سنسور فشار نسبی

برسی سنسور فشار نسبی نشان می‌دهد که این Sensor یکی از پرکاربردترین تجهیزات اندازه‌گیری فشار در صنعت است. سنسور فشار نسبی که با نام Gauge Pressure Sensor نیز شناخته می‌شود، فشار سیال را نسبت به فشار اتمسفر محیط اندازه‌گیری می‌کند. به همین دلیل وقتی Sensor در معرض هوای آزاد قرار داشته باشد، معمولاً مقدار فشار نسبی آن نزدیک به صفر است.

اگر سؤال این باشد که سنسور فشار نسبی چیست؟ می‌توان گفت این تجهیز اختلاف بین Pressure فرآیند و Atmospheric Pressure را اندازه‌گیری کرده و آن را به Signal الکتریکی تبدیل می‌کند. این Signal می‌تواند توسط PLC، Controller، HMI، BMS یا سایر تجهیزات اتوماسیون دریافت و پردازش شود.

خرید سنسور فشار نسبی برای کاربردهایی مانند خطوط آب، کمپرسور، سیستم‌های پنوماتیک، تجهیزات هیدرولیک، Pump، خطوط روغن، ماشین‌آلات صنعتی، سیستم‌های سرمایشی و گرمایشی و بسیاری از Processهای صنعتی انجام می‌شود.

در برسی سنسور فشار نسبی باید Range فشار، نوع سیال، Accuracy، Overpressure، Temperature، Process Connection، جنس Diaphragm، نوع Seal، خروجی Sensor و شرایط محیطی مورد توجه قرار گیرند.

سنسور فشار نسبی چیست؟

سنسور فشار نسبی چیست؟ سنسور فشار نسبی یا Gauge Pressure Sensor تجهیزی است که فشار یک Fluid را نسبت به Atmospheric Pressure محیط اندازه‌گیری می‌کند.

در این نوع Sensor، فشار Atmosphere به‌عنوان Reference در نظر گرفته می‌شود.

بنابراین اگر فشار Process دقیقاً برابر با فشار Atmosphere باشد، Sensor معمولاً مقدار نزدیک صفر Gauge را نشان می‌دهد.

فشار نسبی چیست؟

Relative Pressure یا Gauge Pressure اختلاف میان فشار واقعی Process و Atmospheric Pressure است.

اگر Pressure داخل Pipe بیشتر از فشار Atmosphere باشد، مقدار Gauge Pressure مثبت خواهد بود.

اگر Pressure کمتر از Atmospheric باشد، در Sensorهای Compound یا Vacuum Gauge می‌تواند مقدار منفی نسبت به Atmosphere ایجاد شود.

اساس کار سنسور فشار نسبی

در بسیاری از Gauge Pressure Sensorها یک Diaphragm وجود دارد.

یک طرف Diaphragm تحت Pressure فرآیند قرار می‌گیرد.

سمت دیگر به Atmospheric Reference مرتبط است.

اختلاف فشار دو طرف باعث تغییر شکل بسیار کوچک Diaphragm می‌شود.

Sensing Element این تغییر را تشخیص داده و Electronics آن را به یک Output استاندارد تبدیل می‌کند.

نقش فشار اتمسفر

مهم‌ترین تفاوت Sensor فشار نسبی با Absolute Pressure Sensor همین Reference است.

در Sensor نسبی، Atmospheric Pressure مرجع Measurement است.

بنابراین تغییر ارتفاع جغرافیایی یا فشار جوی می‌تواند Reference دستگاه را تغییر دهد، زیرا Sensor فشار را نسبت به شرایط Atmospheric همان محیط اندازه‌گیری می‌کند.

چرا سنسور فشار نسبی در هوای آزاد صفر نشان می‌دهد؟

اگر هر دو سمت Measurement عملاً تحت Atmospheric Pressure قرار داشته باشند، اختلاف Pressure تقریباً صفر است.

به همین دلیل Gauge Pressure Sensor سالم در حالت بدون فشار و در معرض Atmosphere معمولاً Reading نزدیک صفر خواهد داشت.

تفاوت فشار نسبی و فشار مطلق

Absolute Pressure:

• مرجع آن Vacuum است
• فشار واقعی نسبت به خلأ را اندازه‌گیری می‌کند
• Atmospheric Pressure در هوای آزاد حدود 1 bar absolute است

Gauge Pressure:

• مرجع آن Atmosphere است
• در هوای آزاد تقریباً صفر نشان می‌دهد
• برای بسیاری از Processهای صنعتی رایج‌تر است

این تفاوت در خرید سنسور فشار نسبی اهمیت بسیار زیادی دارد.

رابطه فشار نسبی و فشار مطلق

به‌صورت مفهومی می‌توان گفت:

فشار مطلق = فشار نسبی + فشار اتمسفر

بنابراین اگر یک سیستم به Absolute Pressure نیاز داشته باشد، استفاده مستقیم از Gauge Sensor بدون درنظر گرفتن Atmospheric Pressure می‌تواند نتیجه نادرستی ایجاد کند.

تفاوت Gauge و Relative

در بسیاری از تجهیزات صنعتی اصطلاحات Gauge Pressure و Relative Pressure برای یک مفهوم مشابه استفاده می‌شوند.

هر دو Pressure را نسبت به Atmospheric Pressure محیط بیان می‌کنند.

انواع سنسور فشار نسبی

سنسورهای Relative Pressure را می‌توان در مدل‌های مختلفی پیدا کرد:

• Positive Gauge Pressure Sensor
• Vacuum Pressure Sensor
• Compound Pressure Sensor
• Industrial Pressure Transmitter
• Flush Diaphragm Sensor
• Ceramic Pressure Sensor
• Piezoresistive Pressure Sensor
• Pressure Switch
• Electronic Pressure Sensor

در خرید سنسور فشار نسبی باید مشخص شود کدام مدل با Application سازگار است.

سنسور فشار نسبی مثبت

این Sensor برای Measurement فشارهای بالاتر از Atmosphere استفاده می‌شود.

برای مثال:

• 0 تا 1 bar
• 0 تا 6 bar
• 0 تا 10 bar
• 0 تا 16 bar
• 0 تا 25 bar
• 0 تا 100 bar
• Rangeهای بالاتر

مقادیر دقیق به مدل Sensor بستگی دارند.

سنسور فشار وکیوم

اگر Pressure یک سیستم کمتر از Atmospheric Pressure باشد، Gauge Pressure منفی ایجاد می‌شود.

Vacuum Pressure Sensor می‌تواند این اختلاف را اندازه‌گیری کند.

سنسور فشار Compound

Compound Pressure Sensor می‌تواند هم Vacuum و هم Positive Gauge Pressure را اندازه‌گیری کند.

برای مثال Range می‌تواند از یک محدوده منفی نسبت به Atmosphere تا Pressure مثبت ادامه داشته باشد.

کاربرد سنسور فشار نسبی

سنسور فشار نسبی در بسیاری از تجهیزات صنعتی استفاده می‌شود، از جمله:

• خطوط آب
• سیستم‌های آبرسانی
• Pump
• کمپرسور
• سیستم پنوماتیک
• سیستم هیدرولیک
• ماشین‌آلات صنعتی
• خطوط روغن
• Cooling System
• Heating System
• Boiler
• Chiller
• Air Compressor
• صنایع غذایی
• صنایع شیمیایی
• اتوماسیون صنعتی

کاربرد در خطوط آب

یکی از رایج‌ترین کاربردهای Gauge Pressure Sensor اندازه‌گیری Water Pressure در Pipe است.

Sensor روی خط نصب شده و مقدار Pressure را به PLC یا Controller ارسال می‌کند.

کاربرد در سیستم آبرسانی

در Booster Pump System می‌توان از Pressure Sensor برای کنترل Pump استفاده کرد.

Controller مقدار Pressure را دریافت کرده و بر اساس Setpoint سرعت Pump یا وضعیت روشن و خاموش شدن آن را کنترل می‌کند.

کنترل بوستر پمپ

یک ساختار رایج می‌تواند چنین باشد:

Pressure کاهش پیدا می‌کند → Controller سرعت Pump را افزایش می‌دهد.

Pressure به Setpoint می‌رسد → سرعت Pump تنظیم می‌شود.

در سیستم‌های دارای VFD، Pressure Sensor نقش مهمی در Closed-loop Control دارد.

کاربرد در پمپ

Pressure Sensor می‌تواند در Suction یا Discharge Pump نصب شود.

Measurement Pressure خروجی Pump برای:

• Monitoring
• Alarm
• Control
• تشخیص شرایط غیرعادی

کاربرد دارد.

فشار خروجی پمپ

Discharge Pressure می‌تواند اطلاعات مهمی درباره عملکرد Pump و System ارائه دهد.

کاهش یا افزایش غیرطبیعی Pressure ممکن است نیاز به بررسی سیستم داشته باشد.

کاربرد در کمپرسور

در Air Compressor، سنسور فشار نسبی می‌تواند Pressure مخزن یا خط هوای فشرده را اندازه‌گیری کند.

Controller بر اساس Signal Sensor می‌تواند Compressor را کنترل کند.

مخزن هوای فشرده

Receiver Tank معمولاً تحت Pressure بالاتر از Atmosphere قرار دارد.

Gauge Pressure Sensor گزینه‌ای رایج برای اندازه‌گیری این Pressure است، زیرا Operator نیز معمولاً Pressure مخزن را نسبت به Atmosphere بررسی می‌کند.

کاربرد در سیستم پنوماتیک

در Pneumatic System کنترل Pressure اهمیت بسیار زیادی دارد.

Sensor می‌تواند Pressure را در بخش‌های مختلف اندازه‌گیری کند و برای:

• Monitoring
• Leak Detection
• Pressure Control
• Alarm
• Machine Interlock

استفاده شود.

کاربرد در تجهیزات هیدرولیک

Hydraulic System می‌تواند Pressureهای بسیار بالاتری نسبت به سیستم Pneumatic داشته باشد.

در خرید سنسور فشار نسبی برای Hydraulic Application باید Range و Overpressure با دقت بررسی شوند.

کاربرد در پاورپک هیدرولیک

Hydraulic Power Unit برای تولید Pressure مورد نیاز Actuatorها استفاده می‌شود.

Pressure Sensor می‌تواند وضعیت خروجی Pump و Pressure مدار را Monitoring کند.

کاربرد در پرس هیدرولیک

در Hydraulic Press، Pressure یکی از پارامترهای اصلی Process است.

Sensor می‌تواند Pressure Hydraulic Circuit را اندازه‌گیری کرده و اطلاعات را به PLC ارسال کند.

کاربرد در ماشین‌آلات صنعتی

بسیاری از Machineها دارای Circuitهای:

• Hydraulic
• Pneumatic
• Water
• Oil
• Cooling

هستند.

Gauge Pressure Sensor در این سیستم‌ها برای Monitoring و Control استفاده می‌شود.

کاربرد در خطوط روغن

Pressure Sensor می‌تواند فشار Lubrication Oil یا Hydraulic Oil را اندازه‌گیری کند.

در این Application باید Seal و Wetted Material با Oil سازگار باشند.

کاربرد در سیستم روانکاری

اگر Oil Pressure کاهش زیادی پیدا کند، Lubrication تجهیزات می‌تواند مختل شود.

Pressure Sensor می‌تواند Low Pressure Condition را تشخیص داده و Alarm ایجاد کند.

کاربرد در Chiller

در Cooling و Refrigeration Equipment از Pressure Sensorهای مختلف برای Monitoring Circuit استفاده می‌شود.

نوع Refrigerant و Range فشار باید با Sensor سازگار باشند.

کاربرد در بویلر

در Boiler System نیز Pressure Measurement اهمیت دارد.

اما Sensor باید با Pressure، Temperature و الزامات ایمنی سیستم سازگار باشد.

برای Steam Application استفاده از تجهیزات و Installation مناسب اهمیت ویژه‌ای دارد.

کاربرد در صنایع غذایی

در Food Process می‌توان از Pressure Sensorهای Hygienic برای خطوط و مخازن استفاده کرد.

در این کاربرد:

• جنس Sensor
• Process Connection
• Surface Finish
• قابلیت Cleaning

باید بررسی شوند.

کاربرد در صنایع دارویی

در Pharmaceutical Application نیز Gauge Pressure Transmitterهای Hygienic استفاده می‌شوند.

برای Processهای حساس ممکن است Flush Diaphragm و اتصالات Sanitary مورد نیاز باشند.

کاربرد در صنایع شیمیایی

در Chemical Industry باید Material قسمت‌های در تماس با Process با Fluid سازگار باشد.

یک Sensor مناسب آب الزاماً برای Acid یا Alkali مناسب نیست.

کاربرد در نفت و گاز

Pressure Monitoring یکی از بخش‌های مهم Process Instrumentation در Oil & Gas است.

در این صنایع باید علاوه بر Range و Accuracy، مواردی مانند:

• Hazardous Area
• Explosion Protection
• Process Temperature
• Chemical Compatibility
• Pressure Rating

بررسی شوند.

کاربرد در پتروشیمی

Gauge Pressure Transmitter در Process Line، Pump، Compressor و تجهیزات مختلف پتروشیمی استفاده می‌شود.

برای Applicationهای حساس Industrial Transmitterهای حرفه‌ای معمولاً نسبت به Sensorهای ساده مناسب‌تر هستند.

Pressure Range چیست؟

Pressure Range محدوده‌ای است که Sensor برای Measurement آن طراحی شده است.

در خرید سنسور فشار نسبی Range باید متناسب با Minimum و Maximum Pressure واقعی Process انتخاب شود.

انتخاب Range مناسب

اگر Maximum Pressure سیستم 8 bar باشد، انتخاب Sensor باید به شکلی انجام شود که:

• Range کافی داشته باشد
• Pressure Spike را در نظر بگیرد
• Accuracy مورد نیاز حفظ شود

انتخاب Range بسیار بزرگ‌تر از نیاز همیشه انتخاب بهتری نیست.

چرا Range خیلی بزرگ مناسب نیست؟

برای مثال اگر سیستم بین 0 تا 5 bar کار کند و Sensor با Range بسیار بزرگ استفاده شود، بخش کوچکی از Span Sensor مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این موضوع می‌تواند Resolution مؤثر Measurement و کیفیت کنترل سیستم را کاهش دهد.

Overpressure چیست؟

Overpressure مقدار Pressure بالاتر از Measuring Range است که Sensor می‌تواند برای مدت مشخص بدون Damage تحمل کند.

در سیستم‌های Hydraulic و Pump Application این مشخصه اهمیت زیادی دارد.

Pressure Spike

Pressure Spike یک افزایش سریع و کوتاه‌مدت Pressure است.

این اتفاق ممکن است در اثر:

• Valve Switching
• Pump Start
• Hydraulic Shock
• Water Hammer

رخ دهد.

Sensor باید توان تحمل شرایط واقعی سیستم را داشته باشد.

Water Hammer

در خطوط آب، بسته شدن سریع Valve می‌تواند موج Pressure شدیدی ایجاد کند.

این پدیده Water Hammer نامیده می‌شود.

اگر Pressure Spike از تحمل Sensor بیشتر باشد، Diaphragm می‌تواند آسیب ببیند.

Snubber چیست؟

Pressure Snubber تجهیزی است که می‌تواند Pulseهای سریع Pressure را محدود یا Damping کند.

در بعضی Applicationهای دارای Pressure Pulsation استفاده از Snubber مفید است.

Accuracy چیست؟

Accuracy مشخص می‌کند Sensor تا چه اندازه Pressure واقعی را درست اندازه‌گیری می‌کند.

در برسی سنسور فشار نسبی باید Accuracy همراه با Range و Temperature Effect بررسی شود.

Repeatability

Repeatability مشخص می‌کند Sensor هنگام تکرار یک Pressure مشخص تا چه اندازه خروجی مشابه ارائه می‌دهد.

Linearity

Linearity نشان می‌دهد رابطه Pressure و Output تا چه حد با Characteristic مورد انتظار هماهنگ است.

Hysteresis

Hysteresis اختلاف Reading Sensor هنگام رسیدن به یک Pressure از مسیر افزایشی و کاهشی است.

Resolution

Resolution کوچک‌ترین تغییر Pressure است که Sensor می‌تواند در Output نشان دهد.

در سیستم‌های Control دقیق، Resolution مناسب اهمیت بیشتری دارد.

Long-term Stability

Long-term Stability میزان تغییر Characteristic Sensor در طول زمان است.

در Processهای حساس بهتر است این مشخصه در Datasheet بررسی شود.

Temperature Effect

Temperature می‌تواند روی Sensing Element و Electronics اثر بگذارد.

به همین دلیل Sensorهای صنعتی معمولاً دارای Temperature Compensation هستند.

دمای سیال

Process Temperature با Ambient Temperature متفاوت است.

ممکن است Electronics Sensor در محیط 30 درجه باشد اما Fluid بسیار گرم‌تری به Process Connection برسد.

هر دو محدودیت باید بررسی شوند.

Temperature Compensation

Temperature Compensation برای کاهش Error ناشی از تغییر دما استفاده می‌شود.

مقدار واقعی Compensation و Error با Temperature از Datasheet مشخص می‌شود.

Piezoresistive Sensor

یکی از فناوری‌های رایج در Pressure Sensorها Piezoresistive Technology است.

Pressure باعث تغییر شکل Diaphragm می‌شود و این Deformation باعث تغییر Resistance عناصر حساس می‌شود.

Electronics از این تغییر برای محاسبه Pressure استفاده می‌کند.

Ceramic Pressure Sensor

در برخی Gauge Pressure Sensorها از Ceramic Sensing Element استفاده می‌شود.

Ceramic می‌تواند برای بعضی Mediaها مقاومت شیمیایی و Mechanical مناسبی ارائه دهد.

Thin Film Sensor

Thin-film Technology یکی دیگر از روش‌های ساخت Pressure Sensor صنعتی است.

در این فناوری عناصر حساس روی Diaphragm فلزی ایجاد می‌شوند.

Strain Gauge

Strain Gauge تغییر شکل Mechanical را به تغییر Resistance تبدیل می‌کند.

این اصل در بسیاری از Measurement Systemهای Force و Pressure استفاده می‌شود.

Diaphragm چیست؟

Diaphragm بخش حساس Sensor است که تحت Pressure تغییر شکل بسیار کوچکی می‌دهد.

این تغییر توسط Sensing Element تشخیص داده می‌شود.

Flush Diaphragm

Flush Diaphragm تقریباً هم‌سطح با Process Connection قرار می‌گیرد.

این ساختار برای:

• مواد ویسکوز
• Fluidهای دارای رسوب
• Food Application
• Chemical Process

می‌تواند مزیت داشته باشد.

Internal Diaphragm

در Sensorهای استاندارد ممکن است Pressure از طریق یک Port کوچک به Diaphragm داخلی منتقل شود.

برای Air، Water و Oil تمیز این ساختار بسیار رایج است.

مشکل گرفتگی Pressure Port

اگر Fluid دارای Particle، رسوب یا Viscosity بالا باشد، Port باریک ممکن است مسدود شود.

در چنین شرایطی Flush Diaphragm می‌تواند گزینه مناسب‌تری باشد.

Process Connection

Pressure Sensorها با Connectionهای متنوع عرضه می‌شوند:

• G1/4
• G1/2
• NPT
• Metric Thread
• Flange
• Hygienic Connection

نوع دقیق باید با Process هماهنگ باشد.

رزوه G

G Thread یا BSPP در بسیاری از تجهیزات صنعتی استفاده می‌شود.

برای آب، پنوماتیک و ماشین‌آلات مدل‌های زیادی با این Connection وجود دارند.

رزوه NPT

NPT نوع دیگری از Thread رایج است.

روش Sealing آن با Parallel Thread تفاوت دارد و باید Installation مناسب رعایت شود.

Hygienic Connection

در صنایع غذایی و دارویی می‌توان از اتصالات:

• Clamp
• Varivent
• Flush Hygienic Connection

بسته به Sensor استفاده کرد.

جنس بدنه سنسور

Housing می‌تواند از:

• Stainless Steel
• Plastic
• Aluminum
• مواد صنعتی مختلف

ساخته شود.

انتخاب به Environment و Application بستگی دارد.

جنس قسمت‌های در تماس با سیال

Wetted Parts باید از نظر Chemical Compatibility بررسی شوند.

Stainless Steel در بسیاری از Sensorها رایج است اما برای همه Chemicals مناسب نیست.

Seal Material

Seal یا O-ring ممکن است از موادی مانند:

• FKM
• EPDM
• NBR
• PTFE

در طراحی‌های مختلف ساخته شود.

انتخاب Seal باید بر اساس Fluid و Temperature انجام شود.

سنسور فشار نسبی برای آب

در خرید سنسور فشار نسبی برای آب معمولاً موارد زیر مهم هستند:

• Pressure Range
• Process Connection
• Output
• IP Rating
• Accuracy
• Overpressure

سنسور فشار نسبی برای هوا

در Pneumatic Application باید Range فشار هوای فشرده و نوع Port بررسی شود.

برای بسیاری از ماشین‌آلات 24V DC و Outputهای صنعتی کاربردی هستند.

سنسور فشار نسبی برای روغن

Oil Compatibility باید از نظر Seal و Wetted Material بررسی شود.

در Hydraulic Application همچنین Pressure Spike بسیار مهم است.

سنسور فشار نسبی برای گاز

نوع Gas اهمیت دارد.

برای Gasهای خورنده، سمی یا قابل اشتعال نمی‌توان از هر Sensor عمومی استفاده کرد.

خروجی 4 تا 20 میلی‌آمپر

یکی از رایج‌ترین Outputها در خرید سنسور فشار نسبی برای صنعت، 4–20mA است.

برای مثال:

4mA = 0 bar

20mA = 10 bar

PLC مقدار Current را دریافت کرده و آن را به Pressure تبدیل می‌کند.

مزیت 4 تا 20 میلی‌آمپر

Current Signal برای انتقال در فاصله‌های نسبتاً طولانی و محیط صنعتی بسیار مناسب است.

همچنین مقدار پایین‌تر از Range معمول می‌تواند در بعضی سیستم‌ها برای تشخیص Fault مفید باشد.

خروجی 0 تا 10 ولت

برخی Pressure Sensorها دارای 0–10V هستند.

این خروجی برای PLC و Controllerهای دارای Voltage Analog Input مناسب است.

خروجی 0 تا 5 ولت

0–5V در تجهیزات Electronic، ماشین‌آلات و بعضی Sensorهای Automotive استفاده می‌شود.

خروجی 1 تا 5 ولت

بعضی Industrial Transmitterها نیز از Voltage Rangeهای دیگر استفاده می‌کنند.

بنابراین Output باید قبل از خرید با Controller تطبیق داده شود.

خروجی سوئیچینگ

Electronic Pressure Sensor ممکن است علاوه بر Analog Output دارای Switching Output باشد.

این Output برای:

• High Pressure Alarm
• Low Pressure Alarm
• Pump Control
• Machine Interlock

قابل استفاده است.

PNP Output

در Automation صنعتی PNP Switching Output بسیار رایج است.

این خروجی می‌تواند به Digital Input PLC متصل شود.

NPN Output

برخی Sensorها NPN Output دارند.

انتخاب باید با نوع PLC Input هماهنگ باشد.

IO-Link

Sensorهای Pressure جدید می‌توانند IO-Link داشته باشند.

این Interface امکان:

• خواندن Pressure
• تنظیم Parameter
• Diagnostics
• Remote Configuration

را فراهم می‌کند.

HART

Industrial Pressure Transmitterهای Process می‌توانند HART Communication ارائه دهند.

این قابلیت در کارخانه‌های Process کاربرد زیادی دارد.

اتصال به PLC

ساختار رایج:

Gauge Pressure Sensor → 4–20mA → PLC Analog Input

یا:

Electronic Pressure Sensor → PNP → PLC Digital Input

است.

Scaling در PLC

فرض کنیم Sensor دارای Range 0 تا 10 bar و خروجی 4–20mA است.

PLC باید:

4mA را برابر 0 bar

و

20mA را برابر 10 bar

در نظر بگیرد.

اگر Scaling اشتباه باشد، Pressure نمایش‌داده‌شده نیز اشتباه خواهد بود.

نمایشگر دیجیتال

بعضی Pressure Sensorهای صنعتی دارای Display هستند.

Display می‌تواند Pressure را مستقیماً روی Sensor نمایش دهد.

قابلیت تغییر واحد

در بعضی Sensorهای Digital می‌توان Unit را بین:

• bar
• psi
• kPa
• MPa
• mbar

تغییر داد.

Pressure Switch چیست؟

Pressure Switch برای تشخیص عبور Pressure از Threshold مشخص استفاده می‌شود.

این تجهیز الزاماً مقدار پیوسته Pressure را ارائه نمی‌دهد.

تفاوت Pressure Switch و Pressure Sensor

Pressure Switch:

• خروجی ON/OFF
• مناسب Alarm یا Control ساده

Pressure Sensor/Transmitter:

• Measurement پیوسته
• Analog یا Digital Output
• مناسب PLC Monitoring

Setpoint

در Electronic Pressure Switch می‌توان Setpoint مشخص کرد.

وقتی Pressure از Setpoint عبور کند، Switching Output تغییر وضعیت می‌دهد.

Hysteresis خروجی سوئیچ

برای جلوگیری از روشن و خاموش شدن سریع Output نزدیک Threshold، معمولاً Hysteresis تعریف می‌شود.

کنترل پمپ با سنسور فشار نسبی

خرید سنسور فشار نسبی برای Pump Control بسیار رایج است.

Pressure Sensor مقدار واقعی Pressure شبکه را به Controller ارسال می‌کند.

Controller نیز Pump را به‌گونه‌ای کنترل می‌کند که Pressure نزدیک Setpoint باقی بماند.

کنترل دور موتور با VFD

در Booster Pump System می‌توان:

Pressure Sensor → PLC یا PID Controller → VFD → Pump

را پیاده‌سازی کرد.

با کاهش Pressure، Frequency Motor افزایش می‌یابد و با افزایش Pressure، Speed کاهش پیدا می‌کند.

PID Control

PID Controller مقدار Pressure واقعی را با Setpoint مقایسه کرده و خروجی مناسب برای VFD ایجاد می‌کند.

Pressure Sensor نقش Feedback اصلی این Loop را دارد.

تشخیص نشتی

اگر سیستم بسته باشد و Pressure به‌صورت غیرعادی کاهش پیدا کند، این موضوع می‌تواند یکی از نشانه‌های Leakage باشد.

اما تشخیص قطعی نشتی معمولاً نیازمند بررسی سایر شرایط سیستم نیز هست.

تشخیص گرفتگی

در بعضی سیستم‌ها افزایش Pressure می‌تواند نشانه Restricted Flow یا گرفتگی باشد.

اگر هدف اندازه‌گیری افت فشار روی Filter باشد، Differential Pressure Sensor معمولاً مناسب‌تر است.

تفاوت سنسور فشار نسبی و تفاضلی

Relative Pressure Sensor:

• Pressure یک نقطه را نسبت به Atmosphere اندازه می‌گیرد
• معمولاً یک Pressure Port دارد

Differential Pressure Sensor:

• اختلاف دو نقطه را اندازه می‌گیرد
• دارای High و Low Port است

تفاوت سنسور فشار نسبی و مطلق

Gauge:

• Reference = Atmosphere
• در هوای آزاد تقریباً صفر

Absolute:

• Reference = Vacuum
• در هوای آزاد Atmospheric Pressure را نشان می‌دهد

در برسی سنسور فشار نسبی این تفاوت باید حتماً مورد توجه قرار گیرد.

تفاوت فشار نسبی و وکیوم

Gauge Pressure می‌تواند مثبت یا در مدل مناسب منفی باشد.

اگر Pressure Process کمتر از Atmospheric باشد، Vacuum یا Negative Gauge Pressure ایجاد می‌شود.

Vented Gauge چیست؟

در بسیاری از Gauge Pressure Sensorها سمت Reference Sensor باید Atmospheric Pressure را دریافت کند.

این ارتباط ممکن است از طریق Housing، Connector یا Vent در کابل انجام شود.

Vented Cable

در بعضی Sensorهای Gauge، مخصوصاً Submersible Level Sensorها، یک Vent Tube داخل Cable وجود دارد.

این Tube Atmospheric Reference را به Sensor منتقل می‌کند.

اهمیت Vent

اگر Vent مسدود شود، Sensor ممکن است نتواند تغییر Atmospheric Pressure را به‌درستی دنبال کند.

این مسئله می‌تواند Error ایجاد کند.

Sealed Gauge چیست؟

Sealed Gauge Sensor با Gauge Sensor کاملاً Vented تفاوت دارد.

در Sealed Gauge یک Reference Pressure مشخص داخل Sensor Seal شده است.

این ساختار بیشتر در Rangeهای Pressure بالاتر استفاده می‌شود و رفتار آن در تغییرات Atmospheric با True Gauge متفاوت است.

در خرید سنسور فشار نسبی باید نوع Reference Sensor بررسی شود.

IP Rating

Pressure Sensor در محیط صنعتی ممکن است در معرض:

• Water
• Dust
• Oil
• Washdown
• Outdoor Condition

قرار بگیرد.

بنابراین IP Rating اهمیت زیادی دارد.

IP65 و IP67

بعضی Sensorها دارای IP65 یا IP67 هستند.

اما Protection واقعی به Housing، Connector و Wiring کامل وابسته است.

مقدار دقیق باید از Datasheet محصول بررسی شود.

M12 Connector

M12 یکی از Connectorهای رایج در Automation صنعتی است.

مزایای آن شامل:

• اتصال سریع
• تعویض ساده Sensor
• مناسب Machine Automation

است.

DIN Connector

برخی Pressure Transmitterها با DIN Connector عرضه می‌شوند.

این نوع اتصال در تجهیزات Hydraulic و Process بسیار رایج است.

Cable Output

مدل Cable Type برای محیط‌هایی که Connection ثابت مطلوب است استفاده می‌شود.

Cable Material نیز باید با Environment سازگار باشد.

Shock Resistance

در Mobile Machinery و Hydraulic System ممکن است Sensor در معرض Mechanical Shock قرار گیرد.

Sensor صنعتی باید مقاومت کافی داشته باشد.

Vibration Resistance

Pump، Compressor و Motor می‌توانند Vibration ایجاد کنند.

در خرید سنسور فشار نسبی برای نصب مستقیم روی Machine باید Vibration Rating بررسی شود.

نصب مستقیم روی پمپ

Vibration شدید و Pressure Pulsation می‌توانند عمر Sensor را کاهش دهند.

در بعضی Applicationها استفاده از Remote Connection یا Damping Element می‌تواند مناسب‌تر باشد.

نصب صحیح سنسور

Sensor باید روی Connection مناسب نصب شود.

استفاده بیش از حد از Torque می‌تواند به Thread یا Sensor آسیب برساند.

مقدار Tightening Torque باید مطابق دستورالعمل سازنده باشد.

استفاده از تفلون

در NPT Connection معمولاً Sealing Thread اهمیت دارد.

اما در بعضی Sensorها استفاده نادرست از Tape می‌تواند باعث ورود Material به Pressure Port شود.

روش Sealing باید مطابق نوع Thread باشد.

هواگیری خطوط مایع

اگر Sensor برای Liquid نصب شده باشد، Air Pocket در بعضی Measurement Systems می‌تواند Response را تغییر دهد.

Installation مناسب باید با طراحی Process هماهنگ باشد.

عیب‌یابی سنسور فشار نسبی

اگر Reading صحیح نیست، موارد زیر بررسی شوند:

• Supply Voltage
• Wiring
• Pressure Range
• Output Type
• PLC Scaling
• Process Connection
• Leakage
• Temperature
• Sensor Damage

چرا سنسور در فشار صفر عدد نشان می‌دهد؟

اگر Sensor در Atmosphere قرار دارد ولی Reading صفر نیست، ممکن است:

• Zero Offset وجود داشته باشد
• Vent مسدود باشد
• PLC Scaling اشتباه باشد
• Sensor تحت Mechanical Stress باشد
• Calibration تغییر کرده باشد

Zero Offset چیست؟

Zero Offset یعنی Sensor در شرایطی که Pressure Differential نسبت به Atmosphere باید صفر باشد، مقدار دیگری نشان دهد.

در بعضی Sensorها Zero Adjustment امکان‌پذیر است.

چرا Reading نوسان دارد؟

دلایل ممکن:

• Pump Pulsation
• Compressor Pulsation
• Vibration
• Pressure Spike
• Electrical Noise
• Sensor Response سریع

هستند.

Damping

Damping می‌تواند نوسان Reading را کاهش دهد.

اما Damping زیاد باعث کند شدن Response Sensor می‌شود.

چرا فشار کمتر از واقعیت نشان داده می‌شود؟

موارد احتمالی شامل:

• Range اشتباه
• Leakage
• Sensor Damage
• PLC Scaling
• گرفتگی Port
• Calibration Error

هستند.

چرا فشار بیشتر از واقعیت نشان داده می‌شود؟

Zero Offset، Scaling نامناسب، Pressure Spike یا Calibration Error می‌توانند باعث Reading بالاتر شوند.

کالیبراسیون سنسور فشار نسبی

در Calibration معمولاً Pressure Reference استاندارد به Sensor اعمال می‌شود و خروجی با مقدار مرجع مقایسه می‌شود.

برای Gauge Sensor، Zero Reference می‌تواند Atmospheric Pressure باشد.

تست صفر

با حذف Process Pressure و قرار گرفتن Sensor در Atmospheric Condition، Reading باید نزدیک Zero Gauge باشد.

تلورانس دقیق به Accuracy و Datasheet Sensor بستگی دارد.

نگهداری

Pressure Sensor معمولاً Maintenance مکانیکی زیادی نیاز ندارد، اما بهتر است:

• Connector بررسی شود
• Leakage کنترل شود
• Pressure Port تمیز باشد
• Wiring بررسی شود
• Reading دوره‌ای Verification شود

نکات مهم در خرید سنسور فشار نسبی

در خرید سنسور فشار نسبی باید موارد زیر مشخص شوند:

• Pressure Range
• Positive Gauge یا Compound
• Maximum Pressure
• Overpressure
• Burst Pressure
• نوع Fluid
• Temperature
• Accuracy
• Process Connection
• Wetted Material
• Seal Material
• Output Signal
• Supply Voltage
• Connector
• IP Rating
• PLC Compatibility

خرید سنسور فشار نسبی برای آب

برای Water Application باید:

• Range
• Thread
• Accuracy
• Output
• Temperature
• Overpressure

مشخص شوند.

خرید سنسور فشار نسبی برای کمپرسور

در Compressor Application باید:

• Maximum Air Pressure
• Pulsation
• Temperature
• Vibration
• Connector
• Output

بررسی شوند.

خرید سنسور فشار نسبی برای هیدرولیک

Hydraulic Application معمولاً Pressure بالاتری دارد.

در این کاربرد:

• High Pressure Range
• Overpressure
• Pressure Spike
• Oil Compatibility
• Vibration

اهمیت زیادی دارند.

خرید سنسور فشار نسبی برای پنوماتیک

برای Pneumatic Machine می‌توان Sensorهای Compact با Display و Switching Output انتخاب کرد.

IO-Link نیز در Automation مدرن می‌تواند کاربردی باشد.

خرید سنسور فشار نسبی برای صنایع غذایی

در Food Application باید Hygienic Design، Flush Diaphragm، Process Connection و Cleaning Requirement بررسی شوند.

خرید سنسور فشار نسبی برای مواد شیمیایی

نوع ماده باید دقیقاً مشخص باشد.

Sensor، Diaphragm و Seal باید در برابر Chemical مورد نظر مقاوم باشند.

برسی سنسور فشار نسبی قبل از انتخاب

در برسی سنسور فشار نسبی فقط عدد Pressure Range کافی نیست.

باید مشخص شود:

• Sensor واقعاً Gauge است یا Absolute
• Reference چگونه ایجاد می‌شود
• Fluid چیست
• Pressure Spike چقدر است
• Temperature چقدر است
• Output چیست
• Accuracy مورد نیاز چقدر است
• Environment چه شرایطی دارد

انتخاب Gauge یا Absolute

اگر سؤال سیستم این باشد که «Pressure خط نسبت به هوای اطراف چقدر است؟» معمولاً Gauge Measurement مناسب است.

اگر Pressure واقعی نسبت به Vacuum برای Calculation اهمیت دارد، Absolute Sensor انتخاب مناسب‌تری خواهد بود.

انتخاب Sensor یا Transmitter

برای Machine کوچک ممکن است Pressure Sensor Compact کافی باشد.

برای کارخانه Process و کابل طولانی، Industrial Pressure Transmitter با خروجی 4–20mA می‌تواند مناسب‌تر باشد.

مزایای سنسور فشار نسبی

مهم‌ترین مزایا عبارت‌اند از:

• Measurement مستقیم Pressure نسبت به Atmosphere
• بسیار رایج در صنعت
• مناسب خطوط آب
• مناسب Air Compressor
• کاربردی در Pneumatic System
• مناسب Hydraulic System
• قابلیت اتصال به PLC
• امکان خروجی 4–20mA
• دارای مدل‌های 0–10V
• دارای مدل‌های Switching
• قابلیت استفاده برای Pump Control
• تنوع بسیار زیاد Range
• امکان انتخاب Process Connectionهای مختلف
• مناسب Automation صنعتی

محدودیت‌های سنسور فشار نسبی

محدودیت‌های مهم شامل:

• وابستگی Reference به Atmospheric Pressure
• نیاز به Vent مناسب در True Gauge Sensor
• امکان گرفتگی Vent
• نامناسب بودن برای Applicationهایی که Absolute Pressure نیاز دارند
• نیاز به توجه به Pressure Spike
• محدودیت Chemical Compatibility
• تأثیر Temperature بر Accuracy
• نیاز به Range مناسب

چه زمانی سنسور فشار نسبی انتخاب مناسبی است؟

این Sensor زمانی گزینه مناسبی است که:

• Pressure Pipe نسبت به Atmosphere مهم باشد
• سیستم Hydraulic باشد
• سیستم Pneumatic باشد
• Pump Pressure اندازه‌گیری شود
• Compressor Pressure Monitoring لازم باشد
• Water Pressure Control انجام شود
• PLC به Pressure Feedback نیاز داشته باشد

چه زمانی سنسور فشار مطلق بهتر است؟

اگر:

• Vacuum واقعی اهمیت دارد
• Barometric Pressure اندازه‌گیری می‌شود
• Gas Calculation نیازمند Absolute Pressure است
• MAP Measurement انجام می‌شود

Absolute Sensor گزینه مناسب‌تری است.

چه زمانی سنسور فشار تفاضلی بهتر است؟

اگر هدف مقایسه Pressure دو نقطه باشد، Differential Sensor باید استفاده شود.

نمونه‌ها:

• فیلتر
• Orifice
• Cleanroom
• Airflow Measurement

برندهای سنسور فشار نسبی

برندهای مختلفی Gauge Pressure Sensor و Transmitter تولید می‌کنند.

از برندهای شناخته‌شده در حوزه Pressure Measurement می‌توان به:

• WIKA
• ifm
• Siemens
• Honeywell
• Endress+Hauser
• ABB
• Emerson / Rosemount
• SICK
• Danfoss
• BD|SENSORS

اشاره کرد.

در خرید سنسور فشار نسبی بهتر است ابتدا مشخصات دقیق Process تعیین شده و سپس برند و مدل مناسب انتخاب شود.

جمع‌بندی

برسی سنسور فشار نسبی نشان می‌دهد این Sensor یکی از رایج‌ترین تجهیزات اندازه‌گیری Pressure در صنعت است و فشار Process را نسبت به Atmospheric Pressure اندازه‌گیری می‌کند.

اگر سؤال این باشد که سنسور فشار نسبی چیست؟ می‌توان آن را Sensorی دانست که یک طرف Measurement آن تحت Pressure فرآیند قرار گرفته و Atmospheric Pressure به‌عنوان Reference آن استفاده می‌شود. به همین دلیل Gauge Pressure Sensor در هوای آزاد معمولاً مقدار نزدیک صفر را نشان می‌دهد.

کاربردهای این Sensor شامل خطوط آب، Pump، Compressor، Pneumatic System، Hydraulic System، خطوط Oil، سیستم‌های سرمایشی و گرمایشی و انواع ماشین‌آلات صنعتی است.

در خرید سنسور فشار نسبی باید Range، Accuracy، Overpressure، Pressure Spike، Temperature، نوع Fluid، Diaphragm، Seal، Process Connection، خروجی 4–20mA یا Voltage، IP Rating و سازگاری با PLC بررسی شوند.

همچنین در برسی سنسور فشار نسبی باید حتماً Gauge، Absolute و Differential Pressure از یکدیگر تفکیک شوند. انتخاب نوع اشتباه Sensor می‌تواند باعث ایجاد خطای Measurement یا عملکرد نامناسب سیستم کنترل شود.