پرشر سوئیچ
سنسور فشار
سنسور فشار چیست؟ بررسی تخصصی عملکرد، انواع و کاربردها در صنعت:
مقدمه:
سنسور فشار چیست؟در دنیای امروز، اتوماسیون و مانیتورینگ دقیق فرایندهای صنعتی، بدون استفاده از سنسورها غیرممکن است. یکی از پرکاربردترین و حیاتی‌ترین انواع سنسورها، سنسور فشار است. این سنسورها در صنایع مختلف برای کنترل ایمن، اندازه‌گیری دقیق و مدیریت مصرف انرژی نقش مهمی ایفا می‌کنند.
در این مقاله به‌صورت جامع به بررسی اینکه سنسور فشار چیست، چگونه کار می‌کند، انواع آن چیست، کجا استفاده می‌شود و هنگام خرید باید به چه نکاتی توجه کرد، خواهیم پرداخت.
سنسور فشار چیست؟
سنسور فشار (Pressure Sensor) یک ابزار اندازه‌گیری است که برای تشخیص و تبدیل فشار یک سیال (مایع یا گاز) به یک سیگنال الکتریکی یا خروجی قابل خواندن استفاده می‌شود. این سنسور می‌تواند فشار را نسبت به خلأ، جو یا فشار دیگر اندازه‌گیری کند.
فشار چیست؟
پیش از ادامه، باید تعریف دقیقی از فشار داشته باشیم:
فشار = نیرو ÷ مساحت
واحد اندازه‌گیری فشار: پاسکال (Pa)، بار (Bar)، PSI، میلی‌متر جیوه (mmHg)
نحوه عملکرد سنسور فشار چگونه است؟
سنسور فشار معمولاً دارای یک المان حساس (دیافراگم یا strain gauge) است که هنگام اعمال فشار تغییر شکل می‌دهد. این تغییر شکل به کمک پل ویتستون یا تکنولوژی‌های مشابه به یک سیگنال الکتریکی متناسب با فشار تبدیل می‌شود.
مراحل کلی عملکرد:
-
اعمال فشار توسط گاز یا مایع به دیافراگم
-
تغییر شکل فیزیکی یا مقاومت الکتریکی المان سنجش
-
تبدیل سیگنال آنالوگ به دیجیتال (در مدل‌های هوشمند)
-
ارسال خروجی به سیستم کنترلی یا نمایشگر
انواع سنسور فشار بر اساس عملکرد:
| نوع سنسور | توضیح |
|---|---|
| آنالوگ | خروجی ولتاژ یا جریان (مثل 4-20mA یا 0-10V) |
| دیجیتال | دارای خروجی RS485، Modbus، CAN یا I2C |
| خازنی | بر پایه تغییر ظرفیت خازن هنگام اعمال فشار |
| پیزوالکتریک | استفاده از کریستال برای تولید ولتاژ در اثر فشار |
| استرین گیج | تغییر مقاومت الکتریکی سیم‌های مقاومتی |
| سنسور فشار دیافراگمی | دارای دیافراگم نازک برای دقت بالا در فشار پایین |
انواع سنسور فشار بر اساس مرجع اندازه‌گیری:
-
گیج (Gauge Pressure): فشار نسبت به فشار اتمسفر (مانند تایر خودرو)
-
مطلق (Absolute Pressure): فشار نسبت به خلأ کامل (مناسب برای خلا و واکیوم)
-
تفاضلی (Differential Pressure): اختلاف فشار بین دو نقطه (مثلاً قبل و بعد از فیلتر)
محدوده فشار قابل اندازه‌گیری:
سنسورهای فشار برای محدوده‌های مختلفی طراحی می‌شوند:
-
فشارهای پایین: (0–100 میلی‌بار) – برای تهویه یا کنترل گازها
-
فشارهای متوسط: (1–10 بار) – رایج در صنعت عمومی
-
فشارهای بالا: (تا 1000 بار) – برای هیدرولیک سنگین یا تزریق
مزایا و اهمیت استفاده از سنسور فشار در صنعت:
✅ پایش لحظه‌ای و دقیق فشار در خطوط تولید
✅ افزایش ایمنی و جلوگیری از انفجار یا نشت
✅ بهینه‌سازی مصرف انرژی در کمپرسورها و پمپ‌ها
✅ افزایش طول عمر تجهیزات و پیشگیری از خرابی
✅ اتصال به PLC یا سیستم اسکادا برای اتوماسیون
کاربردهای سنسور فشار در صنایع مختلف:
| صنعت | کاربرد |
|---|---|
| نفت و گاز | پایش فشار لوله‌ها، چاه‌ها و خطوط انتقال |
| خودروسازی | کنترل فشار تایر (TPMS)، ترمز و سوخت |
| پزشکی | اندازه‌گیری فشار خون، مانیتورینگ تنفس |
| صنایع غذایی | پایش فشار در دیگ‌های بخار، خطوط لبنیات |
| هوافضا | سنجش فشار کابین، سوخت و سیستم‌های هیدرولیک |
| HVAC و تهویه مطبوع | کنترل فشار هوا، فیلتر و کمپرسور |
| کشاورزی مدرن | آبیاری هوشمند، کنترل پمپ و فیلتر |
جنس بدنه سنسور فشار:
جنس سنسور باید بر اساس نوع سیال و شرایط محیطی انتخاب شود:
-
استیل ضد زنگ (SS316): مناسب برای مواد خورنده یا غذایی
-
برنجی: برای مصارف عمومی و اقتصادی
-
پلیمرهای مقاوم (PVDF یا PEEK): برای محیط‌های اسیدی
-
آلومینیوم آندایز شده: سبک و مقاوم در دماهای بالا
خروجی‌های متداول سنسور فشار:
-
4-20 میلی‌آمپر: رایج‌ترین خروجی صنعتی (پایدار و مقاوم به نویز)
-
0-10 ولت: مناسب برای فواصل کوتاه
-
RS485 / Modbus RTU: مناسب برای اتصال به شبکه صنعتی
-
I2C / SPI: استفاده در میکروکنترلرها و بردهای الکترونیکی
-
Switch Output (PNP/NPN): خروجی دیجیتال برای آلارم یا فعال‌سازی رله
نکات مهم در خرید سنسور فشار:
-
دامنه فشار قابل اندازه‌گیری (Range)
-
نوع خروجی (آنالوگ یا دیجیتال)
-
نوع سیال و دمای کاری
-
نوع رزوه و اتصالات (BSP/NPT یا فلنجی)
-
گواهی‌ها و استانداردهای لازم (ATEX، IP67، FDA)
-
پایداری بلندمدت (Long-Term Stability)
-
رزولوشن و دقت اندازه‌گیری
-
امکان کالیبراسیون یا تنظیم خروجی
برندهای مطرح در بازار سنسور فشار:
| برند | کشور | ویژگی‌ها |
|---|---|---|
| WIKA | آلمان | دقت بالا، مقاوم در برابر ارتعاش |
| IFM | آلمان | دیجیتال، مناسب اتوماسیون صنعتی |
| BD Sensors | آلمان | تخصصی در فشار بالا و خاص |
| Autonics | کره | اقتصادی و قابل اتصال به PLC |
| Honeywell | آمریکا | مخصوص کاربردهای پزشکی و دقیق |
| Yokogawa | ژاپن | صنایع نفت و پالایشگاه |
نکات نصب سنسور فشار:
-
سنسور باید به‌صورت عمودی و نزدیک به نقطه اندازه‌گیری نصب شود.
-
استفاده از فیلتر یا ضربه‌گیر (snubber) در برابر فشار ناگهانی ضروری است.
-
عدم استفاده از نوار تفلون زیاد هنگام بستن اتصالات برای جلوگیری از گرفتگی دیافراگم.
-
در کاربردهای خلأ، از مدل مخصوص فشار مطلق استفاده شود.
-
فاصله کابل تا منبع نویز (مثلاً موتور یا اینورتر) رعایت شود.
نتیجه‌گیری:
سنسور فشار، یکی از ابزارهای کلیدی در اندازه‌گیری و کنترل سیستم‌های صنعتی است. با توجه به تنوع مدل‌ها، عملکرد و کاربردهای مختلف، انتخاب صحیح یک سنسور فشار نه تنها بهره‌وری را افزایش می‌دهد، بلکه ایمنی و دوام سیستم را تضمین می‌کند.
برای انتخاب بهترین سنسور، لازم است نوع فشار، نوع سیال، شرایط محیطی، خروجی مورد نیاز و کیفیت برند را به دقت در نظر بگیرید. همچنین استفاده از سنسورهای دارای تاییدیه و استانداردهای معتبر در محیط‌های خاص مانند ضد انفجار، دارویی یا بهداشتی الزامی است.
برای خواندن مقاله شیر برقی Ex-proof چیست؟ کلیک کنید.