود:
- دقت بالا: سنسورهای فشار داده‌های دقیق و قابل اعتمادی را ارائه می دهند و کنترل دقیق فرآیندهای صنعتی را آسان می‌کنند.
- ایمنی: در کاربردهایی مانند صنایع نفت و گاز، هوافضا و خودروسازی، سنسورهای فشار با جلوگیری از شرایط فشار بیش از حد و اطمینان از یکپارچگی تجهیزات به ایمنی فرآیند کمک می‌کنند.
- حساسیت: این سنسورها اغلب دارای حساسیت بالا به تغییرات فشار هستند، که این امر ایده‌آل برای کاربردهایی است که نیاز به اندازه‌گیری فشارهای کوچک یا دقیق دارند.
- زمان پاسخگویی سریع: بسیاری از سنسورهای فشار دارای زمان پاسخ کوتاهی به تغییرات فشار هستند که برای کاربردهایی مانند کنترل فرآیندها و سیستم‌های پویای بسیار مفید است.
- استحکام: بسیاری از سنسورهای فشار دارای ساختارهای محکم و مقاومی هستند که امکان کارکرد در شرایط صنعتی سخت را فراهم می‌سازند.
- کاربردهای گسترده: از کنترل فرآیندها تا کاربردهای پزشکی، سنسورهای فشار در زمینه‌های مختلفی به کار می‌روند و به بهبود عملکرد و کارایی کمک می‌کنند.
خرید سنسور فشار و پارامترهای مهم
سنسور فشار به عنوان یک جزء حیاتی و ضروری در فرآیندهای صنعتی مختلف است. هنگامی که سنسور فشار به درستی انتخاب شود در طول عمر فرآیند به طور ایمن و با سطوح عملکرد مورد انتظار کار می کند، اما تنها در صورتی که سنسور مناسبی داشته باشید که برای کاربرد شما مناسب باشد.
انتخاب سنسور فشار اشتباه می تواند منجر به آسیب به تجهیزات، آسیب به کارگران یا اندازه گیری های استباه شود. هنگام انتخاب سنسور فشار مناسب باید پارامترهای متعددی در نظر گرفته شود. برخی از مهمترین پارامترهای خرید سنسور فشار به شرح زیر است:
1. متریال و جنس
جنس قسمت های در تماس سنسور باید با نوع سیال فرآیندی سازگار باشد. اگر از متریال اشتباه استفاده کنید ممکن است در طول زمان با آسیب، خرابی یا خوانش های نادرست مواجه شوید.
به عنوان مثال متریال سنسورهای فشاری که برای اندازه گیری جریان هوا مبتنی بر فشار تفاضلی فوق العاده پایین مناسب هستند، بسیار متفاوت از متریال سنسور برای کاربردهای هیدروژن با فشار بالا است.
2. فشار مرجع
همچنین تعیین کنید که آیا نیاز به اندازه گیری فشار مطلق، گیج یا فشار تفاضلی دارید. فشار مطلق نسبت به خلاء کامل، فشار گیج نسبت به فشار اتمسفر اندازه گیری می شود و فشار تفاضلی تفاوت بین دو فشار است.
3. دقت
به سطح دقت مورد نیاز برای کاربرد مورد نظر توجه نمایید و سنسوری را انتخاب کنید که نیازهای کاربرد شما را برآورده می کند.
4. محدوده فشار
محدوده ای را که باید فشار را اندازه گیری کنید در نظر بگیرید. اطمینان حاصل کنید که سنسوری که انتخاب می کنید می تواند فشار را در محدوده مورد نیاز اندازه گیری کند.
5. زمان پاسخگویی
برخی از برنامه ها به زمان پاسخگویی سریع نیاز دارند. اطمینان حاصل کنید که سنسور می تواند فشار را به اندازه کافی برای نیازهای شما ارائه دهد.
6. شرایط محیطی
محیطی را که سنسور در آن استفاده خواهد شد را در نظر بگیرید. عواملی مانند رطوبت، ارتعاش و قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی می توانند بر عملکرد سنسور تأثیر بگذارند.
7. سیگنال خروجی
در مورد نوع سیگنال خروجی مورد نیاز خود (ولتاژ آنالوگ، جریان، دیجیتال و غیره) بر اساس نیاز کاربرد مورد نظر انتخاب نمایید.
8. اندازه و نصب
اندازه فیزیکی و الزامات نصب سنسور را در نظر بگیرید تا مطمئن شوید که مناسب است و می تواند به طور مناسب در کاربرد شما نصب شود.
9. برند سازنده
سنسوری را از یک سازنده معتبر انتخاب کنید که به دلیل تولید سنسورهای قابل اعتماد و بادوام شناخته شده است. طول عمر مورد انتظار سنسور و قابلیت اطمینان را در نظر بگیرید.
10. قیمت
قیمت سنسور فشار را در نظر بگیرید و اطمینان حاصل کنید که با بودجه شما مطابقت دارد و در عین حال تمام الزامات لازم را برآورده می کند. همچنین در نظر بگیرید که چگونه حسگر در طول زمان کالیبره و نگهداری می شود تا از اندازه گیری های دقیق و قابل اطمینان اطمینان حاصل شود.
فروش سنسور فشار
سنسورهای فشار به دلیل توانایی اندازه گیری و نظارت دقیق سطوح فشار در صنایع مختلف شناخته شده اند. انواع مختلفی از سنسورهای فشار پیرو، خارنی و استرین گیج از برندهای مختلف تولید می شوند.
شرکت تجهیز صنعت بزرگترین و برترین تامین کننده انواع تجهیزات ابزار دقیق و شیرآلات صنعتی در کشور است. این فروشگاه بزرگ جهت افزایش سطح کیفی صنایع انواع سنسور فشار و سنسور دما را با بهترین کیفیت و قیمت مناسب به فروش می رساند. جهت کسب اطلاعات بیشتر در زمینه خرید، مشاوره فنی و استعلام قیمت سنسور فشار با کارشناسان فروش و فنی ما در تماس باشید.
سنسور القایی
