مهندسی ابزار دقیق

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

مهندسی ابزار دقیق (به انگلیسی: Instrumentation engineering) زیر شاخه‌ای از مهندسی کنترل است، که با بهره‌گیری از ابزارهای اندازه‌گیری به کنترل کمیت‌های فیزیکی می‌پردازد. رشته ابزار دقیق به دلیل وجود سنسورهای الکتریکی با رشته برق و الکترونیک ارتباط بسیار نزدیکی دارد. مهندسی ابزار دقیق بطور گسترده به طراحی و کنترل سیستم‌های صنعتی نظیر سنسورها، ترانسمیترها، دستگاه‌های اندازه‌گیری و کنترل کننده‌ها، می‌پردازد.

سنسور[ویرایش]

سنسور ابزاری است که در همه دستگاه‌های اندازه‌گیری وجود دارد و وظیفه تبدیل یک کمیت فیزیکی به یک سیگنال الکتریکی را در تجهیزات الکترونیکی و یا تبدیل کمیت فیزیکی به یک سیگنال نیوماتیکی در تجهیزات نیوماتیکی را دارد. انواع دستگاه‌های اندازه‌گیری دارای سنسور یا حس کننده‌های متفاوتی هستند که کمیت‌هایی مانند دما، فشار، دبی و غیره را اندازه‌گیری می‌کنند. این سنسورها بر حسب نوع عملکرد، دارای خروجی‌های متفاوتی از قبیل مقاومت، ظرفیت الکتریکی، جابجایی و غیره است. سنسورها البته کاربردهایی نظیر آشکار سازی وجود و یا عدم وجود نیز دارند نظیر سنسور نوری. سنسورهای دما نظیر انواع ترموکوپل و RTD

ترانسدیوسر[ویرایش]

یک ترانسدیوسر (مبدل) بنا به تعریف، وسیله‌ای است که سیگنال الکتریکی حاصله از سنسور را تبدیل به یک سیگنال الکتریکی می‌کند، یعنی اگر یک سنسور فشار همراه یک ترانسدیوسر باشد، سنسور، پارامتر فشار را اندازه می‌گیرد و مقدار تعیین شده را به ترانسدیوسر تحویل می‌دهد، سپس ترانسدیوسر آن را به یک سیگنال الکتریکی و صد البته قابل ارسال توسط سیم‌های فلزی، تبدیل می‌کند؛ بنابراین همواره خروجی یک ترانسدیوسر، سیگنال الکتریکی است که در سمت دیگر خط می‌تواند مشخصه‌ها و پارامترهای الکتریکی نظیر ولتاژ، جریان و فرکانس را تغییر دهد، البته به این نکته باید توجه داشت که سنسور انتخاب شده باید از نوع سنسورهای مبدل پارامترهای فیزیکی به الکتریکی باشد و بتواند به عنوان مثال دمای اندازه‌گیری شده را به یک سیگنال بسیار ضعیف تبدیل کند که در مرحله بعدی وارد ترانسدیوسر شده و سپس به مدارهای الکترونیکی تحویل داده خواهد شد. ترانسدیوسر یکی از تجهیزات اصلی در سیستم‌های اتوماسیون برق صنعتی می‌باشد که بوسیله آن می‌توان از پارامترهای شبکه برق نمونه برداری کرد (شبکه تک فاز و شبکه سه فاز) و آنها را توسط ترانسمیتر تبدیل به سیگنال‌های استاندارد نمود و در ورودی دستگاه‌های اندازه‌گیری مانند نمایشگرها و کنترلرها و سیستم‌های PLC و اسکادا SCADA از آنها استفاده نمود.

ترانسمیتر[ویرایش]

ترانسمیتر از ترکیب دو واژه TRANSFER+METER گرفته شده است. یعنی تجهیزی که بتواند یک کمیت فیزیکی را اندازه‌گیری کرده(METERING)و آن را به مکانی دورتر مثل اتاق کنترل انتقال(TRANSFER) دهد. می‌تواند نیوماتیکی و یا الکترونیکی باشد. در هر دو مورد، سیگنال ارسالی استاندارد بوده و برای تجهیزاتی که در LOOP کنترل قرار دارند قابل فهم می‌باشد. در نوع الکترونیکی جریان ۲۰–۴ میلی‌آمپر و در نوع نیوماتیکی فشار هوای 15-3 (PSI)یا (bar)از سوی TRANSMITTER به کنترلرهای الکترونیکی و نیوماتیکی ارسال می‌شود. به بیان دیگر ترانسمیتر صنعتی ابزاری است که برای اندازه‌گیری کمیت‌ها و پارامترهای مختلف نظیر دما، فشار، رطوبت، سطح مایعات، فلو، گازهای‌های محیطی و مواردی از این دست استفاده می‌گردند و مقادیر اندازه‌گیری شده را به صورت جریان الکتریکی استاندارد در بازه ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر روی یک زوج سیم ارسال می‌نمایند. ترانسمیتر ایزوله (TRANSMITTER) جهت تبدیل انواع سیگنال‌های آنالوگ با دقت و کیفیت عالی به کار می‌رود. با پشتیبانی از تمامی سیگنال‌ها و رنج‌های مختلف اندازه‌گیری شامل سیگنال ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر DC، ۰ تا ۲۰ میلی‌آمپر DC، ۰ تا ۵ ولت DC، ۰ تا ۱۰ ولت DC، انواع ترموکوپل (Thermocouple) J,K,B,R,S,T,E,N، انواع RTD و PT100، پتانسیومتر (Potentiometer)، مقاومت (Resistance). ورودی و خروجی کاملاً ایزوله در برابر نویز و نوسانات برق، فیلترینگ و تقویت سیگنال از نکات مهم در ترانسمیتر می‌باشد. خروجی بدست آمده از ترانسمیترها قابل استفاده در نمایشگرها، سیستم‌های پی ال سی (PLC) و تمام تجهیزات کنترلی می‌باشد و امروزه ترانسمیتر مصرف زیادی در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، فولاد، سیمان، ریخته‌گری، داروسازی، مهندسی پزشکی و بطور کلی هر سیستمی که نیاز به اتوماسیون صنعتی دارد، پیدا نموده است.

ساختمان ترانسمیترها : بطور کلی ترانسمیترها از سه قسمت اصلی حس کننده، مبدل (ترانسدیوسر) و تقویت کننده تشکیل می‌شود. ترانسمیترها درانواع الکتریکی و نیوماتیکی ساخته می‌شوند. خروجی ترانسمیترهای الکتریکی بین ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر و ترانسمیترهای نیوماتیکی بین ۳ تا ۱۵ psi بر حسب تغییرات کمیت ورودی می‌تواند تغییر کند. برای مدرج کردن و یا کالیبره کردن ترانسمیترها طبق دستور سازنده با دادن ورودی‌های معین و معلوم خروجی را تنظیم می‌کنیم.

کاربرد ترانسمیترها:[۱] سنسورها و ترانسمیترها اجزای یک پروسه صنعتی هستند که کاربردهای فراوانی در پروسه‌های متنوع دارند. امروزه مصرف زیادی در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، فولاد، سیمان، ریخته‌گری، داروسازی، مهندسی پزشکی و بطور کلی هر سیستمی که نیاز به اتوماسیون صنعتی دارد، پیدا نموده است. کاربرد عمده این قطعات در ارزیابی عملکرد سیستم و ارائه یک فیدبک با مقدار و وضعیت مناسب است که بدین ترتیب کنترلر سیستم متوجه وضعیت کارکرد آن و چگونگی حالت خروجی خواهد شد.

کنترلر[ویرایش]

کنترلر یا کنترل کننده‌ها مغز متفکر سیستم‌های کنترلی می‌باشند. خروجی‌ها یا سیگنالهای اندازه‌گیری توسط ترانسمیتر به کنترلر، انتقال می‌یابند تا کنترلر به کمک این اطلاعات و براساس تابعی که برای آن تعریف شده است، تصمیمات لازم برای عکس العمل مورد نیاز را بگیرد. کنترل کننده با مقایسه سیگنال اندازه‌گیری با مقدار مطلوب و انجام محاسبات لازم، مقادیر متغیرهای تنظیم شونده را تعیین می‌کند. ;ورودی کنترل کننده سنسورها و ترانسمیترها وغیره.. و خروجی کنترل کننده‌ها کنترل ولوها و موتورها وغیره می‌باشد

عنصر نهایی[ویرایش]

تصمیمات گرفته شده توسط کنترلر، به وسیله عنصر نهایی به اجرا گذاشته می‌شود. این المان آخرین عضو یک حلقه کنترل می‌باشد. در فرآیندهای شیمیایی معمولاً عنصر نهایی کنترلی یک شیر می‌باشد. به وسیله عنصر نهایی فرمانهای کنترلی را می‌توان به عنصر اثر گذار بر سیستم تبدیل کرد.

محرک[ویرایش]

زمانی که در یک سیستم کنترل، عضو کنترل نهایی یک شیر باشد، امکان انتقال مستقیم فرمان به آن وجود ندارد. به همین علت از دستگاهی که به آن محرک یا Actuator گفته می‌شود، استفاده می‌کنند تا فرمان ارسالی از کنترلر را دریافت نموده و موجب به حرکت درآمدن بندآور شیر شود. به عبارت دیگر وظیفه مهم محرک، تأمین انرژی لازم برای به حرکت درآوردن بندآور شیر می‌باشد. این انرژی می‌تواند از یک منبع انرژی الکتریکی و یا هوای فشرده مداری نیوماتیکی باشد.

رکوردر یا ثبات[ویرایش]

ثبات یا رکوردر و نمایشگرها از دیگر اجزاء یک سیستم کنترل می‌باشند. ثبات‌ها تجهیزاتی هستند که به منظور ثبت تغییرات و رفتار فرایندها در طول شبانه روز استفاده می‌شوند.

نمایشگرها[ویرایش]

ایندیکیتور و یا نمایشگرها از دیگر اجزاء یک سیستم کنترل می‌باشند. نمایشگرها تجهیزاتی هستند برای نمایش مقادیر عددی یک پارامتر در تابلو کنترل و یا اتاق فرمان مورد استفاده قرار می‌گریند. از نمایشگرهای برای مانیتور متغیرهای مختلف نظیر فشار، دما، و … در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال گیج فشار یک نمایشگر یا ایندیکیتور است که مقادیر فشار را نمایش می‌دهد

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  1. پرتال جامع انرژی

معرفی ترانسمیتر، ساختمان و کاربرد آن، پرتال جامع انرژی