ابزار دقیق

ابزار دقیق چیست ؟

ابزار دقیق در بسیاری از صنایع تعاریف متفاوتی دارد اما منظور از ابزار دقیق در صنعت نفت، پتروشیمی، صنایع غذایی، شیمیایی، سرامیک و آجر و صنایع پرکاربرد در کشورمان به این شرح می‌باشد؛ علم و یا تخصصی که از زیر مجموعه‌های علم کنترل و برق بوده و به بررسی و اندازه‌گیری پارامترهایی همچون دما ، فشار ، فلو ، سطح سیالات ، مقادیر PH و غلظت گازها می‌پردازد.

کاربرد ابزار دقیق بسیار و بسیار در پروسه‌های مختلف به چشم می‌خورد. شناخت سنسورها، ترانسمیترها، دستگاه‌های اندازه‌گیری و کنترل کننده‌ها  و انتخاب مناسب‌ترین تجهیزات در پروسه از وظایف مهندسین ابزار دقیق می‌باشد. شناخت تمام روش‌های اندازه‌گیری دما، اندازه‌گیری فشار، اندازه‌گیری فلو، اندازه‌گیری سطح سیالات، زمانی شناخت و بررسی این موارد مهم می‌شود که هر کدام از روش‌ها برای شرایط مختلف کاربرد دارد.

قسمت‌های تشکیل دهنده ابزار دقیق :

ابزار دقیق از سه قسمت اساسی زیر تشکیل شده است :

1- اندازه گیری

2- کنترل

3- محرک‌ها

این سه مجموعه در کنار یکدیگر مکمل یک سیستمی به نام سیستم‌های کنترل اتوماتیک می‌باشند که این سیستم کنترل اتوماتیک وظیفه انجام کنترل فرآیندی را در یک مجموعه عملیاتی بر عهده دارد.

1- اندازه گیرها

قسمت اندازه گیر مقدار واقعی عنصر مورد نظر را اندازه‌گیری می‌کند. پارامترهای مختلفی در صنایع برای کنترل اندازه‌گیری می‌شود. مهم‌ترین پارامترهایی که در صنعت برای کنترل اندازه گیری می‌شوند عبارتند از:

  • اندازه گیری فشار measurement of the pressure
  • اندازه گیری درجه حرارت measurement of the temperature
  • اندازه گیری جریانات سیالات measurement of the flow
  • اندازه گیری ارتفاع مایعات measurement of the level

علاوه بر این پارامترهایی که در بالا ذکر شد عوامل دیگری برای اندازه‌­گیری و کنترل وجود دارند و مهم هستند اما به علت استفاده محدودتر از این پارامترها فقط به بیان نام آنها اکتفا می­‌شود :

اندازه‌­گیری سرعت ، اندازه­‌گیری لرزش ، آشکارسازهای دود و شعله ، دستگاه­‌های آنالایزر و …

2- کنترل کننده‌ها:

بخش دوم ابزار دقیق بخش کنترل می‌باشد در ابتدای شروع صنعت که کنترل به صورت امروزی نبود کنترل به وسیله عوامل انسانی انجام می‌شد سپس با پیشرفت علم سیستم کنترل اتوماتیک با به وجود آمدن ادوات نیوماتیکی (بادی) وارد مرحله جدیدی شد. بعد از مدتی با اختراع ترانزیستور استفاده از کارت‌های الکترونیکی برای کنترل آغاز شد با به وجود آمدن این قطعات کنترلی استفاده از عوامل انسانی برای کنترل کمتر می‌شد. در ادامه پیشرفت علم کامپیوترهای صنعتی با نام PLC وارد صنعت شدند به وسیله این PLCها واحدها به آسانی کنترل می‌شدند و تغییرات نیز به آسانی در واحدها انجام می‌گرفت. امروزه کنترل کننده‌های جدیدتری به نام سیستم کنترل کننده توزیع‌پذیر (DCS) و کنترل کننده‌های فازی (FCD) وظیفه کنترل را در واحدهای صنعتی بر عهده دارند.

3- محرک‌ها:

محرک‌ها ادواتی هستند که سیگنال خروجی را از قسمت کنترل کننده می‌گیرد و متناسب با این سیگنال‌ها عمل می‌کند. از عمده ادوات خروجی می‌توان به شیرهای کنترل و الکتروموتورها اشاره کرد. این ادوات با عملکرد خود باعث کنترل پارامترهای اندازه‌گیری شده در مقدار مطلوب و مورد نظر می‌شوند. این ادوات گستره تنوع زیادی دارند.

اولین قدم برای کنترل یک فرایند، شناخت و درک دینامیک و رفتارهای آن فرآیند است. برای کنترل یک کمیت باید در هر لحظه اطلاعات دقیقی از آن داشته باشیم. پس باید کمیت مورد نظر را همواره اندازه‌­گیری نماییم. معمولا دستگاه‌­های اندازه‌­گیری از سه بخش حسگر یا سنسور (Sensor)، مبدل یا ترانسدیوسر (Transducer)، انتقال دهنده یا ترانسمیتر (Transmitter) تشکیل شده‌­اند که گاهی این بخش­‌ها با هم همراه می‌­شوند. یک اندازه‌­گیر خوب باید دارای ویژگی­‌های متعددی باشد که برخی  همراه با شرح کوتاهی در زیر آورده شده است :

ابزار دقیق

حوزه‌­ی اندازه‌­گیری (Range): محدوده‌ای از دامنه‌ی تغییرات کمیت مورد اندازه‌­گیری است، که اندازه‌­گیر قادر به اندازه­‌گیری آن می‌­باشد.

صفر اندازه­‌گیری (Zero): معمولا نقطه‌­ی مشخصی را در حوزه‌­ی اندازه‌­گیری به عنوان نقطه‌­ی صفر در نظر می‌­گیرند. در نقطه‌­ی صفر، لزوما خروجی اندازه‌­گیر صفر نمی‌باشد و ممکن است دارای مقدار باشد.

انحراف صفر (Zero Drift): اندازه­‌ی خروجی در نقطه­‌ی صفر ممکن است با گذشت زمان یا دیگر عوامل تغییر کند، این پدیده را پدیده­‌ی انحراف صفر می‌­گوییم.

حساسیت (Sensitivity): حساسیت یک اندازه­‌گیر عبارت است از تغییرات خروجی اندازه‌­گیر به واحد تغییرات در کمیت مورد اندازه­‌گیری.

حد تفکیک (Resolution):  حد تفکیک عبارت است از کوچکترین اندازه تغییرات کمیت مورد اندازه­‌گیر، اندازه­‌گیری شود.

پاسخ دهی (Response): در عمل اندازه­‌گیرها دارای ثابت زمانی و بعضا تاخیر خالص می­‌باشند. ثابت زمانی عنصر اندازه‌­گیر باید از کوچک‌ترین ثابت زمانی موجود در حلقه­‌ی کنترل بسیار کوچک‌تر باشد.

خطی بودن (Linearity): اگر شیب مشخصه‌ی ورودی- خروجی اندازه‌­گیر ثابت باشد، یک اندازه­‌گیر مطلوب خواهیم داشت. گاهی اوقات بهترین خطی که مشخصه‌­ی اندازه­‌گیر را بیان می­‌کند، به­ عنوان مشخصه­‌ی اندازه­‌گیر در نظر گرفته می­‌شود.

پسماند (Hysteresis): هیسترزیس نوعی رفتار غیرخطی در اندازه­‌گیر­ها می‌­باشد که مشخصه­‌ی اندازه­‌گیر در مسیر افزایش ورودی با مشخصه­‌ی اندازه‌­گیر در مسیر کاهش ورودی تفاوت دارد.

دقت (Accuracy):  تطابق مقدار اندازه­‌گیری شده با مقدار واقعی کمیت مورد اندازه­‌گیری است.

تکرارپذیری (Repeatability):  تکرارپذیری در اندازه­‌گیرها ویژگی مهمی است و به معنی نتیجه‌­ی یکسان در اندازه­‌گیری یک کمیت در شرایط ثابت است.

یک نکته­‌ی مهم درباره­‌ی مقایسه­‌ی تکرارپذیری و دقت این است که یک اندازه‌­گیر تکرارپذیر و غیر دقیق را می‌­توان به­ راحتی اصلاح کرد، اما یک اندازه‌­گیر غیر تکرارپذیر هر چند هم دقت بیشتری داشته باشد، به­ دلیل تغییرات رفتار، مشکلاتی را به­ وجود خواهد آورد.

سنسور ابزاری است که در همه دستگاه‌­های اندازه‌گیری وجود دارد و وظیفه تبدیل یک کمیت فیزیکی به یک سیگنال الکتریکی را در تجهیزات الکترونیکی و یا تبدیل کمیت فیزیکی به یک سیگنال نیوماتیکی در تجهیزات نیوماتیکی را دارد. انواع دستگاه­‌های اندازه‌گیری دارای سنسور یا حس ­کننده‌های متفاوتی هستند که کمیت‌هایی مانند دما، فشار، دبی و غیره را اندازه‌گیری می‌کنند. این سنسورها بر حسب نوع عملکرد، دارای خروجی‌های متفاوتی از قبیل مقاومت، ظرفیت الکتریکی، جابجایی و غیره است. سنسورها البته کاربردهایی نظیر آشکارسازی وجود و یا عدم وجود نیز دارند نظیر سنسور نوری.

هدف سیستم کنترل عبارت است از کنترل خروجی‌ها به روش معین به کمک ورودی‌ها از طریق اجزای سیستم کنترل که می‌تواند شامل اجزای الکتریکی، مکانیکی و شیمیایی به تناسب نوع سیستم کنترل باشد.

بنابراین:

اندازه گیری کمی‌ ­های فیزیکی مور دنظر و وسایل و دستگاه‌­های مورد نیاز در ارتباط با تبدیل و انتقال آن­ها را ابزار دقیق می­‌گویند. ابزار دقیق در کنار کنترلرها و شیرها از مهم­‌ترین عناصر مدارات کنترل سیستم­‌ها هستند. ابزار دقیق شاخه­‌ای از علم کنترل می­‌باشد.

این علم از سه بخش زیر تشکیل شده است :

  1. اندازه گیری
  2. پردازش مقادیر انداز­ه‌گیری شده به وسیله تجهیزات کنترلی و کنترل پارامترها
  3. ارسال پاسخ مناسب به تجهیزات کنترل کننده

تجهیزات مهم اندازه گیری در ابزار دقیق عبارتند از سنسورهای فشار، دما، دبی سنج‌ها ، ارتفاع سنج‌ها، کنترل کننده‌ها، Recorders ، load cells ، آنالیزورهای گاز، غلظت سنج‌­ها و غیره می‌­باشند.

سیگنال های ورودی و خروجی ابزار دقیق:

سیگنال‌های جاری در حلقه کنترل، در صورتی که آنالوگ باشند معمولا سیگنال ولتاژ ( ۵- ۰ ولت) و یا (۱۰- ۰ ولت) و سیگنال جریان (۲۰ – ۴ میلی آمپر) می‌باشند. و برای سیستم‌های کنترل دیجیتالی و یا با حضور کنترلر دو وضعیتی و موارد دیگر، نوع سیگنال‌ها و حداقل و حداکثر مقادیر آنها فرق خواهد کرد.

صحت : (Accuracy)

حد خطایی که یک دستگاه می‌تواند داشته باشد ، مبنای تعریف صحت آن است و معمولا به صورت درصدی از گستره کامل دستگاه تعریف می‌شود.

تولرانس : (Tolerance)

حداکثر خطایی است که در محدوده آن مقدار اندازه گیری شده قابل قبول باشد.

گستره (Range Of Span)

گستره یک دستگاه اندازه گیری، فاصله بین مقادیر ماکزیمم و مینیمم متغیر است که یک دستگاه می‌تواند اندازه گیری کند.

تجهیزات تشکیل دهنده سیستم‌های کنترلی:

  1. سنسور Sensor
  2. ترانسدیوسر Transducer
  3. ترانسمیتر Transmitter
  4. کنترلر Controller
  5. عنصر نهایی Final Element
  6. رکوردر Recorder

برای  آشنایی بیشتر با تجهیزات ابزار دقیق به سایت تجهیز صنعت مراجعه کنید.

این مطلب در قالب رپورتاژ آگهی و توسط شرکت های ثالث به عنوان بیانیه مطبوعاتی یا متن تبلیغاتی برای تک 24 ارسال شده و تک 24 در قبال موارد مندرج در آن مسئولیتی ندارد.

پاسخ بدهید

ایمیلتان منتشر نمیشوذفیلدهای الزامی علامت دار شده اند *

*