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 :
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 :
- اندازه گیری
- پردازش مقادیر اندازهگیری شده به وسیله تجهیزات کنترلی و کنترل پارامترها
- 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:
- سنسور Sensor
- ترانسدیوسر Transducer
- ترانسمیتر Transmitter
- کنترلر Controller
- عنصر نهایی Final Element
- رکوردر Recorder
برای آشنایی بیشتر با تجهیزات ابزار دقیق به سایت تجهیز صنعت مراجعه کنید.
[box type=”warning” ]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.[/box]
