مهندسی ابزار دقیق چیست؟

ابزار دقیق رشته‌ ای میان رشته‌ ای است که با اندازه گیری کمیت‌ های فیزیکی (فشار، دما، سطح مواد در مخارن و فلو) و کنترل آنها سرو کار دارد. این رشته زیر شاخه مهندسی کنترل می‌ باشد که نسبت به خود رشته کنترل دارای جنبه‌ های عملی بیشتری است و جذابیت بیشتری برای کار ایجاد می‌ کند. این رشته به دلیل وجود سنسورهای الکتریکی با رشته برق و الکترونیک ارتباط بسیار نزدیکی دارد.

اما موضوع اصلی کنترل وابستگی شدیدی به حسگرها دارد.
این گرایش بطور گسترده به طراحی و کنترل سیستم های صنعتی می پردازد. سنسورها، ترانسمیتر ها، دستگاه های اندازه گیری و کنترل کننده های نوین نقش بسیار پر اهمیتی در این گرایش دارند. این گرایش در مقایسه با دیگر گرایش های مهندسی برق بیشتر عملی بوده و از بازار کار بهتری برخوردار است.

سنسور در دستگاه های اندازه گیری

سنسور ابزاری است که در همه دستگاه های اندازه‌ گیری وجود دارد و وظیفه تبدیل یک کمیت فیزیکی به یک سیگنال الکتریکی را در تجهیزات الکترونیکی و یا تبدیل کمیت فیزیکی به یک سیگنال نیوماتیکی در تجهیزات نیوماتیکی را دارد. انواع دستگاه های اندازه‌گیری دارای سنسور یا حس کننده‌ های متفاوتی هستند که کمیت‌ هایی مانند دما، فشار، دبی و غیره را اندازه‌ گیری می‌ کنند. این سنسورها بر حسب نوع عملکرد، دارای خروجی‌ های متفاوتی از قبیل مقاومت، ظرفیت الکتریکی، جابجایی و غیره است.

تاپیر ترانسدیوسر در تجهیزات اندازه گیری

یک ترانسدیوسر (مبدل) بنا به تعریف، وسیله ای است که سیگنال الکتریکی حاصله از سنسور را تبدیل به یک سیگنال الکتریکی استاندارد (ولتاژ 5، جریان 20-4 میلی امپر) می کند، یعنی اگر یک سنسور فشار همراه یک ترانسدیوسر باشد، سنسور، پارامتر فشار را اندازه می گیرد و مقدار تعیین شده را به ترانسدیوسر تحویل می دهد، سپس ترانسدیوسر آن را به یک سیگنال الکتریکی قابل درک برای کنترلر و صد البته قابل ارسال توسط سیم های فلزی، تبدیل می کند. بنابراین همواره خروجی یک ترانسدیوسر، سیگنال الکتریکی است که در سمت دیگر خط می تواند مشخصه ها و پارامترهای الکتریکی نظیر ولتاژ، جریان و فرکانس را تغییر دهد، البته به این نکته باید توجه داشت که سنسور انتخاب شده باید از نوع سنسورهای مبدل پارامترهای فیزیکی به الکتریکی باشد و بتواند مثل دمای اندازه گیری شده را به یک سیگنال بسیار ضعیف تبدیل کند که در مرحله بعدی وارد ترانسدیوسر شده و سپس به مدارهای الکترونیکی تحویل داده خواهد شد.

ترانسمیتر در اندازه گیری

ترانسمیتر از ترکیب دو واژه TRANSFER+METER گرفته شده است. یعنی تجهیزی که بتواند یک کمیت فیزیکی را اندازه گیری کرده (METERING) و آن را به مکانی دورتر مثل اتاق کنترل انتقال (TRANSFER) دهد. می تواند نیوماتیکی و یا الکترونیکی باشد. در هر دو مورد، سیگنال ارسالی استاندارد بوده و برای تجهیزاتی که در LOOP کنترل قرار دارند قابل فهم می باشد. در نوع الکترونیکی جریان 20-4 میلی امپر و در نوع نیوماتیکی فشار هوای 15-3 (PSI) از سوی TRANSMITTER به کنترلرهای الکترونیکی و نیوماتیکی ارسال می شود.

کنترلر

کنترلر یا کنترل کننده ها مغز متفکر سیستم های کنترلی می باشند. خروجی‌ها یا سیگنال های اندازه گیری توسط ترانسمیتر به کنترلر، انتقال می ‌یابند تا کنترلر به کمک این اطلاعات و براساس تابعی که برای آن تعریف شده است، تصمیمات لازم برای عکس العمل مورد نیاز را بگیرد. کنترل کننده با مقایسه سیگنال اندازهی گیری با مقدار مطلوب و انجام محاسبات لازم، مقادیر متغیرهای تنظیم شونده را تعیین می کند. ورودی کنترل کننده سنسورها و ترانسمیترها و غیره. و خروجی کنترل کننده ها کنترل ولوها و موتورها و غیره می باشد.

عنصر نهایی کنترل

تصمیمات گرفته شده توسط کنترلر، به وسیله عنصر نهایی کنترل به اجرا گذاشته می شود. این المان آخرین عضو یک حلقه کنترل می باشد. در فرآیندهای شیمیایی معمولاً عنصر نهایی کنترل یک شیر می باشد.

محرک های دستگاه ی اندازه گیری

زمانی که در یک سیستم کنترل، عضو کنترل نهایی یک شیر باشد، امکان انتقال مستقیم فرمان به آن وجود ندارد. به همین علت از دستگاهی که به آن محرک یا Actuator گفته می‌شود، استفاده می‌کنند تا فرمان ارسالی از کنترلر را دریافت نموده و موجب به حرکت درآمدن بندآور شیر شود. به عبارت دیگر وظیفه مهم محرک، تامین انرژی لازم برای به حرکت درآوردن بندآور شیر می‌باشد. این انرژی می تواند از یک منبع انرژی الکتریکی و یا هوای فشرده مداری نیوماتیکی باشد.

ثبت کننده ها و نمایشگرها

ثبت کننده ها و نمایشگرها از دیگر اجزاء یک سیستم کنترل می باشند. ثبت کننده ها تجهیزاتی هستند که به منظور ثبت تغییرات و رفتار فرآیندها در طول شبانه روز استفاده می شوند.