ترانسمیتر فشار یک دستگاه الکترونیکی است که برای اندازه گیری فشار در سیستم های مختلف صنعتی و آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می گیرد. این ابزار به طور دقیق فشار گازها مایعات یا بخارات را اندازه گیری کرده و این اطلاعات را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند تا بتوان آن ها را برای پردازش یا نمایش استفاده کرد. ترانسمیترهای فشار به عنوان یکی از اجزای مهم در سیستم های کنترلی و اندازه گیری در صنایع مختلف نظیر نفت و گاز پتروشیمی داروسازی صنایع غذایی و حتی در سیستم های خانگی و صنعتی نقش بسزایی دارند.
در این مقاله به بررسی ترانسمیتر فشار نحوه عملکرد انواع مختلف آن کاربردها و ویژگی های آن خواهیم پرداخت.
1. ترانسمیتر فشار چیست؟
ترانسمیتر فشار به دستگاهی اطلاق می شود که برای اندازه گیری فشار در یک سیستم سیال (گاز یا مایع) طراحی شده است. عملکرد این دستگاه به گونه ای است که فشار فیزیکی سیال را به سیگنال الکتریکی تبدیل کرده و این سیگنال برای کنترل و اندازه گیری در سیستم های مختلف قابل استفاده می شود. به طور کلی ترانسمیترهای فشار می توانند فشار را در انواع گوناگونی از شرایط اندازه گیری کنند از جمله فشار منفی (خلاء) فشار نسبی و فشار مطلق.
در اکثر ترانسمیترها یک سنسور (حسگر) برای تشخیص فشار وجود دارد که معمولاً از یک عنصر فلزی مانند دیافراگم استفاده می کند. این دیافراگم تحت تأثیر فشار سیال قرار گرفته و تغییرات شکل آن به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود.
2. نحوه عملکرد ترانسمیتر فشار
ترانسمیتر فشار با استفاده از یک حسگر فشار که به فشار سیال واکنش نشان می دهد سیگنال های الکتریکی تولید می کند. این سیگنال ها می توانند به صورت آنالوگ (مانند 4-20 میلی آمپر) یا دیجیتال (مانند پروتکل های HART یا Fieldbus) باشند.
در بیشتر مدل ها فشار به یک دیافراگم فلزی یا یک حسگر نیمه هادی منتقل می شود. وقتی که فشار به این دیافراگم وارد می شود دیافراگم تغییر شکل می دهد و این تغییر شکل به تغییرات الکتریکی تبدیل می شود. این تغییرات الکتریکی با استفاده از یک مبدل الکتریکی به سیگنال هایی مانند ولتاژ یا جریان تبدیل می شود که می توان آن ها را به یک دستگاه نمایشگر یا سیستم کنترلی ارسال کرد.
مراحل اصلی عملکرد ترانسمیتر فشار به شرح زیر است:
- تشخیص فشار: ابتدا فشار سیال به دیافراگم یا حسگر وارد می شود.
- تبدیل فشار به سیگنال الکتریکی: تغییرات فشار به تغییرات الکتریکی تبدیل می شود.
- تقویت سیگنال: سیگنال الکتریکی تولید شده ممکن است برای ارسال به سیستم های کنترلی تقویت شود.
- ارسال سیگنال به سیستم کنترلی: سیگنال تقویت شده به سیستم های مانیتورینگ یا کنترل ارسال می شود.
3. انواع ترانسمیتر فشار
ترانسمیترهای فشار انواع مختلفی دارند که بسته به نیاز و کاربرد خاص انتخاب می شوند. این انواع شامل ترانسمیترهای فشار مطلق نسبی و متفاوت از نظر فناوری های مورد استفاده برای تبدیل فشار به سیگنال های الکتریکی هستند. در اینجا برخی از انواع رایج ترانسمیتر فشار را بررسی می کنیم:
3.1. ترانسمیتر فشار مطلق
این نوع ترانسمیتر فشار فشار را نسبت به فشار مطلق اندازه گیری می کند. به عبارت دیگر ترانسمیترهای فشار مطلق تغییرات فشار در مقایسه با خلاء مطلق (فضای بدون هوا) اندازه گیری می کنند. این ترانسمیترها معمولاً در فضاهای کنترل بسیار دقیق مانند آزمایشگاه ها و اندازه گیری های فضایی استفاده می شوند.
3.2. ترانسمیتر فشار نسبی
ترانسمیترهای فشار نسبی فشار را نسبت به فشار محیط اندازه گیری می کنند. به این معنا که این دستگاه ها فشار را به عنوان تفاوت بین فشار موجود در سیستم و فشار محیط اندازه گیری می کنند. این نوع ترانسمیترها در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می گیرند.
3.3. ترانسمیتر فشار دیافراگمی
ترانسمیترهای فشار دیافراگمی از یک دیافراگم حساس به فشار برای اندازه گیری فشار استفاده می کنند. این نوع ترانسمیترها برای اندازه گیری فشار در شرایطی که فشار به شدت بالا یا پایین است یا سیال خورنده است مناسب هستند. همچنین آن ها برای اندازه گیری فشار در سیستم هایی که به دقت بالا نیاز دارند مورد استفاده قرار می گیرند.
3.4. ترانسمیتر فشار پیزوالکتریک
در این نوع ترانسمیترها از مواد پیزوالکتریک استفاده می شود که تحت فشار بار الکتریکی تولید می کنند. این بار الکتریکی با استفاده از مدارهای الکترونیکی به سیگنال های قابل اندازه گیری تبدیل می شود. ترانسمیترهای پیزوالکتریک به دلیل سرعت پاسخ دهی بالا معمولاً در اندازه گیری فشارهای دینامیکی و ضربه ای استفاده می شوند.
4. کاربردهای ترانسمیتر فشار
ترانسمیترهای فشار در انواع مختلف صنایع و فرآیندها کاربرد دارند. برخی از مهم ترین کاربردهای این دستگاه ها به شرح زیر است:
4.1. صنعت نفت و گاز
ترانسمیترهای فشار در صنعت نفت و گاز برای اندازه گیری فشار در مخازن خطوط لوله و سیستم های حفاری استفاده می شوند. این دستگاه ها برای نظارت بر فشار سیستم ها و اطمینان از عملکرد صحیح تجهیزات و ایمنی بسیار مهم هستند.
4.2. صنایع شیمیایی و پتروشیمی
در صنایع شیمیایی ترانسمیترهای فشار برای کنترل فشار در فرآیندهای شیمیایی مخازن تحت فشار و واکنش ها به کار می روند. این دستگاه ها برای جلوگیری از نشت و حوادث ناشی از فشار زیاد بسیار ضروری هستند.
4.3. صنایع دارویی و غذایی
در صنایع دارویی و غذایی ترانسمیترهای فشار برای اندازه گیری فشار در دستگاه ها و تجهیزات تولید محصولات بهداشتی و دارویی کنترل فرآیندهای تولید و بسته بندی و نظارت بر فشار در فرآیندهای بسته بندی و حفاظت از کیفیت محصول مورد استفاده قرار می گیرند.
4.4. صنایع خودروسازی و هوافضا
ترانسمیترهای فشار در سیستم های کنترل موتور خودرو سیستم های هیدرولیک و حتی در تجهیزات هوافضا نیز کاربرد دارند. این دستگاه ها برای اطمینان از عملکرد صحیح و ایمنی در این صنایع بسیار ضروری هستند.
5. ویژگی های کلیدی ترانسمیتر فشار
ترانسمیترهای فشار ویژگی های متعددی دارند که آن ها را برای کاربردهای صنعتی مختلف مناسب می سازد:
- دقت بالا: ترانسمیترهای فشار معمولاً دقت بسیار بالایی دارند و می توانند تغییرات فشار کوچک را به طور دقیق اندازه گیری کنند.
- پایداری طولانی مدت: این دستگاه ها معمولاً عمر طولانی دارند و به ندرت دچار خرابی می شوند.
- قابلیت اطمینان: ترانسمیترهای فشار به دلیل طراحی مستحکم خود در شرایط مختلف صنعتی بسیار قابل اعتماد هستند.
- مقاومت در برابر شرایط سخت: ترانسمیترهای فشار می توانند در دماهای بالا فشارهای زیاد یا در محیط های خورنده عملکرد خوبی داشته باشند.
نتیجه گیری
ترانسمیتر فشار یک ابزار اساسی در صنعت و علم است که برای اندازه گیری دقیق فشار در سیستم های مختلف به کار می رود. این دستگاه ها در انواع مختلفی تولید می شوند و برای کاربردهای مختلف از جمله صنایع نفت و گاز پتروشیمی خودروسازی و دارویی استفاده می شوند. ترانسمیترهای فشار می توانند به طور دقیق فشار را اندازه گیری کرده و اطلاعات لازم را برای کنترل و نظارت در سیستم های مختلف فراهم کنند. بنابراین انتخاب ترانسمیتر فشار مناسب برای هر کاربرد بستگی به ویژگی های خاص آن فرآیند و شرایط کاری دارد.