تفاوت ترنسدیوسر، ترنسمیتر فشار و سوئیچ فشار

مقدمه:

در سیستم‌های صنعتی و کنترل فرایند، اندازه‌گیری و کنترل فشار نقش بسیار مهمی دارد. برای این منظور از تجهیزاتی مانند ترنسدیوسر فشار، ترنسمیتر فشار و سوئیچ فشار استفاده می‌شود که هر کدام کاربرد خاصی دارند.

گرچه این سه وسیله همگی با “فشار” سر و کار دارند، اما از نظر ساختار، عملکرد، نوع خروجی و کاربرد با یکدیگر متفاوت‌اند.

1⃣ ترنسدیوسر فشار (Pressure Transducer)

تعریف:

ترنسدیوسر وسیله‌ای است که انرژی را از یک شکل به شکل دیگر تبدیل می‌کند. در مورد فشار، ترنسدیوسر فشار نیروی مکانیکی حاصل از فشار سیال را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند.

نحوه عملکرد

درون ترنسدیوسر، معمولاً از یک سنسور پیزوالکتریک یا استرین گیج (Strain Gauge) استفاده می‌شود که با تغییر فشار، مقاومت یا ولتاژ آن تغییر می‌کند. این تغییر مستقیماً به صورت خروجی ولتاژی (مثلاً 0–100 mV) یا جریان ضعیف ارائه می‌شود.

نوع خروجی

ولتاژ: 0–100 میلی ولت ، 0–5 V یا 0–10 V

گاهی جریان: 4–20 mA (در مدل‌های خاص)

کاربردها:

در سیستم‌های الکترونیکی دقیق

برای اندازه‌گیری مستقیم فشار در آزمایشگاه‌ها

کاربردهای خودرویی و هیدرولیکی

2⃣ ترنسمیتر فشار (Pressure Transmitter)

تعریف:

ترنسمیتر فشار در واقع ترنسدیوسری است که به مدار الکترونیکی تقویت و تبدیل سیگنال مجهز شده است. وظیفه آن تبدیل فشار به سیگنال استاندارد صنعتی (مثلاً 4–20 mA یا 0–10 V ) است که بتواند در فواصل طولانی بدون افت کیفیت انتقال یابد. همچنین قابلیت سفارشی سازی در جنس هسته و بدنه ، نوع خروجی و حتی نوع اتصالات مکانیکی و الکتریکی است.

نحوه عملکرد:

ترنسمیتر از سه بخش تشکیل می‌شود:

ترنسدیوسر (Transducer) برای تبدیل فشار به سیگنال خام

مدار تقویت‌کننده و مبدل سیگنال

مدار کالیبراسیون و جبران دما

نوع خروجی:

1-جریان: 4–20 mA (رایج‌ترین)

دلایل استفاده از خروجی 4–20 میلی‌آمپر:

مقاوم در برابر نویز و افت ولتاژ → برای انتقال سیگنال در فواصل طولانی عالی است.

تشخیص قطع سیم → جریان صفر (0 mA) یعنی خطا یا قطع مدار.

تغذیه از حلقه (Loop Powered) → نیازی به منبع تغذیه جداگانه ندارد.

استاندارد صنعتی جهانی → سازگار با تمام PLCها و تجهیزات کنترلی.

دقت و پایداری بالا → جریان مستقل از مقاومت کابل است.

2-ولتاژ: 0–10 ولت، 0-5 ولت، 0-4.5 ولت

3-دیجیتال:

مدل اول: HART (Highway Addressable Remote Transducer)

HART در اصل روی همان سیگنال 4–20 mA سوار می‌شود (Hybrid).

یعنی:

سیگنال 4–20 mA → مقدار فشار را منتقل می‌کند.

سیگنال دیجیتال → اطلاعات جانبی (مثل دما، شماره سریال، خطا و…) را روی همان خط ارسال می‌کند.

ویژگی‌ها:

دوطرفه (Bidirectional) است.

نیاز به سیم‌کشی اضافه ندارد.

برای تنظیم یا مانیتورینگ از HART Communicator استفاده می‌شود.

کاربرد:

در اکثر ترنسمیترهای هوشمند (Smart Transmitters) موجود است.

مدل دوم : Profibus (Process Field Bus) :

Profibus یک پروتکل کاملاً دیجیتال است (بر پایه‌ی RS-485).

یعنی دیگر سیگنال آنالوگ وجود ندارد؛ تمام داده‌ها به صورت دیجیتال بین تجهیزات و کنترلر (مثل PLC) رد و بدل می‌شود.

ویژگی‌ها:

سرعت بالا (تا چند مگابیت بر ثانیه)

امکان اتصال چندین دستگاه روی یک شبکه (Bus)

پشتیبانی از ساختار دستگاه‌های هوشمند میدانی (Field Devices)

دو نوع اصلی:

Profibus-DP → برای اتوماسیون و PLCها

Profibus-PA → برای فرایندهای صنعتی (Process Automation) و محیط‌های ضد انفجار

مدل سوم : Modbus

Modbus یکی از ساده‌ترین و قدیمی‌ترین پروتکل‌های دیجیتال صنعتی است.

روی بستر RS-485 یا TCP/IP (شبکه اترنت) کار می‌کند.

ویژگی‌ها:

ساختار Master/Slave دارد (کنترلر = Master، سنسورها = Slave).

پیام‌ها ساده و متنی هستند.

سازگاری بسیار بالا بین برندها (Open Protocol).

کاربرد:

در بسیاری از PLCها، ترنسمیترها و سیستم‌های مانیتورینگ استفاده می‌شود (مخصوصاً Modbus RTU و Modbus TCP).

در سیستم‌های کنترلی PLC و DCS

خطوط لوله و مخازن صنعتی

پایش و کنترل فشار در نیروگاه‌ها و پتروشیمی‌ها

ویژگی مهم:

برخلاف ترنسدیوسر، ترنسمیتر دارای الکترونیک پردازش سیگنال است و می‌تواند خروجی پایدار و استاندارد برای ارسال به اتاق کنترل فراهم کند.

3⃣ سوئیچ فشار (Pressure Switch)

تعریف:

سوئیچ فشار ابزاری غیردیجیتال و مکانیکی یا الکترونیکی است که زمانی که فشار از حد تنظیم‌شده (Set Point) عبور کند، مدار الکتریکی را قطع یا وصل می‌کند.

نحوه عملکرد

دارای یک دیافراگم یا پیستون است که در اثر افزایش یا کاهش فشار حرکت کرده و باعث تغییر وضعیت یک کنتاکت الکتریکی می‌شود.

نوع خروجی

سیگنال قطع/وصل (On/Off)

بدون خروجی آنالوگ یا پیوسته

کاربرد

حفاظت از پمپ‌ها و کمپرسورها در برابر فشار بیش از حد

هشداردهنده فشار بالا یا پایین

سیستم‌های ایمنی و اضطراری

جمع‌بندی

به طور خلاصه:

ترنسدیوسر فقط فشار را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند.

ترنسمیتر همان ترنسدیوسر است به‌علاوه‌ی مدارهای پردازش، برای ارسال سیگنال دقیق و استاندارد.

سوئیچ فشار صرفاً یک تجهیز حفاظتی است که در نقطه‌ای مشخص عمل قطع/وصل انجام می‌دهد و مقدار فشار را نمایش نمی‌دهد.