ابزارهای دقیق اندازه‌گیری (Instrumentation)

تابه حال کلمه ابزار دقیق را شنیده‌اید؟ قطعا اگر در حوزه صنعت و مشاغل فنی فعالیت می‌کنید با این ابزارها آشنا هستید. اما چرا به آنها دقیق می‌گویند؟ آیا ابزارهای دیگر دقیق نیستند؟ در چه صنایعی کاربرد دارند؟با ما همراه باشید تا به دنیای ابزارهای دقیق سفر کنیم.ابزارهای دقیق اندازه‌گیریابزار دقیق چیست؟ابزار دقیق (Instrumentation) یک اصطلاح کلی برای ابزارهای اندازه‌گیری است که برای نشان دادن، اندازه‌گیری و ثبت مقادیر فیزیکی استفاده می‌شوند. ابزار دقیق را همچنین می‌توان بر اساس عاملی که قرار است عملیاتی بر روی آن انجام دهد دسته‌بندی کرد، برای مثال بخش‌های: ابزار دقیق مربوط به دما نظیر کنترلر دما، ترانسمیتر دما و ترمومتر یا نمایشگر دما، ابزار اندازه‌گیری و کنترل دقیق فشار، فلومتر یا سنجش جریان سیالات و انتقال مقادیر جریان یا کنترل آن، ابزار سطح سنجی یا اندازه‌گیری سطح مواد درون مخازن و کنترل دقیق آن‌ها و ابزار سرعت سنجی، ابزار رطوبت سنجی و …مهندسی ابزار دقیق چیست؟مهندسی ابزار دقیق 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 به‌طور گسترده به طراحی و کنترل سیستم‌های صنعتی نظیر سنسورها، ترانسمیترها، دستگاه‌های اندازه‌گیری و کنترل‌کننده‌ها، می‌پردازد.استاندارد ایرانی ابزار دقیق (IPS)استانداردهای بین‌المللی API و ISA از مهم‌ترین استانداردهای این حوزه هستند و در کنار آنها، استاندارد ایرانی IPS هم بسیار کمک کننده است، این استاندارد بیشتر در صنایع نفت و گاز و البته صنایع دیگر کاربرد دارد.سه بخش اساسی IPS، متریال (M)، ساختار (C) و الکتریکال (E) هستند. شکل زیر نمایی کلی از بخش‌های مختلف IPS را نشان می‌دهد.خریداری و تامین تجهیزات دقیقانتخاب تجهیزات دقیق با کیفیت و مناسب با پروژه مد نظر، پس از کسب تجربه کافی و تمرین بسیار آسان خواهد شد. تیم فروش پارس خورشید به عنوان تامین کننده و واردکننده این تجهیزات، همواره آماده پاسخگویی به سوالات شما هستند، تا با خیال راحت و با کمک متخصصین بهترین انتخاب را داشته باشید.محصولات ابزار دقیق پارس‌خورشید از بزرگترین شرکت‌های تولید کننده این محصولات تامین می‌شوند.سنسورسنسور ابزاری است که در همه دستگاه‌های اندازه‌گیری وجود دارد و وظیفه تبدیل یک کمیت فیزیکی به یک سیگنال الکتریکی را در تجهیزات الکترونیکی یا تبدیل کمیت فیزیکی به یک سیگنال نیوماتیکی در تجهیزات نیوماتیکی 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 تغییر مقاومت الکتریکی، تغییر ظرفیت خازن، تغییر جریان الکتریکی و غیره است. سنسورها البته کاربردهایی نظیر آشکارسازی وجود یا عدم وجود نیز دارند نظیر سنسور نوری. سنسورهای دما نظیر انواع ترموکوپل و RTD و همچنین سنسورهای سیلیکونی دما.ترانسدیوسریک ترانسدیوسر (مبدل) بنا به تعریف، وسیله‌ای است که سیگنال فیزیکی 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 به وسیلهٔ 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.ترانسیمترترانسمیتر از ترکیب دو واژه TRANSFER+METER گرفته شده‌است. یعنی تجهیزی که بتواند یک کمیت فیزیکی را اندازه‌گیری کرده(METERING)و آن را به مکانی دورتر مثل اتاق کنترل انتقال(TRANSFER) دهد. می‌تواند پنوماتیکی 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 پنوماتیکی 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، لوازم منزل مهندسی پزشکی و به‌طور کلی هر سیستمی که نیاز به اتوماسیون صنعتی دارد، پیدا نموده‌است.ساختمان ترانسمیترهابه‌طور کلی ترانسمیترها از سه قسمت اصلی حس کننده، مبدل (ترانسدیوسر) و تقویت‌کننده تشکیل می‌شود. ترانسمیترها درانواع الکتریکی و پنوماتیکی ساخته می‌شوند. خروجی ترانسمیترهای الکتریکی بین ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر و ترانسمیترهای پنوماتیکی بین ۳ تا ۱۵ psi بر حسب تغییرات کمیت ورودی می‌تواند تغییر کند. برای مدرج کردن یا کالیبره کردن ترانسمیترها طبق دستور سازنده با دادن ورودی‌های معین و معلوم خروجی را تنظیم می‌کنیم.کاربرد ترانسمیترهاسنسورها 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 به‌طور کلی هر سیستمی که نیاز به اتوماسیون صنعتی دارد، پیدا نموده‌است. 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.پروتکل‌های سیگنالینگ پر کاربرد در ابزاردقیقحلقه جریان الکتریکی ۲۰–۴ میلی‌آمپرپروتکل HART، برای انتقال دیتای دیجیتال بر روی جریان ۲۰–۴ میلی‌آمپرپروتکل Foundation Fieldbusپروتکل پروفیباس (Profibus)