بخشی از مقاله
مقسوم هاي راجع به ابزار دقيق
سنسورها، ترنسديوسرها و ترنسميترها از مهم ترين اجزاي يك پروسه صنعتي هستند كه كاربردهاي فراواني در پروسه هاي متنوع دارند.
كاربرد عمده اين قطعات در ارزيابي عملكرد سيستم و ارائه يك فيدبك با مقدار و وضعيت مناسب است كه بدين ترتيب كنتر از سيستم متوجه وضعيت كاركرد آن و چگونگي حالت خروجي خواهد شد.
يك سنسوربنا تعريف قطعه اي است كه به پارامترهاي فيزيكي نظير حركت، حرارت، نور ، فشار، الكتريسيته، مغناطيستي و ديگر حالات انرژي حساس است و در هنگام تحريك توسط آنها از خود عكس العمل نشان مي دهد.
يك ترنسريوسر بنا به تعريف، قطعه اي است كه وظيفه تبديل حالات انرژي به يكديگر را بر عهده دارد، بدين معني كه اگر يك سنسور فشار همراه يك برسنريوسي باشد سسنور فشار پارامتر را اندازه مي گيرد و مقدار تعيين شده را به ترانسيوسر تحويل مي دهد، سپس ترنسيوسر آن را به يك سيگنال الكتريكي قابل ارك براي كنترل و صد البته قابل ارسال توسط سيم هاي فلزي تبديل مي كند.بنا براين همراه خروجي يك ترنسرويوسر، سيگنال الكتريكي است كه در سمت ديگر خط مي تواند مشخصه ها و پارامترهاي الكتريكي نظيره ولتاژ جريان، فركانس را تغييردهد، البته به اين نكته مهم نيز توجه داشته باشيد كه سنور انتخاب شده بايد از نوع سنسورهاي مبدل پارامترهاي فيزيكي به الكتريكي باشد.
سنسورها و ملحقات آنها مثل ترنسريوسرها در گروه بزرگي تحت عنوان ابزار دقيق قرار داده و آنها را بر اساس نوع كاركرد، موارد استفاده و ساير مشخصات ديگر تقسيم بندي مي كنند
راواحه به معرفي ابزار دقيق بكاررفته در اين پروژه مي پردازيم
سنسورهاي بكار رفته در اين پروژه عبارتند از سنسوردها ، رطوبت و فشار و يك سري محرك هاي شير برقي براي كنترل دمپرهاي هواساز مي باشد حال بر توضيح مختصري در مورد نحوه كار كرد هر يك از اين ابزارها مي پردازيم:
سنسورهاي دما
سنسورهاي دما در سه مدل مختلف دارند كه عبارتند از :
1- مقاومت فلزي(RTD) Resistcince Temperature Detector
2- ترموكوپل
3- ترميستور
حال توضيح اجمالي در مورد اين مدل سنسورها مي دهيم
1- مقاومت فلزي :
در محدوده 200oc - تا 800oc مقاومت الكتريكي اكثر فلزات بصورت نسبتاً خطي با درجه حرارت افزايش مي يابد. اين رفتار ناشي از برخورد الكترونهاي حامل جريان با يكديگر و كم شدن سرعت متوسط الكترونها در جهت ميدان خارجي مي باشد رابط بين درجه حرارت T و مقاومت R به صورت چند جمله اي زير قابل بيان است .
در معامله فوق Ro مقاومت فلز در صفر درجه سانتي گراد (Y,B.X .... ضرايب حرارت مقاومت مي باشند مقادير Y,B به بعد معمولاً كوچك هستند و اين رابطه به يك خطي با تقريب خوب تبديل مي شود. R=Ro(1+XT)
در اين سنسور معمولاً از B فلز پلاتين، مس، نيكل استفاده مي شود
-
-
پلاتين گر چه قدري گران است اما در اكثر كاربردهاي صنعتي استفاده مي شود مس ونيكل ارزانتر است و براي كاربردهاي كه اهميت كمتري دارند استفاده مي شود.
2- ترموكوپل:
در سال 1821 ترماس سي بل موفق به كشف ولتاژ ترمو الكتريك( يا ولتاژ سي بك) گرديد كه امروزه به عنوان يكي از ابزار مهم از اندازه گيري حرارت بحساب مي آيد.
اگر دو فلز A و B به يكديگر متصل شوند. در محل اتصال آنها يك اختلاف پتانسيل الكتريكي كه به آن پتانسيل تماس، ولتاژ ترمو الكتريك يا emp مي گويند. به وجود مي آيد. ميزان پتانسيل تماس بستگي به جنس دو فلز AوB و نيز دماي محل تماس (T) دارد و از نظر رياضي توسط يك چند جمله اي قابل بيان مي باشد.
مقادير و.... بستگي بر جنس دو فلز A و B دارد. اين ولتاژ بين 10 تا 80 ميلي ولت را بر اساس نوع المنت هاي فلزي به كار رفته در آنها مي باشد. چون ترموكوپل ها سيگنال خروجي ولتاژي دارند بايد به پلاسه آن هنگام نصب توجه كرد.
3- ترميستور:
Thermistor
مقاومت حرارتي كه از نيمه هاي ساخته مي شود ترميستور گويند اين مقاومت ها بر عكس مقاومت هاي فلزي داراي ضريب حرارتي منفي بوده بدين معني كه مقاومت آنها با افزايش دما كاهش مي يابد. علت اين امر افزايش توليد الكترون- حفر، در نيمه هاي مي باشد. اين كاهش مقاومت بسيار غير خطي است. رابط بين مقاومت و حرارت براي ترميتور تابع نمايي قابل بيان است:
RT : مقاومت ترميستوري
T : دما بر حسب لكوين
k,B ثابت هاي ترميستور
رابطه فوق را مي توان به صورت زير نوشت كه RT1 مقاومت ترميستور در يك دماي مرجع مي باشد
حساسيت بسيار زياد ترميستور اندازه گيري تغييرات بسيار كوچك دما را كه توسط حس كننده هاي ديگر مقرور نيست، امكان پذير مي سازد. لازم به ذكر است اين سنسورها در خروجي خود سيگنال جرياني توليد مي كنند
مقايسه بين ناحيه كاري B الهان اندازه گيري:
دركل بايد در انتخاب نوع سنسور به دو پارامتر مهم توجه كنيم. ابتدا محدوده قابل اندازه گيري براي سنسور و درم سيگنال خروجي كه بايد مطابق با سيستم كنترل شما باشد.
سنسورهاي فشار:
لوله بوردن:
و اين اين لوله يكي از انواع متداول سنسورهاي فشار است. اين نوع سنسور از يك لوله كه عموماً به شكل C ساخته مي شود، تشكيل شده كه يك سر اين لوله كاملاً مسدود و درزگيري شده و سر ديگر آن به منبع فشار كه بايد اندازه گيري شود. متصل است.
با وارد آمدن فشار به داخل لوله، نيرو مستقيماً به سمت ديگر لوله و جايي كه مسدود شده وارد مي شود، نيروي وارده بر قسمت مسدود كمي حركت و تكان در آن بوجود مي آورد كه توسط ابزارهاي متصل شده، دريافت و بوسيله چرخ انده ها و ابزارهاي ديگر تقويت شده و جهت نمايش بر يك درجه عقربه اي تحويل داده مي شود.
شكل لوله بوردن مي تواند انواع مختلف ديگري داشته باشد. مانند حلزوني، مارپيچي كه اندازه گيري را دقيق تر و بهتر انجام مي دهد.
ايافراگمي:
اين سنسورها يك صفحه ديافراگم در وسط محفظه دستگاه نصب شده، يك طرف ديافراگم به منبع فشار و طرف ديگر آن به هواي معمولي متصل است. با تغيير فشار در يك طرف ديافراگم، ديافراگم شروع به حركت مي كند كه اين حركت با فشار اعمال شده بر آن متناسب است. با متصل كردن ديافراگم به يك ابزار خاص مثل يك سوئيچ مي توانيم از حركت اين صفحه ديافراگم استفاده كرد. و تغييراتي را در وضعيت مرار كنترلي بوجود بياوريم.
سنسورهاي تفاضليك
سنسورهاي ديافراگمي را مي توانيم طوري طراحي مي كنيم كه بتوانند اختلاف فشار بين دو منبع متفاوت را اندازه گيري كرده و به نمايش بگذارند. اگر محفظه سنسور را طوري طراحي كنيم كه دو منبع مختلف فشار به دو طرف ديافراگم منصل شوند.پس از برقراري ارتباط و اعمال فشار به هر دو طرف ديافراگم صفحه در اثر اختلاف فشار دو طرف مقداري حركت مي كند كه با متصل كردن ابزارهاي خاص مثل سوئيچ ها يا ابزارهاي حركتي مي توانيم تغييرات لازم را در وضعيت مرار ايجاد كنيم اين سنسورها براي اندازه گيري فشار سيستم هاي توليد هواي فشرده كه از فيلترهاي خاص براي ايجاد هواي تميز به كار مي روند استناد مي كنند به كار مي رود.
اگر فيلتر دچارگرفتگي شده باشد. اختلاف فشار بوجود آمده در دو طرف آن p باعث ايجاد حركت درديافراگم شده و يك عنصر خاص مثل سوئيچ را تحريك مي كند.
شيرهاي برقي:
يكي از ساده ترين ابزارهاي خروجي كه جهت كنترل قسمت هاي مختلف سيستم به كار ميروند شيرهاي برقي هستند.
اين شيرها توسط يك فرمان الكتريكي كه به آنها اجازه باز و بسته شدن مي دهد، مي توانند مسير سيال را به طرف مقصد مسدود يا باز كنند.
اساس كار اين ابزارها بر پايه يك عنصر مغناطيستي و ميله متحرك مربوط به ان استوار است. بدين ترتيب كه با تحريك مغناطيستي عنصر متحرك يا ميله متحرك به سمت بالا كشيده شده و مسير جريان به طرف خروجي باز مي شود و در صورت از تحريك خارج شدن اين مغناطيستي ميله به طرف پايين بر مي گردد و مسير حركت مايع مسدود مي شود
انواع شيرهاي برقي:
ON/off- شيرهاي برقي عموماً براي كنترل سيالهايي مثل : هوا،آب،گازهاي سبك و روغن هاي سبك، خنك كننده ها و در غيره استفاده مي شود.
اين شيرها معمولاً در انواع سه ميره چهار مسير جهت امور كنترلي مورد استفاده قرار مي گيرند اين شيرهاي دو ؟؟ يا ON/off هستند.
- شيرهاي تناسبي :
در بعضي از پروسه ها و كاربردهاي صنعتي لازم داريم تا از شيرهايي استفاده كنيم كه توسط يك سيكنال پيوسته، در هر لحظه كنترل مي شوند و تنها از فرمان باز يا بسته استفاده نمي كنند.
اين شيرها به گونه اي هستند كه مي توانند بسته به سيگنال ورودي بين صفر تا صد در صد باز يا بسته شوند در پروسه هايي كه نياز به دقت بسيار بالا در زير بار سنگين دارند مي توانيم از آنها به خوبي استفاده كنيم و به كارگيري مقدار بسيار كوچكي از جريان كه منجر به باز و يا بسته شدن شير مي شود مي توانيم مقادير بسيار بزرگي از انرژي را در سيستم هايي مثل سيستم هاي هيدروكيك و يا نيوماتيك كنترل كنيم.
اساي كار اين شيرها شبيه به همان شيرها در وضعيتي NO/off هستند و از همان عناصر يا ميله هاي لغزنده براي باز يا بسته كردن تناسبي مسيرهاي عبوري سيال بين صفر تا 100% استفاده مي كنند اين نوع شيرها معمولاً در سيستم هاي كنترل حلقه هاي ضيدبك دار استفاده مي كنند، به كار مي روند و مي توانند
متناسب با ورودي خروجي سيستم را نيز كنترل كنند در شيرهاي تناسبي علاوه بر حلقه ضيدبك خارجي كه مي توانند از طرف سيستم به شير اعمال شود، يك حلقه ضيدبك دروني نيز وجود دارد كه در هر لحظه موقعيت عنصر متحرك شير را مشخص مي كند و اين حلقه ضيد بك روزي باعث افزايش سرعت پاسخ دهي اين شيرها مي شود و بدين ترتيب مي توانند در پروسه هايي كه نياز به دقت و سرعت بالاتر دارند به راحتي استفاده شود.
انواع مدلهاي شيرهاي تناسبي:
1) شيرهاي هدايتي( directional contril valve)
2) كنترلي فلو
3) كنترل فشار
شيرهاي نير ماتيكي:
اين نوع شيرها توسط يك سيگنال الكتريكي باز و بسته مي شوند و در واقع خيلي پيش از اينكه شيرهاي الكتريكي وارد بازار كنترل صنعتي شوند، شيرهاي نيو ماتيكي يا بادي پروسه هاي مختلف را كنترل مي كردند و جريان هواي كنترل كننده اين شيرها به راحتي مي تواند تا مسافت خيلي دور در كارخانه توسط لوله هاي فلزي و پلاستيكي انتقال پيدا كند
