ابزار دقیق (Instrumentation) چیست؟
ابزار دقیق شاخه‌ای از مهندسی است که به اندازه‌گیری، کنترل و نظارت بر کمیت‌های فیزیکی و شیمیایی در سیستم‌های صنعتی و تحقیقاتی می‌پردازد. این کمیت‌ها می‌توانند شامل دما، فشار، جریان، سطح، رطوبت، غلظت گازها، ولتاژ، جریان الکتریکی و بسیاری دیگر باشند.
ابزار دقیق در صنایع مختلف مانند نفت و گاز، پتروشیمی، نیروگاه‌ها، صنایع غذایی، داروسازی، خودروسازی و پزشکی کاربرد دارد.
اجزای اصلی ابزار دقیق
ابزار دقیق شامل سه بخش اصلی است:
۱. حسگرها (Sensors) / مبدل‌ها (Transducers)
این تجهیزات وظیفه اندازه‌گیری کمیت‌های فیزیکی و تبدیل آن‌ها به سیگنال الکتریکی یا مکانیکی را دارند.
- مثال‌ها:
- ترموکوپل (Thermocouple) ➝ اندازه‌گیری دما
- سنسور فشار (Pressure Transmitter) ➝ اندازه‌گیری فشار
- فلومتر (Flow Meter) ➝ اندازه‌گیری جریان سیال
- لول متر (Level Transmitter) ➝ اندازه‌گیری سطح مایعات
۲. سیستم‌های کنترل (Control Systems)
این سیستم‌ها داده‌های دریافتی از حسگرها را پردازش کرده و دستورات مناسب را به عملگرها ارسال می‌کنند.
- انواع سیستم‌های کنترل:
- کنترلرهای منطقی برنامه‌پذیر (PLC)
- سیستم‌های کنترل توزیع‌شده (DCS)
- کنترل‌کننده‌های حلقه بسته مانند PID Controller
۳. عملگرها (Actuators)
این تجهیزات بر اساس دستورات کنترلر عمل کرده و وضعیت سیستم را تنظیم می‌کنند.
- مثال‌ها:
- شیرهای کنترلی (Control Valves) ➝ تنظیم میزان جریان سیال
- موتورهای الکتریکی (Electric Motors) ➝ تغییر سرعت و موقعیت
- سیلندرهای هیدرولیکی و پنوماتیکی ➝ ایجاد حرکت خطی در سیستم‌ها
انواع ابزار دقیق بر اساس کاربرد
۱. ابزار دقیق اندازه‌گیری دما:
- ترموکوپل (Thermocouple)
- ترمیستور (Thermistor)
- RTD (Resistance Temperature Detector)
۲. ابزار دقیق اندازه‌گیری فشار:
- ترانسمیتر فشار (Pressure Transmitter)
- گیج فشار (Pressure Gauge)
- سوئیچ فشار (Pressure Switch)
۳. ابزار دقیق اندازه‌گیری جریان:
- فلومترهای الکترومغناطیسی
- فلومترهای آلتراسونیک
- فلومتر ونتوری
- ابزار دقیق اندازه‌گیری سطح مایعات:
- لول ترانسمیتر اولتراسونیک
- لول ترانسمیتر راداری
- لول ترانسمیتر خازنی
سیستم‌های کنترلی در ابزار دقیق
در سیستم‌های صنعتی، ابزار دقیق در دو نوع کلی کنترل حلقه باز (Open Loop Control) و کنترل حلقه بسته (Closed Loop Control) به کار می‌رود.
۱. کنترل حلقه باز (Open Loop)
- سیستم بدون بازخورد است و خروجی اندازه‌گیری نمی‌شود.
- مثال: هیتر برقی که بدون توجه به دمای محیط کار می‌کند.
۲. کنترل حلقه بسته (Closed Loop)
- سیستم دارای بازخورد است و خروجی به طور مداوم اندازه‌گیری و تنظیم می‌شود.
- مثال: ترموستات که دمای محیط را بررسی کرده و هیتر را خاموش یا روشن می‌کند.
مزایای استفاده از ابزار دقیق در صنعت
✅ افزایش دقت و کیفیت در فرآیندهای تولید
✅ کاهش مصرف انرژی و افزایش بهره‌وری
✅ بهبود ایمنی و کاهش خطرات محیطی
✅ کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری
✅ امکان کنترل و نظارت از راه دور
نتیجه‌گیری
ابزار دقیق نقش حیاتی در صنایع مدرن ایفا می‌کند و با استفاده از حسگرها، سیستم‌های کنترلی و عملگرها، امکان کنترل دقیق فرآیندهای صنعتی را فراهم می‌آورد. این فناوری به بهینه‌سازی تولید، افزایش ایمنی و کاهش هزینه‌ها کمک می‌کند.
سرفصل ها:
- تاریخچه ي اتوماسیون و اجزاء سیستم هاي کنترل
- تاریخچه ي اتوماسیون
- روند پیشرفت سیستم هاي کنترل مدرن
- اجزاء کنترل
- اندازه گیرها
- کنترل کننده
- محرك ها
- مشخصات دستگاه هاي اندازه گیري ابزار دقیق
- روش هاي اندازه گیري فشار
- تعریف فشار
- مفهوم فشار
- واحدهاي فشار
- انواع فشار
- روش هاي اندازه گیري فشار
- مانومتر
- بوردن تیوب
- انواع بوردن تیوب
- دیافراگم
- کپسولی
- دمنده
- ترانسمیتر فشار
- سوییچ فشار
- اندازه گیرهاي الکتریکی فشار
- استرین گیج ها
- اندازه گیرهاي ظرفیتی فشار
- اندازه گیرهاي پیزو الکتریکی فشار
- روش هاي اندازه گیري دما
- دما
- تعریف دما
- واحدهاي دما
- روش هاي اندازه گیري دما
- دماسنج هاي شیشه اي
- ترموکوپل
- مقاومت حرارت
- ترمیستور
- بی متال
- سیستم هاي گرمایی پر شده
- روش هاي اندازه گیري سطح، فاصله و ارتعاشات
- روش هاي اندازه گیري سطح
- ارتفاع سنج شیشه اي
- ارتفاع سنج شناوري
- ارتفاع سنج غوطه وري
- ارتفاع سنج حبابی
- ارتفاع سنج اختلاف فشاري
- ارتفاع سنج اولتراسونیک
- ارتفاع سنج راداري
- ارتفاع سنج خازنی
- ارتفاع سنج سروو موتوري
- سوییچ هاي حساس به سطح
- اندازه گیري ارتعاشات و فاصله
- ترانسدیوسر پراکسی میتري
- تئوري اندازه گیري
- روش هاي اندازه گیري جریان سیالات
- جریان سیالات
- روش هاي اندازه گیري جریان سیالات
- اندازه گیري به روش اختلاف فشار
- روتامتر
- فلومتر مغناطیسی
- فلومتر توربینی
- موارد کاربرد کنتورهاي توربینی
- اجزاء کنتور توربینی
- تبدیل حجم به کمیت (جرم، حجم استاندارد)
- رنج پذیري
- وابستگی به عدد رینولدز
- جریان سنج هاي اولتراسونیک
- ترنسدیوسرها
- فلومتر جابجائی مثبت
- فلومتر جرمی
- فلومتر لوله ي پیتوت
- فلومتر ورتکس
- فلومتر حرارت
- روش هاي انتقال سیگنال در سطح فیلد
- روش انتقال سیگنال نیوماتیک
- روش انتقال سیگنال جریانی
- روش تکنولوژي HART