سنسور فشار (ترانسمیتر فشار) چیست ؟
سنسور فشار یا ( ترانسمیتر فشار) یک تجهیز اندازه گیری فشار است که پارامتر مکانیکی فشار را به یک سیگنال خروجی الکتریکی تبدیل می کند.
راهنمایی جهت انتخاب سنسور فشار متناسب با نوع کاربرد و شرایط محیطی همواره یکی از اساسی ترین نیاز های صنعتگران و ماشین سازان می باشد. در بسیاری از موارد نیازی به صرف هزینه زیاد برای تهیه سنسور فشار نمی باشد ولی در برخی از کاربرد های خاص و حساس انتخاب اشتباه سنسور و عدم توجه به مشخصات فنی آن می تواند منجر به صدمات و خسارات جبران ناپذیر گردد.

تعریف فشار
در مکانیک سیالات، فشار عبارت است از نیروی عادی اعمال شونده بر روی یک سطح.
از نظر ریاضی، میزان فشار (P) در یک نقطه به صورت زیر مشخص می‌شود:

واحدهای متریک مورد استفاده برای اندازه گیری فشار، نیوتن بر متر مربع(N/m²) و معمولاً کیلو پاسکال (kPa) می باشند.به عنوان مثال، فشار اتمسفر در سطح دریا 101.3 کیلو پاسکال است. واحدهای انگلیسی برای اندازه گیری فشار، psi و psf هستند.

فشار یکی از پر کاربردترین کمیت های مورد استفاده در صنایع مختلف می باشد. طیف گسترده ای از انواع سنسور فشار  با ویژگی های متنوع موجود می باشد که هر کدام متناسب با کاربردی خاص و شرایط محیطی متنوع طراحی شده اند.

تعریف فشار در ویکی پدیا
فشار یک کمیت نرده‌ای است که به صورت نیرو بر واحد سطح تعریف می‌شود. یکای فشار در دستگاه بین‌المللی یکاها پاسکال است. یک پاسکال برابر یک نیوتون بر مترمربع (N/m²) است. فشار گیج، فشاری است که معمولاً در فشارسنج‌ها نشان داده می‌شود و مقدار آن نسبت به فشار محیط سنجیده می‌شود.
برای بیان فشار از واحدهای متنوعی استفاده می‌شود. پاسکال، پوند بر اینچ مربع، میلیمتر ستون آب، اینچ جیوه، بار و اتمسفر برخی از واحدهای استفاده شده برای بیان فشار است.
فشار استاتیک، فشار دینامیک، فشار سکون
در این بخش قصد داریم ترم‌های فشار در مکانیک سیالات و در اصل برنولی را بررسی نموده و به معرفی تفاوت‌ها و ارتباط میان آن‌ها بپردازیم. این ترم‌ها عبارتند از:
فشار استاتیک (Static Pressure)
فشار دینامیک (Dynamic Pressure)
فشار سکون (Stagnation Pressure, Ram Pressure, Total Pressure, Pitot Pressure)

فشار استاتیک
فشار استاتیک، که گاهی فشار هیدرواستاتیک (Hydrostatic Pressure) نیز نامیده می‌شود، فشاری است که توسط سیالی که در حالت استراحت قرار دارد، اعمال می‌شود. این سیال می‌تواند مایع یا گاز باشد. از آن‌جایی که سیال حرکت ندارد، فشار استاتیک نتیجه‌ی وزن سیال یا همان نیروی جاذبه‌ی وارد بر ذرات سیال است.

برای محاسبه‌ی فشار استاتیک دو روش وجود دارد:

 روش استفاده از رابطه‌ی زیر است:

P = فشار

F = نیروی اعمال شونده توسط سیال

A = سطحی که به آن نیرو وارد می شود

روش محاسبه‌ی محاسبه هد فشار (Pressure Head)
 

در این روش هد فشار بیان‌ گر مقدار ارتفاعی است که سیال، در صورت از بین رفتن و حذف نیروهای محصور کننده وارد به آن، بالا می‌رود. بنابراین واحد “هد فشار” از جنس طول است.

هد فشار برابر است با تقسیم فشار بر وزن مخصوص سیال

 
 
فشار داینامیک
فشار دینامیک، فشاری است که به دلیل حرکت سیال به‌وجود می‌آید. این فشار در سیالات تراکم ناپذیر به صورت زیر تعریف می‌شود:

که در آن، ρ چگالی سیال، و V شدت جریان سیال است.

در واقع فشار دینامیک وابسته به سرعت سیال و اصل برنولی است و یکی از ترم‌های معادله برنولی می باشد.
فشار سکون
در دینامیک سیالات، فشار سکون (فشار پیتو یا فشار کل)، فشار استاتیک در نقطه‌ی سکون (Stagnation Point) در جریان یک سیال است. در نقطه‌ی سکون، سرعت سیال صفر بوده و همه‌ی انرژی جنبشی به صورت ایزونتروپیک به فشار تبدیل می‌شود.

فشار سکون برابر با حاصل جمع دو فشار دینامیک و استاتیک یک جریان آزاد است:

باید توجه داشت در این حالت برای محاسبه‌ی فشار استاتیک در جریان درون یک لوله، باید ارتفاع سیال را از محور میانی لوله در نظر گرفت.
فشار استاتیک ، فشار داینامیک و فشار سکون چه تفاوتهای با یکدیگر دارند ؟

 بیشتر بدانیم
تفاوت سنسور فشار، ترانسدیوسر فشار، ترانسمیتر فشار، سوئیچ فشار و گیج فشار
سنسور فشار
اصطلاح “سنسور فشار” را می توان یک توصیفی کلی برای هر تجهیزی در نظر گرفت که کمیت فشار را اندازه گیری کرده و خروجی مناسبی را در پاسخ به آن ارائه می دهد. به عبارت دیگر سنسور فشار به تجهیزی گفته می شود که فشار را اندازه گیری کرده و آن را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می کند.

به طور کلی سنسور فشار یک اصطلاح فراگیر است که شامل تمام ترانسدیوسرهای فشار، ترانسمیترهای فشار و سوئیچ های فشار می شود. همه ترانسدیوسرها، ترانسمیترها و سوئیچ های فشار، نوعی سنسور فشار هستند.

ترانسمیتر فشار  (ترنسمیتر فشار)
ترانسمیتر فشار، تجهیز اندازه گیری فشاری است که دارای سیگنال خروجی جریانی می باشد. به عبارت دیگر ترانسمیتر فشار، ولتاژ خروجی سنسور را به یک سیگنال الکتریکی جریانی تبدیل می کند که معمولاً برای اتصال به لوپ جریانی استاندارد 4 – 20 mA طراحی شده و به طور گسترده در فرآیند های کنترلی صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.

در مقابل ترانسدیورهای ولتاژی، ترانسمیترهای فشار، یک خروجی جریانی با امپدانس پایین دارند و معمولا برای انتقال سیگنال های 4 – 20 mA طراحی شده اند. خروجی آن ها ممکن است برای استفاده با لوپ جریانی ۲ سیمه یا حتی ۴ سیمه طراحی شود که از هر دو نوع به طور وسیعی در صنعت استفاده می شود.

ترانسدیوسر فشار
ترانسدیوسر فشار، یک تجهیز الکترومکانیکی است که مقادیر فشار را به یک سیگنال ولتاژی تبدیل می کند. این ولتاژ خروجی می تواند در حد چند میلی ولت یا چند ولت باشد. بنابراین به طور کلی ترانسدیوسرهای فشار به دو دسته تقسیم می شوند:

ترانسدیوسر فشار با خروجی میلی ولت
ترانسدیوسر فشار با خروجی ولتاژی
 

سوئیچ فشار
بر خلاف ترانسدیوسر و تراسنمیتر فشار که متناسب با تمامی تغییرات فشار یک سیگنال الکتریکی تولید می کنند، سوئیچ فشار (پرشر سوئیچ) تجهیزی است که قادر به تشخیص تغییرات در فشار سیال می باشد و دارای یک سوئیچ الکتریکی است که می تواند در یک فشار معین (نقطه Set point) یک کنتاکت الکتریکی را باز یا بسته نماید. به عبارت دیگر به محض اینکه فشار سیال از نقطه تنظیم (Set point) بیشتر یا کمتر شود (متناسب با نوع سوئیچ فشار)، سوئیچ تحریک شده وضعیت ها کنتاکت را از حالت باز (NO) به حالت بسته (NC) و یا برعکس تغییر می دهد. همچنین نقطه تنظیم می تواند به صورت یا ثابت یا قابل تنظیم باشد.

گیج فشار
گیج فشار (پرشر گیج) یک تجهیز برای اندازه گیری و نمایش فشار سیالات (مایعات و گازها) می باشد. معمولا هنگامی که درباره پرشر گیج صحبت می کنیم به یاد گیج های آنالوگ عقربه ای با صفحه نمایش مدرج شده می افتیم. ولی در واقع به طور کلی گیج های فشار به دو دسته زیر تقسیم می شوند:

گیج فشار (پرشر گیج) آنالوگ (Analog Gauge)
گیج فشار (پرشر گیج) دیجیتال (Digital Gauge)
گیج فشار آنالوگ
گیج های فشار آنالوگ، که اغلب به آنها گیج مکانیکی یا گیج فشار عقربه ای نیز گفته می شود، از یک عقربه متحرک به منظور نمایش دادن میزان فشار ورودی بر روی یک صفحه نمایش مدرج شده استفاده می کنند. گیج های فشار آنالوگ تقریبا همه جا یافت می شود زیرا گزینه ای دقیق و ارزان قیمت را ارائه می دهد که به تغذیه و تعمیر و نگهداری احتیاجی ندارد.

گیج های فشار دیجیتال
گیج های فشار دیجیتال از سنسورها و ریز پردازنده های پیشرفته برای نمایش بسیار دقیق فشار بر روی یک نمایشگر دیجیتال استفاده می کنند. گرچه گیج های فشار دیجیتال به طور کلی گران تر از گیج های فشار آنالوگ هستند، اما ویژگی های جذابی به همراه دارند که آنها را برای کاربرد های متفاوت مناسب می سازد.
 منابع : هاگلر

صنعت تک