مقدمه

ابزار دقیق یکی از مهمترین و کاربردی‌ ترین زیرشاخه‌های مهندسی کنترل و الکترونیک بشمار می‌آید که در تمام صنایع، از کوچک‌ترین کارگاه‌ها تا بزرگ‌ترین کارخانه‌ها و واحدهای صنعتی، نقش کلیدی ایفا می‌کند. اما ابزار دقیق دقیقاً چیست و چرا در فرآیندهای صنعتی و تولیدی اهمیت بسیار بالایی دارد؟

در این مقاله”تجهیزات ابزار دقیق در مشهد” از آتیه نیرو سهند سالوک، با نگاهی جامع و دقیق، به بررسی مفاهیم اساسی، اصول پایه و کاربردهای گسترده و متنوع این تجهیزات در صنایع مختلف می‌پردازیم و اهمیت آن را در بهبود فرآیندهای صنعتی مورد ارزیابی قرار می‌دهیم.

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 بصورت 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 بکار 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 بطور 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.

تجهیزات ابزار دقیق در مشهد | آتیه نیرو

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، بدست آوردن اطلاعات دقیق و قابل اعتماد از متغیرهای مورد اندازه‌گیری و نهایتا کنترل و ذخیزه سازی آن‌ها است.

لیست تجهیزات ابزار دقیق کدام‌ها هستند؟

بطور کلی دستگاه‌های ابزار دقیق به 9 دسته اصلی تقسیم می‌شوند.

• سنسورها و ترانسمیترهای اندازه‌گیری (دما، فشار، فلو، سطح، رطوبت، چگالی، گازها و سرعت)
• کنترلرها
• دستگاه‌های انتقال داده و ارتباطی
• نمایشگرها
• دیتالاگرها
• تجهیزات کالیبراسیون و تست
• شیرها و محرک‌ها
• تجهیزات تشخیص گاز و آتش F&G و ایمنی
• تجهیزات ضد انفجاری
• نرم افزار‌های مدیریت داده

تجهیزات ابزار دقیق در مشهد | آتیه نیرو

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

سیستم کنترلر مبتنی بر PLC (تجهیزات ابزاردقیق)

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. مثالی بارز برای کنترلرها، میتوان به انواع PLCها اشاره نمود.

ترانسدیوسر Transducer

ترانسدیوسر از تجهیزات ابزار دقیق

 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

دیتا لاگر

 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 بصورت معمول با استفاده از حافظه‌های داخلی یا کارت حافظه(مموری)، اطلاعات را ذخیره کرده و بحالت 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 بعنوان 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.

تجهیزات ابزار دقیق در مشهد | آتیه نیرو

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؟ بدلیل 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 آتیه نیرو سهند سالوک پرکاربردترین ابزارهای دقیق را در ادامه بزبان 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 بطور 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 تجهیزات اندازه‌گیری دما را با هم بررسی می‌کنیم.

 تجهیزات ابزار دقیق در مشهد | آتیه نیرو

ترموکوپل Thermocouple

ترموکوپل از تجهیزات پر کاربرد ابزار دقیق در اکثر صنایع

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. بعبارتی نمودار خروجی نسبت به دما در ترموکوپل‌ها بشکل خطی نبوده و حالت لگاریتمی دارد. به همین خاطر، 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 بصورت 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 بشکل 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.

تجهیزات ابزار دقیق در مشهد | آتیه نیرو

همچنین، با استفاده از ترانسمیتر دما، مشکلاتی مانند تداخل الکترومغناطیسی و تاثیر تغییرات دما در سیستم کنترل کاهش می‌یابد. ترانسمیتر دما می‌تواند بحالت آنالوگ یا دیجیتال عمل کند. در حالت آنالوگ، سیگنال خروجی می‌تواند ولتاژی یا جریانی با مقدار متناسب با دمای اندازه‌گیری شده باشد. در حالت دیجیتال، سیگنال خروجی بصورت دیجیتال با استفاده از پروتکل‌هایی مانند HART، FOUNDATION Fieldbus، PROFIBUS PA و یا MODBUS RTU ارسال می‌شود.

ترانسمیتر دما می‌تواند بعنوان 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 کاربرد دارند. 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.

تجهیزات ابزار دقیق برای اندازه گیری فشار

ترانسمیترهای فشار دقیق‌ ترین و مهم‌ترین ابزارهای موجود برای اندازه‌گیری فشار هستند؛ بهمین 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. 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 بدرستی عمل نمی‌کنند.

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 بمراتب ارزان‌تر نسبت به ترانسمیترهای فشار معمولی دارند. این نوع از ترانسمیترهای فشار در مواقعی بکار 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.

تجهیزات ابزار دقیق در مشهد | آتیه نیرو

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 استفاده می‌شوند. سطح سنج‌ها از لحاظ نوع عملکرد، کاربرد و نیز تکنولوژی بکار 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؟

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 بکار 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 بشکل 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 استفاده می‌شوند.

مشاوره در زمینه تجهیزات ابزار دقیق

ما در این مطلب تلاش کردیم تا به تمامی سوالات شما در زمینه ابزارهای دقیق پاسخ دهیم؛ اما ممکن است هنوز سوالاتی در ذهن شما باشد که بی‌جواب مانده‌اند. واحد مشاوره شرکت آتیه نیرو سهند سالوک دقیقا برای همین منظور اینجاست!

آتیه نیرو سهند سالوک با تعهد به ارائه‌ی بهترین تجهیزات ابزار دقیق و بروزترین فناوری‌ها، نقش بسیار مهمی در پیشرفت و بهبود صنایع ایران ایفا می‌کند. اگر به تجهیز خاصی نیاز داشته باشید، به راحتی با ما تماس بگیرید، مشاوره رایگان دریافت و تجهیز موردنظر را با گارانتی، بهترین قیمت و ضمانت اصالت خرید کنید.

اگر نظر و یا پیشنهادی دارید، لطفا در بخش نظرات با ما در میان بگذارید. از اینکه در این مطلب از وبسایت آتیه نیرو سهند سالوک با ما همراه بودید، سپاسگزاریم!