آشنایی با سنسور فشار مطلق، سنسور فشار گیج، سنسور فشار تفاضلی

به منظور انتخاب یک سنسور فشار  مناسب برای یک کاربرد خاص، علاوه بر محدوده فشار (Pressure Range)، نوع اندازه گیری فشار توسط سنسور نیز باید در نظر گرفته شود. سنسورهای فشار در مقایسه با فشارهای مرجع (Reference Pressure) متفاوت، فشار خاصی را اندازه گیری می کنند. بنابراین به طور کلی انواع سنسور فشار عبارتند از: سنسور فشار مطلق (Absolute)، سنسور فشار گیج یا نسبی (Gauge / Relative)، سنسور فشار تفاضلی (Differential)

سنسور فشار مطلق (Absolute)

در سنسور فشار مطلق یا ابسولوت، اندازه گیری فشار نسبت به خلاء بالا (High Vacuum) مهر و موم شده در پشت دیافراگم که به عنوان فشار مرجع (Reference Pressure) در نظر گرفته شده است، انجام می شود.

از سنسور فشار مطلق یا ابسولوت به منظور اندازه گیری فشار اتمسفر (Atmospheric Pressure)، بارومتر (Barometer) و ارتفاع ‌سنج یا آلتیمتر (Altimeter) استفاده می شود.

برای این کاربردها رنج های بارومتریک خاصی ارائه می شوند مانند:

Pressure Range: 600 … 1100 mbar یا ۸۰۰ … ۱۱۰۰ mbar

از دیگر کاربرد های سنسور فشار مطلق یا ابسولوت می توان به بکارگیری از آنها در دستگاه های بسته بندی اشاره کرد. این سنسور ها اطمینان حاصل می کنند که یک فشار خلاء ثابت در دستگاه های بسته بندی خلاء ایجاد شود تا مواد غذایی را مستقل از فشار هوا اطراف آن، مهر و موم و محفوظ نگه دارد.

بیشتر بخوانید : تابلو برق (بررسی تخصصی)

بیشتر بخوانید : سنسور اکسیژن (بررسی تخصصی)

بیشتر بخوانید : سنسور مادون قرمز چیست؟

سنسور فشار نسبی یا گیج (Gauge / Relative)

در سنسور های فشار نسبی یا گیج، اندازه گیری فشار نسبت به فشار اتمسفر انجام می شود. به عبارت دیگر فشار اتمسفر به عنوان فشار مرجع (Reference Pressure) در نظر گرفته می شود.

 نکته بسیار مهم: 
به طور کلی سنسور های فشار نسبی (گیج) از نظر نحوه طراحی و فشار مرجع خود به دو دسته زیر تقسیم می شوند:

• سنسور فشار ونتد گیج (Vented Gauge)
•  سنسور فشار مهر و موم شده (Sealed Gauge)

سنسور فشار ونتد گیج (Vented Gauge)

در سنسورهای فشار Vented Gauge (VG)، فشار نسبت به فشار مرجع بارومتریک اندازه گیری می شود.
در ساختار این دسته از سنسورها، یک منفذ تهویه کوچک در پشت دیافراگم به منظور تبادل فشار اتمسفر در نظر گرفته شده است. بنابراین همیشه فشار هوای پشت دیافراگم دقیقا با فشار اتمسفر محیط برابر است.  مهم ترین مزیت این دسته از سنسورهای فشار این است که تغییرات فشار اتمسفر هیچ تاثیر بر روی خوانش سنسور در نقطه صفر ندارد.  به عبارت دیگر خوانش در نقطه صفر به صورت خودکار جبران می شود و در مواقعی که هیچ فشاری به سنسور اعمال نمی شود سنسور دقیقا فشار “صفر” را می خواند.

به طور مثال در یک سنسور فشار Vented Gauge (VG) که دارای رنج فشار ۰ … ۱۰ بار و خروجی ۲۰ … ۴ میلی آمپر می باشد، در تمامی شرایط جوی و جغرافیایی مختلف، هنگامی که هیچ فشار ورودی به سنسور اعمال نمی شود (۰ بار)، خروجی سنسور برابر با ۴ میلی آمپر می باشد.

این ویژگی به ویژه در محدودهای فشار پایین که در آن خروجی به میزان قابل توجهی تحت تأثیر تغییرات دمای جوی قرار می گیرد بسیار مفید است.

سنسور فشار مهر و موم شده (Sealed Gauge)

در سنسورهای فشار مهر و موم شده (Sealed Gauge)، فشار نسبت به فشار مرجع اتمسفر محصور شده در در پشت دیافراگم اندازه گیری می شود. به عبارت دیگر در ساختار این سنسور ها از هیچ منفذی به منظور تبادل هوا استفاده نشده و پشت دیافراگم سنسور، فشار اتمسفر در سطح دریا (حدود ۱ بار یا حدود psi14.7) محصور شده است. بنابراین با توجه به اینکه فشار اتمسفر مدام با تغییرات آب و هوا و دما تغییر می کند سنسور هیچ گاه نمی تواند در حالت عادی (بدون اعمال فشار ورودی) دقیقا فشار “صفر” را بخواند.

به طور مثال در یک سنسور فشار مهر و موم شده (Sealed Gauge)، که دارای رنج فشار ۰ … ۱۰ بار و خروجی ۲۰ … ۴ میلی آمپر می باشد، در مکان های مختلف (به دلیل تغییرات آب و هوا و دما و فشار ناشی از ارتفاع آن مکان از سطح دریا) خروجی سنسور در نقطه صفر متفاوت است. به عبارت ساده تر در مواقعی که هیچ فشاری بر روی سنسور اعمال نمی شود خروجی سنسور به جای ۴ میلی آمپر عدد دیگری مانند ۳٫۶ میلی آمپر نمایش داده می شود.

بیشتر بخوانید :راهنمای کامل آشنایی با انواع سنسور Sensor

بیشتر بخوانید : آسانسور (بررسی تخصصی)

بیشتر بخوانید : چیلر و هر آنچه راجب آنها باید بدانید.

 این دسته از سنسورها برای استفاده در کاربرد هایی که امکان طراحی منفذ تهویه وجود ندارد مناسب هستند مانند سنسورهای فشار غوطه ور (Submersible) که نیاز به اندازه گیری فشار در عمق مورد نظر نسبت به فشار اتمسفر دارند. 

همچنین برای استفاده از در کاربردهای فشار بالا که در آن میزان دما ثابت است مناسب هستند. به عنوان مثال در کاربرد های هیدرولیک که تغییرات دما تاثیر بسیار کمی بر روی درستی (Accuracy) دارد. از آنجایی که تاثیرات انبساط و انقباض هوا در برابر محدوده فشار بالا ناچیز است، بنابرین استفاده از منفذ تهویه ضروری نیست.
همچنین در مواردی که تولید کنندگان قصد دارند یک مهار کننده ثانویه در کاربرد های فشار بالا طراحی کنند تا میزان مقاومت سنسور را برای مواقعی که دیافراگم در معرض فشار مازاد قرار می گیرد افرایش دهند.

سنسور فشار نسبی یا گیج (Gauge / Relative) از لحاظ بازه اندازه گیری فشار به سه دسته زیر تقسیم می شود :

(۱) فشار گیج مثبت (Gauge Pressure Positive)

این نوع از سنسورهای فشار فقط قابلیت اندازه گیری فشار های بیشتر فشار اتمسفر را دارند. مانند:

Pressure Range: 0 … ۱۰ bar

(۲) وکیوم یا خلاء (Gauge pressure Vacuum / Negative)

این نوع از سنسورهای فشار فقط قابلیت اندازه گیری فشار های کمتر از فشار اتمسفر (وکیوم یا خلاء) را دارند. مانند:

Pressure Range: -1 … ۰ bar

(۳) ترکیبی (Compound)

این نوع از سنسورهای فشار قابلیت اندازه گیری فشار های کمتر (خلاء) و بیشتر از فشار هوای اتمسفر را به صورت ترکیبی دارند. مانند

Pressure Range: -1 … ۱۰ bar

سنسور فشار تفاضلی (Differential)

سنسورهای فشار تفاضلی یا دیفرانسیل (Differential) دارای دو پورت فشار ورودی هستند و می توانند اختلاف میان دو فشار فرآیند P1و P2را اندازه گیری کنند. این سنسورها به ۲ دسته تقسیم می شوند:

•  سنسور فشار تفاضلی یک جهته (Unidirectional)
•  سنسور فشار تفاضلی دو جهته (Bidirectional)

سنسور فشار تفاضلی یک جهته (Unidirectional)

سنسورهای فشار یک جهته فقط قادر به عمکلرد (اندازه گیری فشار) در محدوده رنج های بیشتر از صفر (مثبت) می باشند (P1 > P2). به طور مثال: ۰ … +۱ bar یا ۰ … +۲٫۵ mbar
دیافراگم سنسور فقط می تواند در یک جهت حرکت کند و در نتیجه تنها یک سیگنال خروجی مثبت ولتاژی یا جریانی (میلی آمپر) تولید کند. فشار بالاتر باید روی پورت فشاری اعمال شود که تحت عنوان “High Pressure” تعریف شده است.

این سنسورها در بسیاری از کاربرد های HVAC مانند نظارت بر فشار مجرای استاتیک مورد استفاده قرار می گیرند.
مثال دیگر می تواند اندازه گیری فشار دیفرانسیل در دو سر یک فیلتر باشد تا مشخص شود آیا فیلتر باید جایگزین شود یا خیر. در این حالت پورت “High Pressure” به قسمت ورودی فیلتر وصل شده و پورت پایین به قسمت تخلیه متصل می شود.

سنسور فشار تفاضلی دو جهته (Bidirectional)

سنسورهای فشار دو جهته قادر به اندازه گیری اختلاف فشارهای مثبت و منفی می باشند. به عبارت دیگر دیافراگم یک سنسور فشار دو طرفه می تواند در دو جهت مختلف حرکت کند، که این امر سنسور را قادر می سازد تا اختلاف فشارهای مثبت (P1 > P2) و منفی (P1 < P2) را اندازه گیری کند. به طور مثال: -۱ … +۱ bar یا -۲٫۵ … +۲٫۵ mbar

سنسور های فشار دو طرفه اغلب در کاربرد های اتاق های تحت فشار استفاده می شوند. مانند اتاق عمل و اتاق های حفاظت شده در بیمارستان ها، اتاق های ایزوله شده، اتاق های داروسازی، Vivarium  ها و سایر محیط های مهم که  نیاز به حفظ اختلاف فشار در یک جهت به منظور حفظ سلامت بیماران و نگه داشتن محیط، عاری از هر گونه آلودگی باشد استفاده می شوند. در واقع با این کار نواحی با فشار مثبت عاری از آلودگی نگه داشته می شوند و باعث می شود تا آلودگی ها از نواحی با فشار کمتر به درون نواحی با فشار بیشتر نفوذ نکنند. بنابراین در هنگام نصب، همیشه پورت High Pressure به اتاق تحت کنترل و پورت Low Pressure به یک مرجع خارجی مانند کریدور مجاور اتاق متصل می شود.

 نکته بسیار مهم: 
محدوده (Range) سنسور انتخاب شده باید به اندازه کافی وسیع باشد تا بتواند برای کل فشاری که سنسور در معرض آن قرار می گیرد مناسب باشد. در واقع به هیچ عنوان نباید سنسور در معرض فشارهای بالاتر از محدوده ذکر شده خود قرار گیرد.

بیشتر بخوانید : بوستر پمپ چیست؟ – نحوه ی نصب و استفاده از انواع بوستر پمپ (بررسی کامل)

بیشتر بخوانید : تابلو برق (بررسی تخصصی)

بیشتر بخوانید : انکودر چیست و چه کاری انجام میدهد؟

بیشتر بخوانید : فلو سوئیچ چیست؟ چه کاربردی دارد؟

سخن آخر :

اتوماسیون صنعتی صنعت تک، یک مجموعه تخصصی آموزش ، معرفی و فروش تجهیزات اندازه گیری فشار از جمله سنسور , سنسور اکسیژن, سنسور فشار ، سنسور آتونیکس , ترانسمیتر فشار, ترانسمیتر فشار ویکا ، سنسور القایی , پرشر سوئیچ (پرشر سوئیچ دانفوس)و گیج فشار است که به مشتریان خود کمک می کند به راحتی سنسور یا ترانسمیتر مناسب خود را شناسایی و در صورت نیاز خرید کنند. شما همواره می توانید جهت مشاوره و یا راهنمایی با شماره ۰۲۱۴۴۰۳۲۵۷۸ تماس بگیرید.