Basınç sensörleri hakkında bilmeniz gereken her şey
Basınç sensörleri çeşitli endüstriyel ve teknolojik uygulamalarda vazgeçilmezdir. Basıncın kökeni ve ölçüm biriminden farklı sensör türlerinin avantaj ve dezavantajlarına kadar, basınç sensörünün ne olduğunu, nasıl çalıştığını ve bir basınç sensörünün nasıl çalıştığını keşfedeceksiniz. Ayrıca basınç transdüserlerinin yapısını, ürettikleri çıkış sinyallerinin türlerini ve endüstriyel bir basınç transdüseri seçmek için gerekli kriterleri de inceleyeceğiz. Farklı basınç sensörü kategorilerini (diferansiyel, mutlak veya bağıl) keşfederek, bunları nasıl etkili bir şekilde kalibre edeceğiniz, kuracağınız ve test edeceğiniz konusunda size rehberlik edeceğiz. Son olarak, basınç transmiterlerinin konfigürasyonuna ve bu temel cihazların çeşitli pratik uygulamalarına bakacak, avantaj ve dezavantajlarını tartacağız.
- Basınç ölçümünün kökeni
- Basınç ölçüm birimi
- Basınç sensörü nedir?
- Basınç sensörleri nasıl çalışır?
- Bir basınç transmitteri nasıl çalışır?
- Basınç sensörü mü yapıyorsunuz?
- Bir basınç sensöründen gelen çıkış sinyali nedir?
- Endüstriyel basınç sensörünü nasıl seçerim?
- Diferansiyel, mutlak veya bağıl basınç: farklı basınç sensörü türleri?
- Bir basınç sensörünü nasıl kalibre edersiniz?
- Endüstriyel basınç sensörü nasıl kurulur?
- Bir basınç sensörünü nasıl test edersiniz?
- Bir basınç transmitterini nasıl yapılandırabilirim?
- Basınç sensörlerinin uygulamaları nelerdir?
- Basınç sensörlerinin avantajları ve dezavantajları nelerdir?
Basınç ölçümünün kökeni
Pascal ölçü birimi adını ünlü Fransız filozof, fizikçi ve matematikçiden almıştır Blaise Pascal.
Fransız endüstriyel basınç sensörleri üreticisi Fuji Electric France SAS'ın üretim biriminin bulunduğu Clermont-Ferrand'da doğan Pascal,atmosfer basıncının deniz seviyesinden yükseklikle birlikte azaldığını kanıtlamak için Puy de Dôme'un zirvesine bir barometre taşıyarak temel bir deney gerçekleştirdi.
Ancak, İtalyan bilim adamı Evangelista Torricelli hava hacminin ağırlığının yeryüzüne uyguladığı basıncı göstermede öncü oldu ve sonuç olarak cıva bazlı ilk barometreyi tasarladı.
Basınç ölçüm birimi
Basınç birimlerini ve bunların nasıl dönüştürüldüğünü bilmek, endüstriyel basınç transdüseriniz için doğru terazi seçimini yapmak açısından önemlidir.
Basınç p, birim A alanı başına F kuvveti cinsinden ifade edilir: p = F / A
Pascal (Pa ): Uluslararası Sistemin (SI) basınç için temel birimidir. Bir Pascal metre kare başına 1 Newton'a karşılık gelir (1 Pa = 1 N/m²).
Bar: Bu, endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak kullanılan bir basınç birimidir. Bir Bar 100.000 Pa basınca karşılık gelir.
Standart atmosfer (atm): barometrik veya atmosferik basıncı ifade etmek için kullanılır. Bir atmosfer 101,325 Pa basınca karşılık gelir.
Basınç sensörü nedir?
Basınç sensörleri aynı zamanda basınç transmiterleri, basınç probları, basınç göstergeleri veya basınç transdüserleri olarak da bilinir. Bu farklı isimler arasında önemli bir fark yoktur. Ancak analog basınç sensörleri ile akıllı proses transmiterleri arasında bir ayrım yapılır.
Basınç sensörünün tanımına değinecek olursak, prensibi belirli bir yüzey (deformasyon) üzerindeki bir akışkanın basıncının uyguladığı kuvveti bir elektrik sinyaline dönüştürmekten ibaret olan bir basınç algılama cihazıdır.
Üreticiler bir basınç transmiteri kullanırlar:
- Bağıl veya mutlak basınç sensörü ile basınç ölçümü.
- Basınç düşürücü ve fark basınç sensörü kullanarak bir akış hızının ölçülmesi
- Hidrostatik basınç kullanarak seviye ölçümü
- Diferansiyel basınç sensörü ile yoğunluk ölçümü
Basınç sensörleri çeşitli endüstriyel sistemlere entegre edilebilir ve bu sayede birçok farklı bağlamda kullanımları kolaylaşır.
Basınç sensörleri nasıl çalışır?
Ölçülen sıvının basıncı, bir bağlantı parçası ve ardından mekanik bir arayüz - paslanmaz çelikten veya başka bir asil malzemeden yapılmış bir ölçüm diyaframı - aracılığıyla dahili bir ölçüm bileşenine uygulanır. Elektronik ölçüm elemanı basıncı ham bir sinyale dönüştürür.
Bir basınç transmitteri nasıl çalışır?
Basınç sensörleri için her biri otomasyon, endüstriyel tesisler ve daha pek çok alandaki belirli uygulamalara göre uyarlanmış farklı teknolojiler, yöntemler, teknikler ve ölçüm ilkeleri bulunmaktadır.
- Le piezorezistif basınç sensörü metal bir membrana uygulanan kuvveti ölçer. İnce bir film üzerine uygulanan gerilim deforme olmasına neden olur ve basınç değişimini sıkıştırılamaz bir sıvı (yağ veya su) aracılığıyla iletir. Bu, piezorezistif bir silikon elemanı (Wheatstone köprüsü) deforme eder. Yarı iletkenler kullanan bu bileşen, deformasyonu omik bir değere dönüştüren değişken bir elektrik direncidir.
- Kapasitif basınç sensörü, paslanmaz çelik veya seramik metal bir membrana uygulanan kuvveti ölçer. Uygulanan basınç metal filmi deforme eder ve basınç değişimini sıkıştırılamaz bir ara sıvı (yağ veya su) aracılığıyla iletir. Bu, kapasitif bir silikon elemanı deforme eder. Bu bileşen, deformasyonu kapasitif bir değere dönüştüren değişken bir kapasitördür.
- Frekans rezonans transmitteri, ölçümün doğrusallığını tanımlamak için BFSL (Best Fit Straight Line) gibi özel terimler kullanır. Bu sensörler basınç değişimini salınım frekansında bir değişime dönüştürerek yüksek çözünürlük ve farklı uygulamalar için çeşitli çözümler sunar.
- Gerinim ölçer veya gerilim ölçer sensörü de benzer şekilde çalışır; ölçüm elemanından gelen sinyal daha sonra filtrelenir, yükseltilir, sıcaklık dengelenir ve analog bir sinyale dönüştürülür. Analog çıkış sinyali bir elektrik konnektörü aracılığıyla iletilerek hataları azaltır ve doğruluğu artırır.
- Basınç göstergeleri ise yerel basınç ölçümünü gösterir. Örneğin U-tüpü basınç göstergeleri, çeşitli nesneler ve ürünlerdeki yakınlık basıncının basit, doğrudan ölçümleri için sıklıkla kullanılır.
Basınç sensörünün yapısı
Bir basınç transmitterinin yapısı birkaç temel unsurdan oluşur. Bunlar arasında mekanik bir bağlantı, metal veya seramik bir diyafram ve kapasitif veya piezorezistif bir algılama elemanı bulunur.
Basınç değişimlerini iletmek için basınç ölçüm hücrelerine genellikle yağ olmak üzere bir dolum sıvısı entegre edilmiştir.
Elektronik sinyal koşullandırma ve amplifikasyon modülü toplanan bilgileri işler. Bu modül, diğer otomasyon sistemlerine bağlanmayı kolaylaştıran bir elektrik konektörüne bağlıdır.
Transmitter tipik olarak plastik veya metal bir muhafaza içinde paketlenir. Muhafaza seçenekleri arasında uygulamaya ve son ürün gereksinimlerine bağlı olarak alüminyum, paslanmaz çelik veya paslanmaz çelik bulunur.
Ölçümlerin okunmasında daha fazla kolaylık ve doğruluk için, isteğe bağlı olarak dijital bir gösterge eklenebilir. Bu seçenek, basınç bilgilerinin doğrudan gerçek zamanlı olarak görüntülenmesini sağlayarak kurulumun konumunu ve verimliliğini artırır.
Endüstriyel bir basınç sensöründen gelen çıkış sinyali nedir?
Bir basınç sensöründen gelen sinyal analog veya dijital olabilir. Analog sinyal genellikle 4-20mA akım, 0-10V gerilim veya 1-5V gerilim tipindedir. Çıkış sinyali, üretim sürecini etkilemek için kontrol ünitesine gönderilir.
4-20mA sinyali, çeşitli avantajları nedeniyle bu cihazlar tarafından yaygın olarak kullanılır.
İlk olarak, iletim hattından kaynaklanan sinyal kaybına karşı dayanıklıdır ve bu da doğru ölçümü garanti eder. Buna ek olarak, sensör ile ilgili sistem arasındaki mesafenin uzatılmasını sağlar. Buna ek olarak, akımın olmaması hat arızalarının tespit edilebileceği anlamına gelir ve sorun gidermeyi kolaylaştırır. 4-20mA sinyali ayrıca elektromanyetik parazitlere karşı daha az duyarlıdır ve bu da güvenilirliğini garanti eder. Son olarak, ekran, kontrolör ve kaydedici gibi çeşitli ekipmanlara güç sağlamak için bir döngü içinde kullanılabilir.
Dijital bir sinyal farklı iletişim protokolleri ile kullanılabilir - HART - Fieldbus - Profibus - Modbus. Bu protokoller ölçülen değeri iletir ve ayrıca basınç ölçüm cihazlarının yapılandırılmasını sağlar. Bu, akıllı elektronik transmitter veya SMART olarak bilinir. Bazı basınç sensörleri, çeşitli uluslararası onayların yanı sıra bir dizi özel doğruluk ve ölçüm aralığını kapsayan IO Link arayüzleri de sunar.
Aletlere dijital basınç göstergeleri takılabilir.
Endüstriyel basınç sensörünü nasıl seçerim?
Endüstriyel basınç transmitteri ölçülecek akışkana, basınç aralığına ve uygulama ve prosesin çalışma koşullarına göre seçilmelidir.
Basıncı ölçmek için, doğru basınç sensörünü seçme ve belirleme ile ilgili soruları yanıtlamak üzere biraz araştırma yapmanız gerekir:
- Ölçülecek sıvı örneğin: hava, gaz, HidrojenBir sıvı, buhar, su veya başka bir sıvı ve özellikleri (yoğunluk, viskozite, aşındırıcılık, vb.).
- Proses çalışma koşulları: ölçülecek basınç, statik basınç, proses sıcaklığı, korozyon riski, vb.
- Ölçüm türü: basınç ölçümü, basınç düşürücü bir cihaz ve delta-p diferansiyel basınç kullanarak akış ölçümü, hidrostatik basınç kullanarak seviye ölçümü, yoğunluk ölçümü vb.
- Ölçülecek basınç türü :
- Bağıl basınç
- Atmosferik basınç
- Mutlak basınç
- Diferansiyel basınç
- Barometrik basınç
- Bu basınç aralığı veya ölçüm aralığı
- Dinamikler veya menzil kabiliyeti
- Basınç ölçümünün doğruluğu
- Yanıt süresi
- Mekanik arayüz veya proses bağlantısı armatürü: vidalı bağlantı, flanş bağlantısı vb.
- Analog ve/veya dijital çıkış sinyali, kablolu veya kablosuz
- İklimsel ortam ve buna bağlı kısıtlamalar:
- Endüstriyel ortam, ilgili kısıtlamalar ve mevcut yönetmelikler:
Diferansiyel, mutlak veya bağıl basınç: farklı basınç sensörü türleri?
Bağıl basınç sensörleri prosesin basıncını atmosferik basınca göre ölçer. Atmosferik basınç, transmitterin içindeki bir referans boşluğu kullanılarak ölçülür. Yükseklik arttıkça bu basınç azalır.
Fark basınç sensörleri esnek bir diyaframla birbirine bağlanan iki ayrı hazne kullanır. Basınç diyaframın her iki tarafında ölçülür. Fark basınç (dp), bu iki basınç arasındaki basınç farkıdır - alçak basınç tarafındaki (BP veya LP) bir referans basınç ve yüksek basınç tarafındaki (HP) bir basınç. Bu fark basınç ölçüm cihazları borulardaki sıvı akışını ölçmek ve filtre tıkanmasını izlemek için kullanılır.
Mutlak basınç sensörleri bağıl basıncı mutlak vakum ile karşılaştırır. Mutlak basınç her zaman pozitiftir. Bu cihazın avantajı, bir vakum referans odası sayesinde atmosferik basınçtaki değişikliklerden arınmış olması ve bu nedenle daha doğru olmasıdır. Mutlak basınç, 1,013 bar eklenerek bağıl basınçtan ifade edilebilir, yani p. mutlak (bar abs.) = p. bağıl (bar) + 1,013.
Bir diyafram basınç sensörü, ölçülen proses sıvısını basınç hücresinden ayırır. Diyafram ve temas parçaları ölçülen akışkana dayanıklı bir malzemeden yapılır ve basınç hücresinin tabanına kaynaklanır.
Bir kılcal boru veya bağlantı manşonu, ayırma membranı ile basınç hücresi arasındaki bağlantıyı sağlar. Bu boşluk vakum altında gazdan arındırılmalı, ardından bir dolgu yağı ile doldurulmalı ve kapatılmalıdır. Ölçülen basınç diyaframın dış yüzeyine bir kuvvet uygular. Diyafram içe doğru esnedikçe, cihazın içindeki dolum sıvısını sıkıştırmaya çalışır.
Bu dolum sıvısı sıkıştırmaya direnç gösterecek şekilde tasarlanmıştır, böylece kuvvet doğrudan basınç ölçüm hücresine yönlendirilir. Bir diyafram contalı basınç transdüserinin tüm çalışması Blaise Pascal'ın prensibine dayanır.
Diyaframlı basınç sensörleri paslanmaz çelik, titanyum, Inconel, Hastelloy, Monel, Tantal ve Nikel gibi çeşitli malzemelerden üretilmektedir. Kullanılan malzemeler, endüstriyel basınç sensörünün tasarlandığı uygulama türüne ve sıcaklığa bağlıdır.
Ayırıcılı basınç sensörleri, yüksek sıcaklıklardaki sıvıların basıncını ölçmek için kullanılır.
- Çok değişkenli basınç transmiterleri
Çok değişkenli basınç sensörleri, fark basınç ölçümü, mutlak basınç ölçümü ve sıcaklık ölçümünü aynı sensörde birleştirir.
Bu ürünler özellikle kütle akış ölçümü için kullanılır.
Hidrostatik seviye sensörleri, tanklardaki veya fıçılardaki bir sıvının dolum seviyesini belirlemek için kullanılan ölçüm cihazlarıdır. Ölçüm prensibi, dolum sütununun yüksekliğinin bir fonksiyonu olarak bir sıvı tarafından uygulanan ağırlık olan hidrostatik basınca dayanır.
- Dalgıç basınç sensörleri
Bu hidrostatik basınç probları, bir tank veya rezervuardaki seviyeyi ölçmek için bir sıvıya daldırılabilir. Genellikle paslanmaz çelik bir diyaframla donatılmışlardır.
Bir basınç sensörünü nasıl kalibre edersiniz?
Endüstriyel basınç transmitterlerinin kullanım ömürleri boyunca doğru metrolojiyi sağlamak ve her zaman iyi çalışır durumda olduklarından emin olmak için periyodik olarak kalibre edilmeleri gerekir. doğruluğu etkileyen faktörlerden kaçının.
Kalibrasyon periyodu basınç sensörü üreticileri tarafından tanımlanır. Sıfır ve tam ölçek kalibre edilmelidir.
Fabrikada, çıkış sinyalinin doğrusallığını kontrol etmek için, doğruluk basınç aralığındaki birkaç noktada kontrol edilir.
Kalibrasyon, dönüştürücünün mekanik arayüzüne tanımlanmış bir referans basınç uygulanmasını, çıkış sinyalinin kontrol edilmesini ve ardından telafi uygulanmasını içerir. Sensör, harici bir ayar vidası, yerel bir dijital gösterge, bir programlama arayüzü veya programlama yazılımı kullanılarak kalibre edilebilir.
Çeşitli manipülasyonları gerçekleştirmek amacıyla, basınç transmitterini prosesten izole etmek için üzerine bir izolasyon vanası veya manifold monte edilmesi gerekebilir.
Yıllık kalibrasyonlarınız için basınç sensörlerinin kalibrasyonunda uzmanlaşmış bir şirkete başvurabilirsiniz.
Düzenli kalibrasyon, tutarlı sonuçları garanti etmek için basınç ölçümünün doğruluğunu sağlar.
Basınç göstergesini nasıl takabilirim?
Basınç transdüserleri, ölçüm cihazına veya basıncın ölçüleceği boru tesisatına mekanik bir bağlantı yoluyla takılabilir.
Prosesin basınç ve sıcaklık koşullarına bağlı olarak özel önlemler alınmalıdır.
Bu cihazdan gelen sinyal bir görüntüleme sistemine bağlanabilir (a endüstri̇yel di̇ji̇tal ekranAyrıca bir kontrol cihazını kontrol etmek ve bir prosesin basıncını düzenlemek için bir PLC'ye (basınç ölçüm otomasyon sistemi) bağlanabilir.
Yardıma ihtiyacınız varsa, ölçüm cihazınızı kurması ve devreye alması için profesyonel bir şirket çağırmanızı öneririz.
Bir basınç sensörünü nasıl test edersiniz?
Bir basınç sensörü, basınç sensörünün mekanik arayüzüne tanımlanmış bilinen bir basınç uygulayarak ve ölçülen analog çıkış sinyalini veya göstergede görüntülenen değeri kontrol ederek test edilebilir.
Cihazınız arızalıysa, bir uzmandan veya endüstriyel sensör üreticilerinden birinden sizin için tamir etmesini isteyebilirsiniz.
Bir basınç transmitterini nasıl yapılandırabilirim?
HART protokolüne sahip akıllı dijital cihazlar yapılandırılabilir:
Basınç sensörlerinin uygulamaları nelerdir?
Anlamak proses endüstri̇leri̇nde neden basinç ölçümü yapilir? güvenliği sağlamak, süreç kontrolünü optimize etmek, enerji verimliliğini artırmak ve bitmiş ürünlerin kalitesini korumak için önemlidir.
Basınç transmitterleri çok çeşitli endüstriyel uygulamalarda kullanılır.
Bu cihaz birkaç bin milibara kadar olan basınçları algılayabilir. Bu nedenle, üretim hatlarının ve makinelerin otomasyonu için çok çeşitli endüstrilerde gereklidir. Basınçlı hava basıncı, su basıncı, buhar basıncı ve gaz basıncının tümü ölçülebilir.
Örneğin, uygulamalar arasında bir borudaki sıvı akışının, gaz akışının veya buhar akışının diferansiyel basınç ve orifis ölçümü, filtre izleme, bir tanktaki bir sıvının yıkama diyafram sensörü ile seviye ölçümü, sıvı yoğunluğu ölçümü veya bağıl basınç ölçümü yer alır.
Sektörünüze bağlı olarak, uygulamanız ve endüstriyel ortamınızın kısıtlamaları için doğru ölçüm cihazını seçmeniz gerekir.
Basınç sensörlerinin avantajları ve dezavantajları nelerdir?
Basınç sensörlerinin avantajları
- Hassasiyet ve güvenilirlik: Basınç sensörleri, endüstriyel uygulamalar için gerekli olan son derece hassas ölçümler sağlar. Gazların veya sıvıların basıncı hakkında kesin bilgi sağlayarak üretkenliği artırır ve maliyetleri azaltırlar.
- Aşırı koşullara dayanıklılık: Basınçlı havayla karşılaşılanlar gibi yüksek sıcaklıklarda veya aşındırıcı ortamlarda bile bu sensörler olağanüstü güvenilirlik ve doğrulukla çalışır.
- Dayanıklılık ve sağlamlık: Paslanmaz çelik veya alüminyum muhafazalara yerleştirilen basınç sensörleri şok, titreşim ve zorlu ortamlara karşı dayanıklıdır. Sık bakım gerektirmezler ve uzun ömürlü olacak şekilde tasarlanmışlardır.
- Kullanım esnekliği: Çeşitli tasarım ve teknolojilerde mevcut olan bu sensörler, vakum ve negatif basınç uygulamaları da dahil olmak üzere çok çeşitli basınç ölçüm aralıklarını kapsar. Esneklikleri, onları çok çeşitli endüstriler için uygun hale getirir.
- Kolay kurulum: Çok çeşitli bağlantı parçaları ve konektörler sayesinde, basınç sensörleri otomasyon sistemlerine hızlı ve kolay bir şekilde entegre edilebilir ve kurulum hatalarını en aza indirir.
- Aşırı yük direnci: Basınç sensörleri, aşırı yüke karşı yüksek dirençleri sayesinde, hızla kapanan vanalar tarafından üretilenler gibi aşırı basınç piklerine dayanabilir.
Basınç sensörlerinin dezavantajları
- İlk maliyet: Yüksek hassasiyetli, yüksek kaliteli basınç sensörlerini edinmenin maliyeti yüksek olabilir ve bu da bazı şirketler için önemli bir yatırım anlamına gelebilir.
- Parazitlere karşı hassasiyet: Yarı iletken kullanan sensörler elektromanyetik parazitlere karşı hassas olabilir ve bu da doğruluklarını etkileyebilir.
- Kurulum karmaşıklığı: Birçok sensör kolay kurulum için tasarlanmış olsa da, bazı karmaşık uygulamalar optimum çalışmayı sağlamak için özel teknik beceriler gerektirebilir.
- Belirli koşullar altında bakım: Bazı kurulumlarda, özellikle çevresel koşulların aşırı olduğu durumlarda, sensörün performansının devamlılığını sağlamak için düzenli bakım gerekebilir.
Doğru basınç göstergesini nasıl seçerim?
Süreçlerinizin ve sistemlerinizin beklendiği gibi çalıştığından ve beklenen sonuçları verdiğinden emin olmak için şunları yapmalısınız basınç ölçüm hatalarını önleyinuzmanları Fuji Electric, Fransız endüstriyel basınç sensörleri üreticisiSize rehberlik edecek ve en zorlu uygulamalarınız için tasarlanmış bir basınç ölçümü sunacaklardır.
Basınç ölçümü doğaçlama yapılamaz!
Basınç ölçümü, enstrümantasyon sektöründeki profesyonellerin hizmetlerini gerektirir.
Fuji Electric basınç transdüserleri, yüksek teknolojisi, basınç ölçüm hassasiyeti, geniş ölçüm aralığı, uzun vadeli kararlılığı, yapı kalitesi, güvenilirliği, dayanıklılığı, teknik desteği, kolay iade politikası ve müşterilere hızlı teslimat hizmeti ile ünlüdür.