تحليل موجز لمقارنة مزايا وعيوب مُرسلات الضغط ومُرسلات مستوى السائل
Thread Content
تم تعديل هذا المنشور آخر مرة بواسطة shrien في تاريخ 15/4/2016 الساعة 20:55. يمكن تقسيم أجهزة الإرسال إلى العديد من الأنواع، وبشكل أكثر تفصيلاً، فهي تنقسم إلى أجهزة إرسال درجة الحرارة المتكاملة، وأجهزة إرسال الضغط، وأجهزة إرسال مستوى السائل. فما هي الاختلافات بينها؟ أجهزة إرسال الضغط تُعرف أيضًا باسم أجهزة القياس التفاضلية، وهي تتكون بشكل أساسي من دوائر إلكترونية، ومستشعرات لقياس الضغط، وشاشات عرض، بالإضافة إلى مكونات للربط وغلاف الجهاز. يمكنه تحويل إشارات الضغط للسوائل والغازات المستقبلة إلى إشارات جهد كهربائي على شكل تيار قياسي، وذلك لتزويد أجهزة القياس والعرض وأجهزة التنظيم وأجهزة الإنذار وغيرها من الأجهزة الفرعية بالطاقة اللازمة للقياس والعرض وتنظيم العمليات. مبدأ قياس مُرسل الضغط هو: يؤثر ضغط التدفق والضغط المرجعي على طرفي عنصر السيليكون الحساس للضغط المدمج، ويؤدي الفرق في الضغط إلى تشوه رقاقة السيليكون (بتغيير ضئيل جدًا، في حدود ميكرومترات فقط)، مما يجعل جسر ويستون الديناميكي الكامل المصنوع باستخدام تقنية أشباه الموصلات الموجود على رقاقة السيليكون يولد إشارة جهد بمقدار mV تتناسب مع الضغط، تحت تأثير مصدر تيار خارجي. نظرًا لمتانة المواد السيليكونية العالية جدًا، فإن خطية إشارة الخرج ومؤشرات التغير فيها تكون مرتفعة للغاية. أثناء العمل، يقوم مُرسل الضغط بتحويل الكمية الفيزيائية المراد قياسها إلى إشارة جهد بمستوى mV، ثم يتم إرسالها إلى مضخم تفاضلي ذو معامل تضخيم عالٍ، والذي يمكنه أيضًا التغلب على التغيرات الناتجة عن درجة الحرارة. يتم تحويل الإشارة المُكبرة إلى إشارة تيار مناسبة عن طريق تحويل الجهد إلى تيار، ثم يتم إجراء تصحيح غير خطي عليها، وأخيرًا يتم الحصول على إشارة تيار جهد قياسية تكون في علاقة خطية مع الضغط المدخل. يمكن تقسيم مُرسلات الضغط، حسب نطاق قياس الضغط، إلى مُرسلات ضغط عادية (من 0.001 ميجا باسكال إلى 20 ميجا باسكال) ومُرسلات فرق الضغط الدقيقة (من 0 إلى 30 كيلو باسكال). ينقسم مُرسلات مستوى السائل إلى ثلاثة أنواع، وهي: مُرسلات مستوى السائل بالكرة العائمة، ومُرسلات مستوى السائل بالصمام العائم، ومُرسلات مستوى السائل بالضغط الثابت. ينقسم أجهزة الإرسال إلى العديد من الأنواع، وبشكل أكثر تفصيلاً، يمكن تقسيمها إلى أجهزة إرسال درجة الحرارة المتكاملة، وأجهزة إرسال الضغط، وأجهزة إرسال مستوى السائل. فما هي الاختلافات بين هذه الأجهزة؟أما أجهزة إرسال الضغط، فهي تُعرف أيضًا باسم أجهزة القياس بالفرق، وتتكون بشكل أساسي من مستشعرات قياس الضغط، ودوائر إلكترونية، وعدادات لعرض القيم، بالإضافة إلى غلاف الجهاز ومكونات الربط الخاصة بالعمليات. يمكنه تحويل إشارات الضغط للغازات والسوائل المستقبلة إلى إشارات جهد كهربائي قياسية، لتزويد أجهزة الإشارة والتسجيل والتنظيم وغيرها من الأجهزة الفرعية بالبيانات اللازمة للقياس والإشارة وتنظيم العمليات. مبدأ قياس مُرسل الضغط هو: يؤثر ضغط التدفق والضغط المرجعي على طرفي عنصر السيليكون الحساس للضغط المدمج، ويؤدي الفرق في الضغط إلى تشوه رقاقة السيليكون (بتغيير ضئيل جدًا، في حدود ميكرومترات فقط)، مما يجعل جسر ويستون الديناميكي الكامل المصنوع باستخدام تقنية أشباه الموصلات الموجود على رقاقة السيليكون يولد إشارة جهد بمقدار mV تتناسب مع الضغط، تحت تأثير مصدر تيار خارجي. نظرًا لمتانة المواد السيليكونية العالية جدًا، فإن خطية إشارة الخرج ومؤشرات التغير فيها تكون مرتفعة للغاية. أثناء العمل، يقوم مُرسل الضغط بتحويل الكمية الفيزيائية المراد قياسها إلى إشارة جهد بمستوى mV، ثم يتم إرسالها إلى مضخم تفاضلي ذو معامل تضخيم عالٍ، والذي يمكنه أيضًا التغلب على التغيرات الناتجة عن درجة الحرارة. يتم تحويل الإشارة المُكبرة إلى إشارة تيار مناسبة عن طريق تحويل الجهد إلى تيار، ثم يتم إجراء تصحيح غير خطي عليها، وأخيرًا يتم الحصول على إشارة تيار جهد قياسية تكون في علاقة خطية مع الضغط المدخل. يمكن تقسيم مُرسلات الضغط، حسب نطاق قياس الضغط، إلى مُرسلات ضغط عادية (من 0.001 ميجا باسكال إلى 20 ميجا باسكال) ومُرسلات فرق الضغط الدقيقة (من 0 إلى 30 كيلو باسكال). ينقسم مُرسلات مستوى السائل إلى ثلاثة أنواع، وهي: مُرسلات مستوى السائل بالكرة العائمة، ومُرسلات مستوى السائل بالصمام العائم، ومُرسلات مستوى السائل بالضغط الثابت. ١. مرسل مستوى السائل من نوع الكرة العائمة يتكون مرسل مستوى السائل من نوع الكرة العائمة من كرة مغناطيسية عائمة، وأنبوب قياس، ووحدة إشارة، ووحدة إلكترونية، وصندوق توصيلات، بالإضافة إلى مكونات التركيب. عادةً ما يكون الوزن النوعي للكرات المغناطيسية أقل من 0.5، مما يسمح لها بالطفو فوق سطح السائل والتحرك صعودًا وهبوطًا على طول أنابيب القياس. يحتوي الأنبوب على مكونات قياس، والتي يمكنها، تحت تأثير المجال المغناطيسي الخارجي، تحويل إشارة مستوى السائل المراد قياسه إلى إشارة مقاومة تتناسب مع تغير مستوى السائل، كما يمكنها تحويل الإشارات الإلكترونية إلى إشارات بقيمة 4–20 مللي أمبير أو أي إشارات قياسية أخرى. يُعد هذا المرسل دائرة نموذجية، ويتمتع بمزايا مثل مقاومة الأحماض والرطوبة والصدمات والتآكل. كما تحتوي الدائرة الداخلية على دائرة تغذية راجعة للتيار الثابت ودائرة حماية داخلية، مما يسمح بعدم تجاوز التيار الخارجي 28 مللي أمبير، وبالتالي يمكنه حماية مصدر الطاقة بشكل موثوق ومنع تلف الأجهزة الفرعية. 2. مُرسل مستوى السائل من النوع العوامةيتكون مُرسل مستوى السائل من النوع العوامة من عوامة مغناطيسية، حيث تم استبدالها بعوامة عادية، وهو مصمم وفقًا لمبدأ الطفو لأرخميدس. جهاز قياس مستوى السائل من النوع العوامة يستخدم تقنية استشعار التوتر في أغشية معدنية دقيقة لقياس مستوى السائل أو حدوده أو كثافته. يمكنه أثناء العمل إجراء عمليات الضبط العادية عبر الأزرار الموجودة في الموقع. 3. مُرسل مستوى السائل ذو الضغط الثابت: يعمل هذا المرسل بناءً على مبدأ قياس الضغط الثابت للسائل. عادةً ما يتم استخدام مستشعرات قياس الضغط المصنوعة من السيليكون لتحويل الضغط المقاس إلى إشارة كهربائية، ثم يتم تضخيم هذه الإشارة بواسطة دوائر التضخيم، بالإضافة إلى تصحيحها باستخدام دوائر التصحيح، وأخيرًا يتم إخراج الإشارة على شكل تيار كهربائي بقيمة 4–20 مللي أمبير أو 0–10 مللي أمبير.
أليس جهاز قياس الضغط يقتصر فقط على مُرسلات الفرق في الضغط؟ فالأجهزة العادية تحتوي على غرف لقياس الضغط الإيجابي والسلبي، بالإضافة إلى مُرسلات الضغط المطلق ذات الغرفة الواحدة
لا حاجة لمقارنة هذين الأمرين، ففي الواقع كلاهما ليس من نفس الفئة من المفاهيم. جهاز قياس الضغط هو مجرد جهاز قياس. أما مُرسل مستوى السائل فهو نوع من أجهزة القياس. على سبيل المثال، جهاز إرسال الضغط، فهو في حد ذاته يقوم بقياس الضغط والفرق في الضغط، لكن يمكن استخدامه أيضًا في قياس معلمات المواد المختلفة مثل الضغط والفرق في الضغط ومعدل التدفق ومستوى السائل ومستوى الحدود ومستوى المادة والكثافة والوزن والتركيب الكيميائي، وغيرها. لذلك، فإن مقارنة مزايا وعيوب كل منهما لا معنى لها.