ترانسمیترهای فشار تفاضلی در اندازه‌گیری صنعتی

ترانسمیترهای فشار تفاضلی

ترانسمیترهای فشار تفاضلی یکی از رایج‌ترین و مفیدترین دستگاه‌های اندازه‌گیری فشار در صنعت، می‌باشند. این دستگاه اختلاف فشار بین دو پورت ورودی را حس کرده و سیگنال نشان‌دهنده‌ی آن اختلاف فشار را نسبت به رنج کالیبره شده، در خروجی خود ظاهر می‌کند. ترانسمیترهای فشار تفاضلی بر اساس تکنولوژی‌های سنجش فشار متفاوتی عمل می‌کنند.

دو مدل ترانسمیتر فشار تفاضلی ساخت شرکت Foxboro ترانسمیترهای فشار تفاضلی ترانسمیترهای فشار تفاضلی در اندازه‌گیری صنعتی differential pressure transmitter1 275x300
دو مدل ترانسمیتر فشار تفاضلی ساخت شرکت Foxboro

ترانسمیترهای فشار تفاضلی‌ای که برای کاربردهای اندازه‌گیری صنعتی ساخته شده‌اند معمولاً متشکل از یک بدنه‌ی قوی ساخته شده از فولاد می‌باشند که المان سنجش در آن قرار گرفته، و در بالا دارای یک محفظه می‌باشند که اجزاء مکانیکی و یا الکتریکی لازم برای تبدیل اندازه‌گیری شده به یک سیگنال استاندارد ابزاردقیق (به عنوان مثال 3-15 PSI، 4-20 mA، و کدهای دیجیتالی فیلدباس) را در خود جای داده است.

ترانسمیترهای فشار تفاضلی ترانسمیترهای فشار تفاضلی ترانسمیترهای فشار تفاضلی در اندازه‌گیری صنعتی differential pressure transmitter2 768x346
ساختمان کلی ترانسمیتر فشار تفاضلی نیوماتیکی و الکترونیکی
ترانسمیترهای فشار تفاضلی ترانسمیترهای فشار تفاضلی ترانسمیترهای فشار تفاضلی در اندازه‌گیری صنعتی differential pressure transmitter22 300x199
مدل EJA110 شرکت Yokogawa (چپ) و مدل IDP10 شرکت Foxboro (راست)

در همه‌ی این ترانسمیترهای فشار تفاضلی المان سنجش فشار در نیمه‌ی پایینی دستگاه قرار گرفته در حالی که مدارات الکترونیکی در نیمه‌ی بالایی دستگاه قرار داده شده‌اند.

قطع نظر از سازنده یا مدل، هر ترانسمیتر فشار تفاضلی دارای دو پورت فشار برای حس‌کردن فشارهای سیال فرآیند می‌باشد. این پورت‌ها معمولاً از نوع NPT مادگی رزوه‌دار  اینچ است که به آسانی می‌توان آنها را به پروسه متصل کرد. یکی از این پورت‌ها دارای برچسب High‌ و دیگری دارای برچسب Low می‌باشد. این برچسب‌گذاری لزوماً به این معنا نیست که پورت High باید همیشه فشار بیشتری نسبت به پورت Low داشته باشد. این برچسب‌ها نشان‌می‌دهند که بر اثر افزایش فشار سیال اعمال شده به آن پورت، جهت تغییر سیگنال خروجی به چه صورت است. برای مثال، در صورتی که فشار اعمالی بر روی پورت High افزایش یابد، سیگنال خروجی نیز افزایش خواهد یافت.

ترانسمیترهای فشار تفاضلی ترانسمیترهای فشار تفاضلی ترانسمیترهای فشار تفاضلی در اندازه‌گیری صنعتی differential pressure transmitter3
برچسب‌های حک شده در کنار پورت‌های ترانسمیتر فشار تفاضلی

رایج‌ترین المان سنجش استفاده شده در ترانسمیترهای DP دیافراگم می‌باشد. یک طرف این دیافراگم فشار سیال فرآیند را از پورت High دریافت می‌کند، در حالی که طرف دیگر دیافراگم فشار سیال فرآیند را از پورت Low می‌گیرد. هرگونه اختلاف فشار بین دو پورت سبب می‌شود که دیافراگم از موقعیت ایستای خود (وسط) خارج شده و خمیده شود. سپس این خمیدگی بواسطه‌ی تکنولوژی‌های مختلف و بسته به سازنده و مدل ترانسمیتر به یک سیگنال خروجی ترجمه می‌شود.

ترانسمیترهای فشار تفاضلی ترانسمیترهای فشار تفاضلی ترانسمیترهای فشار تفاضلی در اندازه‌گیری صنعتی differential pressure transmitter4
تأثیر فشار تفاضلی ورودی بر روی دیافراگم و سیگنال خروجی

برچسب‌های H و L حک شده بر روی پورت‌های ترانسمیتر DP به معنای مقدار و بزرگی فشارهای ورودی نمی‌باشد. در واقع این‌طور نیست که فشار پورت H حتماً باید بزرگتر از فشار پورت  L‌ باشد. این نمادها صرفاً ‌ اثرات متفاوت ناشی از اعمال فشار روی هر پورت بر روی سیگنال خروجی را نشان می‌دهند. افزایش فشار اعمال شده به پورت High یک ترانسمیتر DP سیگنال خروجی را به یک سطح بزرگتر (بالا) سوق می‌دهد، در حالی که افزایش فشار اعمال شده به پورت Low یک ترانسمیتر DP سیگنال خروجی را به یک سطح کوچکتر (پایین) سوق می‌دهد.

دقت داشته باشید که برخی از سازندگان (مانند ABB/Bailey) برای مشخص‌کردن پورت‌های فشار High و Low از برچسب‌های + و – استفاده می‌کنند. هرچند اکثر سازندگان ترانسمیترهای فشار تفاضلی از برچسب‌های H و L برای مشخص‌کردن پورت‌های فشار High و Low استفاده می‌کنند.   

ترانسمیترهای فشار تفاضلی ترانسمیترهای فشار تفاضلی ترانسمیترهای فشار تفاضلی در اندازه‌گیری صنعتی differential pressure transmitter5 300x107
تأثیر فشار ورودی بر سیگنال خروجی

در دنیای الکترونیک، می‌توان به قابلیت‌های یک سنسور ولتاژ تفاضلی (مثل تقویت‌کننده‌ی عملیاتی) در سنجش تفاوت‌های کوچک ولتاژ اشاره کرد، به‌طوری که پتانسیل بزرگ انـدازه‌گـیـری شـده نـسبت بـه زمین را تـوسط عـبارت حـذف مـد مـشترک (Common-mode rejection) نادیده می‌گیرد. یک تقویت‌کننده‌ی عملیاتی ایده‌آل، یک مقدار مشترک ولتاژ اعمال شده به هر دو ترمینال‌ ورودی را کاملاً نادیده می‌گیرد، و تنها به تفاوت در ولتاژ بین دو ترمینال واکنش نشان می‌دهد. این دقیقاً همان کاری است که یک طراحی خوب از ترانسمیتر DP انجام می‌دهد، با این تفاوت که باید به‌جای ولتاژ الکتریکی فشار سیال را در نظر گرفت. یک ترانسمیتر DP فشار مشترک و یکسان اعمال شده به هر دو پورت را نادیده می‌گیرد، در حالی که تنها به اختلاف در فشار بین دو پورت پاسخ می‌دهد. به بیان دیگر، یک ترانسمیتر فشار تفاضلی (به طور ایده‌آل) تنها به فشار تفاضلی (اختلاف فشار) پاسخ می‌دهد، در حالی که فشار مد مشترک را نادیده می‌گیرد.

برای نشان دادن این مطلب، ما می‌توانیم پورت‌های High و Low‌ یک ترانسمیتر فشار تفاضلی را توسط لوله یا تیوب به یکدیگر متصل کرده، و سپس هر دو پورت را به‌طور همزمان در معرض یک منبع فشار سیال همچون هوای فشرده‌ی یک کمپرسور هوا قرار ‌دهیم. اگر ترانسمیتر فشار تفاضلی دایر و مشغول به کار باشد، باید به‌طور پیوسته و مداوم فشار تفاضلی صفر را ثبت و ارسال کند، حتی اگر ما فشار استاتیک اعمال شده به هر دو پورت را تغییر دهیم. تا زمانی که فشارهای اعمال شده به هر دو پورت با هم برابر هستند، دیافراگم سنجش ترانسمیتر باید نیروی برآیند صفر را تجربه کند. در واقع تمام نیروی اعمال شده به دیافراگم از طرف فشار سیال پورت High باید دقیقاً با نیروی اعمال شده به دیافراگم از طرف فشار سیال پورت Low مقابله کرده و آن را خنثی کند.

ترانسمیتورهای فشار تفاضلی ترانسمیترهای فشار تفاضلی ترانسمیترهای فشار تفاضلی در اندازه‌گیری صنعتی differential pressure transmitter6 186x300
اعمال یک ورودی مشترک به هر دو پورت ترانسمیتر DP

در نتیجه یک دستگاه اندازه‌گیری تفاضلی مقدار مد مشترک را حذف کرده و تنها مقدار تفاضل بین نقاط سنجش را ثبت کرده و نشان می‌دهد.

همین اصل حذف مد مشترک (Common-mode rejection) خود را در سیالات و مدارات پیچیده‌تر نیز نشان می‌دهد. یک ترانسمیتر DP و یک ولتمتر را در نظر بگیرید که در یک مدار تقسیم‌کننده از هر دو آنها برای اندازه‌گیری مقدار تفاضلی استفاده شده است. 

در نتیجه یک دستگاه اندازه‌گیری تفاضلی مقدار مد مشترک را حذف کرده و تنها مقدار تفاضل بین نقاط سنجش را ثبت کرده و نشان می‌دهد. همین اصل حذف مد مشترک (Common-mode rejection) خود را در سیالات و مدارات پیچیده‌تر نیز نشان می‌دهد. یک ترانسمیتر DP و یک ولتمتر را در نظر بگیرید که در یک مدار تقسیم‌کننده از هر دو آنها برای اندازه‌گیری مقدار تفاضلی استفاده شده است. ترانسمیترهای فشار تفاضلی ترانسمیترهای فشار تفاضلی در اندازه‌گیری صنعتی differential pressure transmitter7 300x207
اندازه‌گیری مقدار تفاضلی در یک مدار مستقیم

هر کدام از این دستگاه‌های اندازه‌گیری تفاضلی تنها به اختلاف بین دو نقطه‌ی اندازه‌گیری پاسـخ داده و مقدار مد مشترک را حذف می‌کنند (97.5 PSI برای ترانسمیتر فشار، و 97.5 volts برای ولتمتر). تنها نکته‌ی جالب توجه در این مثال این است که طرف High هر دو دستگاه اندازه‌گیری به نقطه‌ای با ارزش کمتر متصل شده است، به‌طوری که تفاضل اندازه‌گیری شده یک مقدار منفی می‌باشد. ترانسمیترهای فشار تفاضلی مدرن نیز همانند ولتمترهای دیجیتال قادر به اندازه‌گیری دقیق اختلاف فشار منفی و همچنین اختلاف فشار مثبت می‌باشند.

برگرفته از کتاب ترانسمیتر فشار و کاربردهای آن در ابزاردقیق

نویسنده: مهندس عبدالکریم ماندگاری

به لیست دلخواه اضافه شداز لیست دلخواه حذف شد 6
افزودن برای مقایسه
کتاب مرجع کاربردی DCS یوکوگاوا CS3000 ترانسمیترهای فشار تفاضلی ترانسمیترهای فشار تفاضلی در اندازه‌گیری صنعتی 2347 300x300
200,000 تومان 190,000 تومان

کتاب مرجع کاربردی DCS یوکوگاوا CS3000

فروشنده : آزمون تاپ
به لیست دلخواه اضافه شداز لیست دلخواه حذف شد 2
افزودن برای مقایسه
ترانسمیترهای فشار تفاضلی ترانسمیترهای فشار تفاضلی در اندازه‌گیری صنعتی 375 300x300
160,000 تومان 152,000 تومان

کتاب ترانسمیترهای فلو

فروشنده : آزمون تاپ
به لیست دلخواه اضافه شداز لیست دلخواه حذف شد 5
افزودن برای مقایسه
ترانسمیترهای فشار تفاضلی ترانسمیترهای فشار تفاضلی در اندازه‌گیری صنعتی 376 300x300
180,000 تومان 171,000 تومان

کتاب کنترل ولو

فروشنده : آزمون تاپ
به لیست دلخواه اضافه شداز لیست دلخواه حذف شد 2
افزودن برای مقایسه
ترانسمیترهای فشار تفاضلی ترانسمیترهای فشار تفاضلی در اندازه‌گیری صنعتی 379 300x300
140,000 تومان 133,000 تومان

کتاب مقدمه‌ای بر ابزار دقیق صنعتی

فروشنده : آزمون تاپ
به لیست دلخواه اضافه شداز لیست دلخواه حذف شد 3
افزودن برای مقایسه
به لیست دلخواه اضافه شداز لیست دلخواه حذف شد 4
افزودن برای مقایسه
به لیست دلخواه اضافه شداز لیست دلخواه حذف شد 1
افزودن برای مقایسه
- 7% کتاب ابزار دقیق (سوالات مصاحبۀ استخدامی) ترانسمیترهای فشار تفاضلی ترانسمیترهای فشار تفاضلی در اندازه‌گیری صنعتی 109 300x300
130,000 تومان 123,500 تومان

کتاب ابزار دقیق (سوالات مصاحبه استخدامی)

فروشنده : آزمون تاپ
به لیست دلخواه اضافه شداز لیست دلخواه حذف شد 5
افزودن برای مقایسه
نظر دهید

پاسخ دهید

آزمون تاپ
Logo
بازیابی رمز عبور
مقایسه موارد
  • کل (0)
مقایسه
0