ابزار دقیق چیست؟

ابزار دقیق (Instrumentation) به معنای اندازه گیری و کنترل متغیرها در فرآیند تولید و ساخت است. به عبارت دیگر، ابزار دقیق و کنترل، تجهیزاتی هستند که با اندازه گیری خودکار، مقادیر فیزیکی مانند فشار، سطح، دما، جریان و.. را در فرآیند کنترل می کنند. ابزار دقیق میتواند برای اهدافی مثل نظارت بر فرآیند، کنترل فرآیند و جمع آوری داده مورد استفاده قرار گیرد.

ابزار دقیق چگونه کار می کند؟

پس از اندازه گیری یک کمیت، مقدار آن به یک دستگاه نمایشگر یا دستگاه محاسباتی ارسال می شود. براساس این مقدار، رایانه سیگنالی به محرک ارسال می کند و محرک، عنصر نهایی را به حرکت درمی آورد. با تغییر وضعیت عنصر نهایی، کمیت اندازه گیری شده تغییر می کند. اجازه دهید با ذکر یک مثال این موضوع را شفاف تر بیان کنیم:

برای کنترل سرعت جریان نفت در خط لوله، یک فلومتر خطی (که یکی از تجهیزات ابزار دقیق است.) در خط لوله نصب می شود. این فلومتر به صورت مداوم سرعت نفت را اندازه گیری می کند و مقدار آن را به یک سیگنال الکتریکی مناسب (مثلا ولتاژ) تبدیل می کند. این سیگنال به نزدیک ترین فلو ترانسمیتر منتقل می شود که به یک نمایشگر روی پنل کنترل متصل است. این نمایشگر، سرعت جریان لحظه ای نفت را نمایش میدهد.

سیگنال فلومتر علاوه بر فلو ترانسمیتر، به فلو کنترلر نیز ارسال می شود. فلو کنترلر دستگاهی است که برای حفظ سرعت دلخواه (مقدار تعیین شده) در خط لوله تعبیه شده است. اگر سرعت جریان به دلیل عواملی مثل تغییر فشار پمپ، از مقدار تعیین شده منحرف شود، فلو کنترلر سیگنالی را به یک شیر کنترل (به عنوان عنصر کنترل نهایی) در خط لوله ارسال می کند. درنهایت شیر کنترل برای تنظیم جریان، باز یا بسته می شود. توجه داشته باشید که فلومتر (دستگاه اندازه گیری) و شیر کنترل (عنصر کنترل نهایی)، هردو مستقیما به خط لوله متصل هستند.

کاربردهای ابزار دقیق

• اندازه گیری: ابزار دقیق شامل اندازه گیری دقیق کمیت های فیزیکی مانند دما، فشار، سرعت جریان، سطح، ولتاژ و.. می شود.
• کنترل: علاوه بر اندازه گیری، ابزار دقیق شامل سیستم های کنترل است که از داده های اندازه گیری شده برای تنظیم خودکار فرآیندها استفاده می کند. برای مثال ترموستات در سیستم های گرمایش، دما را اندازه گیری کرده و برای حفظ دمای تنظیم شده، عملکرد سیستم را کنترل می کند.
• حسگرها: سنسور یا حسگر خواص فیزیکی مثل نور، گرما، فشار یا حرکت را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند.
• عملگرها: عملگرها براساس اطلاعات دریافتی از حسگر، اقدامات کنترلی انجام میدهند، برای مثال یک شیر با عملگر برقی براساس داده های حسگر فشار، برای تنظیم جریان سیال باز یا بسته می شود.
• جمع آوری داده: سیستم های گردآوری داده (DAQ) برای جمع آوری، پردازش و ذخیره سازی داده های حسگرها استفاده می شوند. این داده ها برای تحلیل و تصمیم گیری کاربرد دارند.
• اتوماسیون: ابزار دقیق نقش مهمی در اتوماسیون صنعتی ایفا می کند. در اتوماسیون صنعتی، ماشین ها و فرآیندها بدون دخالت انسان کنترل می شوند.
• سیستم هشدار: ابزار دقیق شامل هشدارهایی برای آگاه کردن اپراتورها هستند که برای ایمنی و جلوگیری از آسیب به تجهیزات یا فرآیند ضروری است.

انواع تجهیزات ابزار دقیق

در ادامه انواع تجهیزات ابزار دقیق را مورد بررسی قرار می دهیم.

سنسور

حسگر یا سنسور (Sensor) به دستگاهی اشاره می کند که اندازه گیری های فیزیکی را انجام می دهد و سپس اندازه گیری ها را به سیگنال قابل خواندن برای ناظر یا دستگاه تبدیل می کند. سنسورها اصلی ترین ابزار جمع آوری داده در سیستم های ابزار دقیق هستند. آنها با تبدیل مقادیر فیزیکی به سیگنال های الکتریکی، امکان نظارت، کنترل و تحلیل فرآیند را فراهم می کنند.

سنسور چیست و انواع سنسور کدامند؟

 

ترانسمیتر

ترانسمیتر (Transmitter) یا فرستنده نقش مهمی در برقراری ارتباط بین سنسورها و سیستم کنترل ایفا می کند. این دستگاه به سنسورها متصل می‌شود. از آنجایی که سنسورها سیگنال های ضعیفی تولید می کنند، ترانسمیتر این سیگنال ضعیف را به یک سیگنال استاندارد و قوی تبدیل می‌کند و پس از آن، سیگنال استاندارد را از طریق کابل به سیستم کنترل ارسال می کند.

ترانسمیتر چیست؟

ترانسدیوسر 

ترانسدیوسر (Transducer) یک مبدل است که سیگنال را از یک شکل به شکل دیگر تبدیل می کند. این دستگاه دارای یک ورودی است که سیگنال را در قالب شکلی از انرژی دریافت می کند و به شکل دیگری منتقل می کند. ترانسدیوسرها می توانند با انواع مختلفی از انرژی مانند مکانیکی، الکتریکی، حرارتی، نوری و.. کار کنند. برخی از آنها نیز می توانند انرژی را در دو جهت تبدیل کنند.

ترانسدیوسر چیست؟

نمایشگر

نمایشگر (Display) در ابزار دقیق به عنوان رابط نهایی بین داده ها و کاربر انسانی عمل می کند. نمایشگر اطلاعات را از سنسور و ترانسمیتر دریافت می کند و آن را به روشی قابل درک تبدیل می کند. این دستگاه بروزرسانی های لحظه ای ارائه میدهد و کاربران می توانند تغییرات و روندها را همان لحظه که رخ میدهد مشاهده کنند.

کنترلر

کنترل کننده یا کنترلر (Controller) اطلاعات مربوط به متغیرهای فرآیند را به کمک ترانسمیتر از سنسورها دریافت می کند. سپس مقدار تعیین شده را با مقدار واقعی مقایسه می کند و براساس اختلاف این مقادیر، سیگنال کنترل را محاسبه می کند. سیگنال کنترل درنهایت به عنصر کنترل نهایی ارسال می شود تا فرآیند را تنظیم کرده و مقدار واقعی را به مقدار تعیین شده نزدیک کند.

کنترلر در ابزار دقیق چیست؟

عنصر نهایی

عنصر کنترل نهایی (Final control element) در ابزار دقیق، به طور مستقیم متغیر فرآیند را تغییر میدهد تا به مقدر مطلوب برسد. درواقع عنصر کنترل نهایی یک سیگنال کنترل از کنترلر دریافت می کند و براساس آن، با حرکت دادن، باز کردن، بستن یا تغییر حالت، متغیر فرآیند را به صورت فیزیکی تغییر میدهد.

شما میتوانید جهت دریافت مشاوره فنی از طریق شماره تلفن 1462 با مهندسان صنعت فولاد تبار تماس بگیرید.