ترانسمیتر فشار، فشار را به سیگنال خروجی الکتریکی تبدیل میکند. سیگنال الکتریکی میتواند دیجیتال یا آنالوگ باشد و توسط دستگاههای دیگر مانند کنترلکنندهها، آلارمها و سایر سیستمهای حلقه بسته استفاده میشود. ترانسمیترهای فشار بهطور گسترده در طیف وسیعی از کاربردهای مسکونی و تجاری مانند HVAC (گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع)، پمپها، وسایل نقلیه، هواپیما و غیره که در آن اندازهگیری فشار مورد نیاز است؛ استفاده میشود. آنها همچنین به عنوان سنسور فشار یا ترانسمیتر فشار نامیده میشوند.
ترانسمیتر فشار از یک عنصر حساس به فشار، مانند دیافراگم، با مساحت ثابت تشکیل شدهاست. فشار مایع باعث انحراف دیافراگم میشود. ترانسمیتر فشار نیز از یک عنصر انتقال تشکیل شدهاست. این عنصر انتقال، انحراف حس شده توسط دیافراگم را به سیگنال خروجی الکتریکی تبدیل میکند. این سیگنال متناسب با تغییر فشار افزایش یا کاهش خواهد یافت. بنابراین، کالیبراسیون ترانسمیتر فشار برای اطمینان از اینکه فشار در محدوده مشخصات است، حیاتی است.
ترانسمیتر فشار برای تولید سیگنال الکتریکی به منبع تغذیه نیاز دارد. سیگنال معمولا ۴-۲۰ میلیآمپر یا ۰-۱۰ ولت DC است. برخی از سیستمها ممکن است از ترکیبی از برق AC و DC استفاده کنند. سیگنال ۴-۲۰ میلیآمپر یک استاندارد پرکاربرد در صنعت است. از پیکربندی ۲ سیمه استفاده میکند در حالی که خروجی ولتاژ DC از پیکربندی ۳ سیمه استفاده میکند. سیگنال ۴-۲۰ میلیآمپر را میتوان در فواصل طولانی استفاده کرد و نسبت به سیگنال DC حساسیت کمتری به تداخل دارد.
ترانسمیتر فشار نباید با سوییچ فشار اشتباه گرفته شود. سوییچ فشار وسیلهای است که با رسیدن به فشار مایع از پیش تعیین شده، یک تماس الکتریکی را به کار میاندازد.
انواع مختلفی از ترانسمیترهای فشار بر اساس فناوری اندازهگیری آنها وجود دارد. انواع اصلی آن عبارتند از:
این ترانسمیترها برای اندازهگیری فشارهای فوق العاده بالا و پایین و همچنین اختلاف فشار مناسب هستند. اختلاف فشار بین هر دو نقطه داده شدهاست. ترانسمیتر حاوی یک عنصر حسگر، یک دیافراگم است. هرگونه تغییر شکل دیافراگم باعث تغییر در مقاومت استرین گیجها میشود. بهطور معمول، ۴ گیج در پل ویتستون برای به حداکثر رساندن حساسیت ترانسمیتر استفاده میشود. این تغییر مقاومت به یک سیگنال خروجی قابل استفاده تبدیل میشود.
ترانسمیترهای فشار خازنی با تشخیص تغییرات در ظرفیت الکتریکی ناشی از حرکت دیافراگم، فشار را اندازهگیری میکنند. دارای دو صفحه خازن، یک دیافراگم و یک الکترود است که روی یک سطح بدون فشار، ثابت شدهاست. این صفحات در فاصله مشخصی از یکدیگر قرار دارند و تغییر فشار باعث افزایش یا کاهش شکاف بین این صفحات میشود. این تغییر در ظرفیت، به یک سیگنال قابل استفاده تبدیل میشود. بسته به کاربرد، این ترانسمیتر میتواند فشار مطلق، گیج یا اختلاف فشار را اندازهگیری کند.
این نوع ترانسمیتر از یک پتانسیومتر دقیق تشکیل شدهاست. پتانسیومتر از یک وایپر متصل به عنصر حساس به فشار مانند دیافراگم تشکیل شدهاست. انحراف روی این عنصر موقعیت وایپر را تغییر میدهد. مقدار مقاومت بین وایپر و یک انتهای پتانسیومتر تغییر میکند. این مقدار، اندازهی فشار اعمال شده، است.
ترانسمیترهای فشار سیم رزونانس دارای یک سیم ارتعاشی هستند که در یک دیافراگم قرار دارد. نوسانگر الکترونیکی، سیم را در حال ارتعاش نگه می دارد. با تغییر فشار در دیافراگم، کشش سیم را تحت تاثیر قرار میدهد و فرکانس رزونانس را تغییر میدهد. این فرکانس را میتوان توسط مدارهای شمارنده دیجیتال حس کرد و به سیگنال الکتریکی تبدیل کرد.
ترانسمیترهای فشار القایی با استفاده از اصل القای الکترومغناطیسی کار میکنند. ترانسمیتر دارای یک دیافراگم است که به یک هسته فرومغناطیسی متصل است. انحراف جزیی دیافراگم باعث حرکت خطی در هسته فرومغناطیسی و باعث القای جریان میشود. حرکت هسته در اثر تغییر فشار، جریان القایی را تغییر میدهد. این تغییر در جریان به یک سیگنال قابل استفاده تبدیل میشود.
ترانسمیترهای فشار پیزوالکتریک از کریستال کوارتز یا مواد سرامیکی برای تولید بار الکتریکی در هنگام فشار استفاده میکنند. این بار الکتریکی که به صورت ولتاژ اندازهگیری میشود، متناسب با تغییر فشار است. این ترانسمیتر بسیار حساس و در پاسخگویی بسیار سریع است.
هنگام انتخاب، معیارهای زیر را در نظر بگیرید:
۱. نوع سیال: نوع سیال باید با دیافراگم ترانسمیتر سازگار باشد. برخی از انواع سیالهای رایج عبارتند از:
۲. بدنه و مواد مهر و موم: بدنه و مواد مهر و موم ترانسمیتر باید از نظر شیمیایی با محیط کاربردی سازگار باشد. فولاد ضد زنگ متداول ترین مواد مورد استفاده برای بدنه است که استحکام مواد بالا و سازگاری بیشتر با سیالات خنثی و خورنده را فراهم میکند. مواد مهر و موم رایج عبارتند از لاستیک نیتریل بوتادین (NBR)، ویتون (FKM) و الاستومرها.
۳. دما: دمای شدید ممکن است عملکرد ترانسمیتر را محدود کند. بنابراین، اطمینان حاصل کنید که ترانسمیتر فشار در محدوده دمایی عملیاتی، قرار دارد.
۴. فشار: ترانسمیتر باید بتواند محدوده فشار عملیاتی و همچنین فشار بیش از حد را برای کاربرد تحمل کند. ترانسمیترهای فشار بالا با طراحی ویژه برای کاربردهای فشار شدید در دسترس هستند.
۵. نوع ترانسمیتر: ترانسمیترهای فشار خازنی و رزونانسی برای فشار مطلق و گیج (نسبی) مناسب هستند. ترانسمیتر استرین گیج برای استفاده به عنوان ترانسمیتر اختلاف فشار مناسب است.
۶. هیسترزیس: هیسترزیس توانایی ترانسمیتر برای تولید خروجی یکسان وقتی که افزایش و کاهش فشار یکسان، متوالی اعمال میشود. برای هیسترزیس کم، یک سنسور فشار خازنی توصیه میشود.
۷. تکرارپذیری: تکرارپذیری، توانایی ترانسمیتر فشار برای تولید خروجی یکسان در فشار یکسان است. بهطور کلی از ۰.۵٪ تا ۰.۰۵٪ متغیر است. انتخاب ترانسمیتر به دقت مورد نظر برنامه بستگی دارد.
۸. تاییدیهها: ترانسمیترهای فشار ممکن است برای کار در شرایط محیطی خاص به تاییدیهها یا گواهینامهها نیاز داشته باشند.
ترانسمیترهای فشار در طیف گستردهای از کاربردهای مسکونی و تجاری که نیاز به اندازهگیری فشار دارند استفاده میشوند. بنابراین، بسته به سیال، ترانسمیتر فشار هوا، ترانسمیتر فشار مایع و ترانسمیتر فشار گاز وجود دارد. برخی از کاربردهای معمول سنسور فشار الکترونیکی عبارتند از: