مدیریت سایت 
با ورود به عصر انقلاب صنعتی، ابزارهای دقیق به یکی از عناصر حیاتی برای صنایع تبدیل شدند، چرا که نیاز به کیفیت اندازه‌گیری بالا افزایش یافت. در ابتدای آن دوره مقادیر فشار و دما با استفاده از لوله های حاوی جیوه تشخیص داده می‌شد. با پیشرفت علوم الکترونیک، ابزارهای مکانیکی قدیمی جای خود را به تجهیزات الکترونیکی و دیجیتال دادند.
در ادامه این مقاله از ابزار دقیق با مهمترین این ابزارها آشنا شده و بهترین برندهای تجهیزات ابزار دقیق را معرفی خواهیم نمود؛ با ما همراه باشید!
ابزار دقیق چیست؟
ابزار دقیق به وسایل و حسگر‌های الکترونیکی و الکتریکی اطلاق میشود که برای کنترل و اندازه‌گیری دقیق کمیت‌های فیزیکی و شیمیایی در فرآیندهای صنعتی بکار میروند. تجهیزات ابزار دقیق با دقت بالا و قابلیت تکرارپذیری ساخته می‌شوند تا اندازه‌گیری به صورت صحیح و قابل اعتماد انجام شود. بزبان ساده، وقتی به کلمه دقیق اشاره شد، یعنی باید اندازه گیری، کنترل و ثبت مقادیر فرایندی با دقت بالایی انجام شود.
حسگر و ترانسمیترهای هوشمند با امکانات بهتر و دقت بالا، در صنایع نفت و گاز، داروسازی و خودروسازی بطور گسترده به کار گرفته شداند. علاوه بر این، فناوریهای جدیدی مانند اینترنت اشیا (IoT) امکان نظارت و کنترل فرآیندها را از راه دور فراهم کرده و کارایی سیستم‌های صنعتی را به‌طور چشمگیری افزایش داده است. مثلا: تشخیص مقدار دما، فشار، فلو یا جریان و چندین پارامتر دیگر و ارسال برای کنترل و مانیتورینگ آن فرسخ‌ها دورتر از محل نصب سنسور.
کار ابزار دقیق چیست؟
اساس کار تجهیزات ابزار دقیق در استفاده از حسگرها و تجهیزات برای اندازه‌گیری و کنترل ویژگی‌های مختلف مواد (خواص فیزیکی و شیمیایی) است. این تجهیزات معمولاً اطلاعات دقیق و قابل اعتمادی از متغیرهای مورد اندازه‌گیری فراهم میکنند، که این اطلاعات برای تصمیم‌گیری و کنترل فرایندها در صنایع مختلف استفاده میشود.
یعنی استفاده از تجهیزات سنجش با دقت بالا برای اندازه‌گیری مقادیر مختلف فیزیکی و شیمیایی مواد. هدف اصلی این عملیات، به دست آوردن اطلاعات دقیق و قابل اعتماد از متغیرهای مورد اندازه‌گیری و نهایتا کنترل و ذخیزه سازی آنها است.
لیست تجهیزات ابزار دقیق کدام‌ها هستند؟
- ترانسمیتر
- کنترلر
- ترانسدیوسر
- ولو یا شیر
- رکوردر و نمایشگر
در ادامه انواع این تجهیزات را نام برده و توضیح می‌دهیم. همچنین ابزار دقیق از لحاظ کاربرد نیز انواع مختلفی (فلومتر، سطح سنج، دتکتور گاز، ولو، ترموکوپل و…) دارد که آنها را نیز در این مقاله بطور کامل شرح می‌دهیم.
ترانسمیتر Transmitter
ترانسمیترها هم متغیر موردنظر را اندازه گیری میکنند و هم یک خروجی استاندارد الکتریکی مانند جریان 4 الی 20 میلی آمپری ارائه میکنند. این خروجی سپس در نمایشگر، سیستم های PLC و یا سایر ابزار های کنترلی تفسیر و از آن استفاده میشود.
کنترلر Controller
کنترلر در حقیقت یک مدار الکترونیکی است که در جهت کنترل مقادیر ورودی و خروجی استفاده میشود. کنترلر با توجه به مقادیر اندازه گیری شده، می‌تواند سیستم را کنترل کرده و دستورهای از پیش تعریف شده برای پیشبرد فرآیند صادر کند. به عنوان مثالی بارز برای کنترلرها، میتوان به انواع PLCها اشاره نمود.
ترانسدیوسر Transducer
ترانسدیوسرها برای تبدیل مقادیر اندازه گیری شده به سیگنال الکتریکی کاربرد دارند. در حقیقت، ترانسدیوسر خود نمی‌تواند متغیری را اندازه گیری کند؛ بلکه صرفا برای تبدیل سیگنال کاربرد دارد. مثلا سیگنال حاصل از یک ترموکوپل را در نظر بگیرید. یک ترانسدیوسر می‌تواند این سیگنال را از حد میلی ولت به یک سیگنال 20mA-4 تبدیل کرده و منتقل نماید؛ اما دخالتی در امر اندازه گیری ندارد.
رکوردر Recorder & Datalogger
رکوردر یا دیتا لاگر از تجهیزات ابزار دقیق هستند که برای ذخیره اطلاعات و مقادیر اندازه گیری شده کاربرد دارند. بعبارتی دیتا لاگر (Data Logger) به دستگاهی گفته میشود که برای ذخیره‌سازی داده‌هایی که از سنسور ها، دستگاه‌های اندازه‌گیری و سایر منابع مورد استفاده قرار می‌گیرند. این دستگاه‌ها به صورت معمول با استفاده از حافظه‌های داخلی یا کارت حافظه(مموری)، اطلاعات را ذخیره کرده و به صورت دوره‌ای با استفاده از روش‌های انتقال داده مانند USB، Ethernet یا Wi-Fi به دستگاه‌های دیگر انتقال می‌دهند.
مثلا تصور کنید که می‌خواهید با ثبت مقادیر اندازه گیری شده یک ماهه توسط یک یا چند سنسور، عملکرد سیستم را بررسی کنید. در این حالت، شما به یک رکوردر نیاز خواهید داشت. از نکات بسیار مهم در انتخاب یک رکوردر تعداد ورودی‌ها و فضای حافظه آن می‌باشد.
دیتا لاگرها به عنوان یکی از ابزارهای مهم در زمینه‌های مختلفی مانند اتوماسیون صنعتی، کنترل فرآیند، پایش محیطی و علوم پزشکی استفاده می‌شوند. همچنین، دیتا لاگرها برای جمع‌آوری و ذخیره‌سازی داده‌های محیطی مانند دما، رطوبت، فشار، جریان و سطح نیز استفاده می‌شوند.
نمایشگر Display در ابزار دقیق
همانطور که از نامشان پیداست، کار نمایشگر دریافت سیگنال الکتریکی از سنسور یا ترانسمیتر و تبدیل آنها به مقادیر قابل درک و نهایتا نمایش آنها بصورت عدد یا گرافیک است. برخی از نمایشگرها قابلیت برنامه ریزی نیز دارند که با استفاده از آنها شما قادر خواهید بود پارامترهای خاصی را تعریف کرده و با استفاده از مقادیر ورودی، امر کنترل را نیز انجام دهید.
در ادامه لیست و اسامی ابزار دقیق برحسب کاربرد را نام برده و هرکدام را شرح می‌دهیم. با ما همراه باشید!
انواع تجهیزات ابزار دقیق و اتوماسیون بر حسب کاربرد
- ترموکوپل
- ترانسمیتر دما
- ترانسمیتر فشار
- پرشر سوئیچ
- سنسور فشار مذاب
- سطح سنج
- فلومتر
- دتکتور گازی
- شیر یا ولو
- سنسور پراکسیمیتی
حال که با مهمترین انواع این ابزار ها در صنعت آشنا شدیم، شاید برایتان سوال باشد که معروف‌ترین و پرکاربردترین تجهیزات ابزار دقیق کدامند؟ به دلیل گستردگی متغیرها و تکنولوژی و ابزارهای مختلف موجود برای اندازه گیری هرکدام از آنها، دسته بندی یکجای تمامی این وسایل بسیار دشوار خواهد بود؛ ولی ما در سایت ابزار دقیق پرکاربردترین ابزارهای دقیق را در ادامه به زبان ساده به شما خواهیم گفت تا با کارکرد هرکدام آشنا شوید!
مهمترین تجهیزات اندازه گیری دما
دما یکی از مهمترین متغیرهایی است که در صنعت بایستی به طور دائم تحت نظارت بوده و مقادیر آن در رنج نرمال نگه داشته شود. بسته به موارد مختلفی مانند شرایط محیط و نیز دمای مدنظر میتوان برای اندازه گیری دما از تجهیزات مختلفی استفاده نمود. چند نمونه از این ابزارهای دقیق را با هم بررسی میکنیم.
ترموکوپل Thermocouple
ترموکوپل‌ها از پرکاربردترین سنسورها برای اندازه گیری دما هستند. ترموکوپل ها از نوع غیرتماسی بوده و میتوانند رنج وسیعی از دماها را اندازه گیری کنند. ترموکوپل ها دارای تیپ‌های مختلفی هستند؛ مثلا انواع R – S – B دارای قابلیت اندازه‌گیری دما در محدوده (۲۰۰-) الی (۱۸۰۰) بوده و انواع L – K- J قابلیت اندازه‌گیری دما در محدوده (۱۸۰-) الی (۱۰۰۰) درجه سلسیوس را دارند. همانطور که می‌بینید، هر کدام از تیپ‌ها میتوانند دما را در بازه مشخصی اندازه گیری کنند.
از معایب ترموکوپل‌ها میتوان به غیرخطی بودن خروجی آنها نسبت به دما اشاره کرد. اما این موضوع به چه معناست؟ تصور کنید که تفاوت ولتاژ خروجی ترموکوپل در دمای 100 و 200 درجه سلسیوس برابر 0/1 ولت باشد. این تفاوت در ولتاژ بین دمای 1000 و 1100 بسیار کمتر از 0/1 ولت خواهد بود. به عبارت دیگر، نمودار خروجی نسبت به دما در ترموکوپل‌ها به صورت خطی نبوده و حالت لگاریتمی دارد. به همین دلیل، برای نظارت دقیق استفاده از کالیبراتور در اولویت است.
ترانسمیتر دما Temperature Transmitters
ترانسمیترهای دما نیز از دسته پرکاربرد تجهیزات ابزار دقیق هستند که وظیفه تبدیل سیگنال‌های الکتریکی از ترموکوپل را به سیگنال استاندارد را برعهده دارند. همانطور که می‌دانید، سیگنال خروجی از ترموکوپل در حد میلی ولت بوده و به هیچ‌وجه برای انتقال مناسب نیستند.
ترانسمیترهای دما میتوانند این مشکل را حل کنند. ترانسمیتر دما می‌تواند به صورت دو سیمه، سه سیم و چهار سیم عمل کند. در حالت دو سیم، ترانسمیتر دارای دو سیم خروجی است که یک سیم آن به پایه منفی منبع تغذیه و سیم دیگر به دستگاه کنترلی متصل میشود. در حالت سه سیمه، یک سیم آن با سیم منفی منبع تغذیه و سیم دیگر با سیم مثبت منبع تغذیه و سیم دیگر به دستگاه کنترلی متصل میشود. در حالت چهار سیمه، دو سیم خروجی به سیم منبع تغذیه و دو سیم دیگر به دستگاه کنترلی متصل میشود.
این دستگاه‌ها معمولاً دارای ورودی سنسور دمایی مانند رزیستانس دما، ترموکوپل یا ترمیستور هستند و سیگنال خروجی آنها به صورت سیگنال جریان یا ولتاژ است که باید به سیگنال استاندارد مانند 4 الی 20 میلی آمپر یا 10-0 ولت تبدیل شود. ترانسمیتر دما علاوه بر تبدیل سیگنال دما به سیگنال استاندارد، امکانات دیگری نیز دارد که میتوان به: تنظیم محدوده خروجی، امکان کالیبراسیون، تشخیص خطا و تعیین مقدار حداکثر و حداقل دما اشاره کرد.با استفاده از ترانسمیتر دما، دقت اندازه‌گیری دما افزایش می‌یابد و در نتیجه، کنترل و نظارت بر فرآیندهای صنعتی بهبود می‌یابد.
همچنین، با استفاده از ترانسمیتر دما، مشکلاتی مانند تداخل الکترومغناطیسی و تاثیر تغییرات دما در سیستم کنترل کاهش می‌یابد.ترانسمیتر دما می‌تواند به صورت آنالوگ یا دیجیتال عمل کند. در حالت آنالوگ، سیگنال خروجی به صورت سیگنال ولتاژ یا جریان با مقدار متناسب با دمای اندازه‌گیری شده است. در حالت دیجیتال، سیگنال خروجی به صورت دیجیتال با استفاده از پروتکل‌هایی مانند HART، FOUNDATION Fieldbus، PROFIBUS PA و یا MODBUS RTU ارسال میشود.
ترانسمیتر دما می‌تواند به عنوان یک ابزار مهم در بسیاری از صنایع استفاده شود، از جمله صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، صنایع غذایی، صنایع دارویی و غیره. یکی از شناخته‌شده‌ترین برندها در زمینه تولید ترانسمیترهای دما، برند PR است که از شهرت جهانی در این زمینه برخوردار است.
فشار یکی دیگر از متغیرهای مهم در صنعت است. برخی از این تجهیزات برای اندازه‌گیری فشار در یک مخزن به کار میروند. همانطور که می‌دانید، اندازه‌گیری فشار در جامدات مفهوم ندارد، بنابراین از این نوع ترانسمیترها در مخازنی استفاده میشود که دارای گاز، بخار، مایع و یا مخلوطی از این موارد باشند. در ادامه مهمترین انواع ترانسمیترهای فشار را بررسی خواهیم نمود.
پرشر ترانسمیتر (ترانسمیتر فشار) Pressure Transmitter
ترانسمیترهای فشار دقیق ترین و مهمترین ابزارهای موجود برای اندازه‌گیری فشار هستند؛ به همین دلیل معمولا در جاهایی مورد استفاده قرار می‌گیرند که اندازه‌گیری دقیق فشار از اهمیت خاصی برخوردار است. پرشر ترانسمیترها از جمله پراستفاده‌ترین تجهیزات در صنایع پتروشیمی و پالایشگاهی هستند. تنها به عنوان یک مثال، استفاده از ترانسمیتر فشار در مخازن LPG بسیار ضروری است تا حد فشار درون مخزن همیشه در سطح نرمال باقی بماند.
مهمترین سنسورهای فشار عبارتند از:
- سنسور فشار پیزو مقاومتی: فشار سبب اعمال نیرو به حسگر شده و مقدار مقاومت آن تغییر می‌یابد. با استفاده از این تغییر، مقدار فشار موجود اندازه گیری میشود. این نوع از حسگرها دارای حساسیت، استحکام و نیز مقاومت حرارتی بالایی بوده و سیگنال خروجی کمی دارند.
- سنسور فشار پیزو الکتریکی: با وارد شدن فشار بر سطح سنسور فشار پیزو الکتریک یک سیگنال ضعیف ولتاژی در خروجی سنسور ایجاد میشود. معمولا سنسور فشار پیزو الکتریک از کریستال‌های طبیعی مانند تورمالین یا کوارتز ساخته میشود. خروجی سنسورهای پیزو الکتریک تقریبا خطی بوده، رنج تحمل فشار در پیزو الکتریک بین 0.07 بار الی 70 بار دقت نیز در حدود 0.1 می‌باشد.
- سنسور فشار خازنی: دیافراگم در این حسگر یکی از صفحات خازن است. با تحت فشار قرار گرفتن دیافراگم حالت آن و در نتیجه ظرفیت خازن نیز تغییر می‌کند. دقت و حساسیت این سنسورها بسیار بالا بوده و در صورت قرار گرفتن در معرض لرزش به درستی عمل نمی‌کنند.
برای استعلام قیمت سنسور فشار کلیک کنید!
برند وگا (VEGA) آلمان یکی از بهترین سازندگان تجهیزات ابزار دقیق برای اندازه گیری فشار است. با سایت ابزار دقیق شما میتوانید به صورت بدون واسطه، با کمترین قیمت و نیز گارانتی تجهیز موردنیازتان را از وگا آلمان خرید نمایید؛ آن هم با قابلیت استعلام اصالت از وبسایت وگا!
ترانسمیتر فشار قلمی
ترانسمیتر فشار قلمی یک راه حل ساده‌تر و بسیار ارزان‌تر برای اندازه گیری فشار است. ترانسمیترهای فشار قلمی همانطور که از نامشان پیداست، اندازه‌ای بسیار کوچک‌تر و قیمتی به مراتب ارزان‌تر نسبت به ترانسمیترهای فشار معمولی دارند. این نوع از ترانسمیترهای فشار در مواقعی به کار میروند که فشار موردنظر بسیار بالا نبوده و از طرفی، اندازه‌گیری کاملا دقیق هم مدنظر نباشد. مثلا در کمپرسورها و یا جک‌های هیدرولیک، معمولا از ترانسمیترهای فشار قلمی استفاده میشود.
سنسور فشار مذاب Melt Pressure
از این سنسورها بیشتر در صنایع تزریق پلاستیک استفاده میشود. در دستگاه تزریق پلاستیک اگر فشار داخل بخش اکسترودر از مقدار معینی بیشتر باشد، محصول دارای ضخامت بیش از حد بوده و در صورتی که فشار از حد معینی کمتر باشد، محصول دارای ضخامت کمتر از حد نرمال خواهد بود. از همین رو، در این صنایع کنترل فشار مواد مذاب درون اکسترودر از اهمیت بسیاری برخوردار است.
دمای داخل مخزن اکسترودر بسیار بالا بوده و همچنین دارای مواد مذاب هستند. بنابراین، برای کنترل فشار مواد مذاب در اکسترودر، از نوعی حسگر فشار به نام سنسور فشار مذاب یا همان Melt استفاده میشود. سنسور فشار مذاب در دو نوع موجود است؛ با ترموکوپل و بدون ترموکوپل. در نوع دارای ترموکوپل، سنسور همزمان فشار و دما را باهم اندازه‌گیری می‌کند در صورتی که در نوع بدون ترموکوپل صرفا فشار اندازه گیری خواهد شد.
تجهیزات ابزار دقیق برای اندازه گیری سطح Levels of Measurement
سطح سنج‌ها دسته‌ای بسیار مهم از تجهیزات ابزار دقیق هستند که برای اندازه‌گیری ارتفاع مواد موجود درون یک مخزن و یا چاه به کار میروند. سطح سنج‌ها از لحاظ نوع عملکرد، کاربرد و نیز تکنولوژی به کار رفته بسیار متنوع بوده و هرکدام در شرایط و محیط های خاصی استفاده می‌شوند. برای همین قبل از هر اقدامی در زمینه تهیه ابزارهای اندازه‌گیری سطح، بایستی اطمینان حاصل نمود که تجهیز می‌تواند در آن مخزن بخصوص عمل نماید. سطح سنج چیست و جادوی آن چگونه اتفاق می افتد؟
این مقاله را بخوانید و در کمتر از ده دقیقه، همه چیز در مورد سطح سنج را یاد بگیرید!
تجهیزات اندازه‌گیری سطح نقش عمده‌ای در ایجاد اتوماسیون دارند. مثلا میتوان با استفاده از لول ترانسمیترها، برای هر مرحله از پر شدن مخزن یک عمل خاص برنامه ریزی نمود.
مثلا در نظر بگیرید که یک مخزن باید تا حد معینی با آب پر شود، سپس یک ماده پودری به آن اضافه شده و میکسر شروع به کار کند. تجهیزات ابزار دقیق اندازه‌گیری سطح، تمامی این موارد را ممکن می‌سازند. البته، در مثال بیان شده باید از تجهیزی استفاده شود که قابلیت تشخیص سطح مایعات و جامدات را به صورت همزمان داشته باشد.
ابزار های اندازه‌گیری سطح عمدتا شامل لول سوئیچ‌ها و لول ترانسمیترها هستند. لول سوئیچ‌ها برای تشخیص نقطه‌ای سطح و لول ترانسمیترها برای تشخیص پیوسته به کار میروند. در ادامه انواع سطح سنج ها را بررسی میکنیم.
لول ترانسمیتر Level Transmitters
همانطور که گفته شد، لول ترانسمیترها از تجهیزات ابزار دقیق هستند که برای اندازه گیری پیوسته سطح به کار میروند. بیشتر لول ترانسمیترها خروجی استاندارد 4-20 میلی آمپری دارند که با استفاده از این روش میتوانند ارتفاع دقیق مواد درون مخزن و یا چاه را گزارش دهند. ترانسمیترهای سطح بیشتر براساس تکنولوژی امواج عمل میکنند و شامل لول ترانسمیترهای راداری و التراسونیک هستند.
لول ترانسمیترهای راداری از امواج الکترومغناطیسی استفاده میکنند و بنابراین میتوانند حتی در شرایط خلا هم سطح مواد را تشخیص دهند؛ در صورتی که لول ترانسمیترهای التراسونیک به علت استفاده از امواج مکانیکی این قابلیت را ندارند.
لول سوئیچ LEVEL SWITCH
به زبان ساده، لول سوئیچ ها میتوانند حضور و یا عدم حضور ماده درون مخزن در یک سطح خاص را تشخیص دهند. لول سوئیچ‌ها در نقاط خاصی از مخزن نصب می‌شوند و میتوانند گزارش دهند که آیا سطح مواد از این نقطه بالاتر است یا خیر.
سوئیچ‌های سطح انواع مختلفی دارند که هرکدام برای شرایط خاصی مناسب‌ترند. این دسته از ابزارهای دقیق شامل لول سوئیچ های خازنی و دیاپازونی می‌شوند. البته انواعی از لول سوئیچ‌ها با فناوری قدیمی تر نیز وجود دارند. این تجهیزات معمولاً در صنایع شیمیایی، نفت و گاز، پتروشیمی، آب و فاضلاب، خودروسازی و صنایع مشابه استفاده می‌شوند.
لول سوئیچ ها از لحاظ خروجی به دو دسته تقسیم می‌شوند: آنالوگ و دیجیتال. در سوئیچ‌های آنالوگ، سنسوری که در محیط مواد قرار دارد، با توجه به تغییرات سطح، سیگنالی آنالوگ تولید می‌کند که به عنوان ورودی به یک مدار الکترونیکی داده می‌شوند. در سوئیچ‌های دیجیتال، سطح مواد، به صورت دیجیتال تشخیص داده میشود. این سوئیچ‌ها اغلب قابلیت تنظیم سطح تشخیص داده شده را دارند و در صورت برخورد با سطح ماده، یک سیگنال دیجیتال تولید میکنند که به سیستم کنترل دستگاهی که در آن قرار دارند، داده میشود.
قیمت و خرید لول سوئیچ
در کاربردهای صنعتی، لول سوئیچ‌ها معمولاً برای کنترل سطح مایعات و جامدات در مخازن، تانک‌ها، سیستم‌های تبرید و سیستم‌های خنک‌کننده مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین، این تجهیزات میتوانند به عنوان ابزارهای ایمنی در صنایع شیمیایی و پتروشیمی به کار گرفته شوند.
فلومتر Flowmeter
بسیاری از مواقع، اینکه در واحد زمان چه مقدار ماده از یک مقطع عبور می‌کند، برای ما اهمیت خاصی دارد. این اندازه‌گیری می‌تواند به دو صورت انجام گیرد: حجم ماده عبوری از مقطع در واحد زمان و یا جرم مواد عبوری (به ترتیب دبی حجمی و دبی جرمی).
برای اندازه‌گیری حجم و یا جرم مواد عبوری نسبت به واحد زمان، از فلومترها استفاده میکنیم. فلومترهای جرمی با پیشوند Mass اغاز شده و مقدار فلو را نسبت به جرم سیال می‌سنجند. انواع مختلفی از فلومترها بر حسب نوع عملکرد وجود دارند و در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ مانند فلومترهای مغناطیسی، فلومتر ورتکس، فلومتر کوریولیس، فلومتر التراسونیک و روتامتر.