ما هو حسّاس الضغط
يحوّل حسّاس الضغط في أنبوب، أو أسطوانة، أو وعاء، إلى إشارة كهربائية تقرأها الآلة. ففي وحدة القدرة الهيدروليكية، أو الخط الهوائي، أو منصّة المضخّات، أو منضدة الاختبار، هو العنصر الذي يُعلم نظام التحكم ماذا يفعل المائع، بدل أن يُترك الأمر لمشغّل يقرأ مؤشّرًا.
ويغطّي هذا اللفظ شيئين يفصلهما الكتالوج كثيرًا ولا تفصلهما المنشأة أبدًا. فعنصر الاستشعار وحده يُنتج إشارة صغيرة تحتاج تكييفًا قبل أن يستطيع أحد قراءتها، والمُرسل يجمع العنصر إلى إلكترونيات تضخّمه وتجعل العلاقة فيه خطية وتعوّض حرارته، مع مرحلة خرج تقود إشارة معيارية. ومعظم ما يُباع لتجهيز الآلات هو النوع الثاني، ولهذا يُستعمل اللفظان واحدًا مكان الآخر في الممارسة.
ويدور الاختيار للآلة على أربعة أسئلة: ما الذي يجب أن تتحمّله تقنية الاستشعار، وأي مرجع يُقاس إليه الضغط، وأي خرج يأخذه نظام التحكم، وأي وصلية عملية يوفّرها المنفذ الموجود فعلًا. وآخر هذه الأسئلة هو القيد الثابت غالبًا، لأن المنفذ لا يُبدَّل بسهولة الحسّاس.
كيفية قياس حسّاس الضغط
ثلاث تقنيات تستأثر بأكثر حسّاسات الضغط المركَّبة على الآلات، وهي تختلف فيما تفشل فيه. فالعنصر الكهربائي الانفعالي حاجز سيليكون فيه شبكة مقاومات منشورة: حسّاس، قليل الكلفة، ملائم للغازات الجافة النظيفة وللضغوط المتوسّطة، وهو التقنية وراء أكثر المرسلات رخصًا. ومقياس الانفعال الغشائي الرقيق يودِع المقياس على حاجز فولاذي مباشرة، فيُعطي عنصرًا متينًا للضغوط الأعلى وللمهام الهيدروليكية مع مقاومة أفضل لدفّات الضغط. أما العنصر السعوي فيقيس انحناء الحاجز مقابل لوح ثابت، ويُختار حيث كان الاستقرار، والنسبة بين أدنى المدى وأقصاه، أهمّ من الكلفة.
وتعويض درجة الحرارة هو الفصل بين عنصر وجهاز. فكل واحدة من هذه التقنيات تنجرف مع الحرارة المحيطة وحرارة العملية، والانجراف أكبر من رقم الدقة على مدى العمل ما لم يُصحَّح. وذلك التعويض يجري في الإلكترونيات، ولهذا يغلوا المُرسل على العنصر المجرّد، ولهذا كانت مواصفة حرارة الإلكترونيات ذات صلة بقدر ما هي حدّ حرارة الوسط.
والمسلك الميكانيكي الذي يقطعه الضغط إلى العنصر بأهمية العنصر نفسه. فالمُرسل المركَّب مباشرة على نقطة أخذ يرى المائع مباشرة، والمُرسل خلف أنبوب معقوف يرى ضغطًا قد عدّله الأنبوب: فمتكثّف في خط غاز، أو غاز في خط سائل، يُغيّران ما يصل إلى العنصر، ومصدر نابض كمضخّة تردّدية يفرض ضغطًا متأرجحًا تتبعه القراءة المباشرة. والتخميد عند منفذ الضغط، أو أنبوب معقوف يحبس الطور الصحيح، جزء من أن يكون القياس ذا معنى.
خيارات التكوين
معظم المواصفات تُحدد بهذه القرارات، لا بفئة الدقة. وكل قرار يقيد ما يليه، ولذلك تُحسم بالترتيب.
| الإعداد | الخيارات المطلوب حسمها | ما الذي يحسمه فعليًا |
| تقنية الاستشعار | كهربائي انفعالي، أو مقياس انفعال بغشاء رقيق، أو سعوي | التحمّل للضغط الزائد ولدفّات الضغط، والاستقرار مع الزمن، والمدى الذي تتفوّق عنده التقنية. |
| مرجع الضغط | نسبي، أم مطلق، أم نسبي مغلق، أم تفاضلي | ماذا يعني الصفر. فالنسبي يُقرأ مقابل الجو ويتحرّك مع الطقس، والمطلق لا يفعل، وهذا مهمّ في نظام تفريغ أو في وعاء مغلق. |
| المدى ونقطة العمل | المدى الكامل للحسّاس قياسًا على الضغط الذي تعمل عنده الآلة في العادة | أصغر تغيّر يمكن تمييزه أثناء الخدمة، وهو ما يعتمد عليه التطبيق غالبًا. |
| شكل الخرج | تيار بسلكين، أو جهد بثلاثة أسلاك، أو ناقل رقمي | كيف يوصل الحسّاس بالمتحكّم وكيف تُسلك أطرافه. فالدوالّ تختلف بين هذه الصيغ، وتُثبَّت الصيغة قبل تخطيط التوصيل. |
| جهد التغذية | جهد التغذية الاسمي المتوفر على الآلة، وأي خيار واسع المدى | هل يعمل الحسّاس بجهد التحكم الحاضر، وهل يلزم مصدر تغذية منفصل. |
| وصلية العملية | سنّ برغي، أو شفة، أو مشبك، أو ترتيب مصطنع | هل يلائم الحسّاس المنفذ الموجود. فالسنّ المصطنع أرخص عادةً من إعادة عمل المشعب. |
| الوصلة الكهربائية | موصل، أو مدخل كابل محكم، أو موصل دائري | كيف يُبدَّل الحسّاس أثناء الخدمة، وكم تصمد الوصلة أمام سائل التبريد، والغسيل، والاهتزاز. |
| مادة الأجزاء الملامسة وحرارة الوسط | مادة الجسم والحاجز، وصيغة الحرارة المستعملة | هل يهاجم الوسط الحسّاس، وهل يغطّي مدى الحرارة المعتاد العملية أو يلزم النوع عالي الحرارة. |
كيفية اختيار حسّاس الضغط
| العامل | لماذا يحسم النتيجة | كيف تحسمه قبل الاستفسار |
| ضغط العمل المعتاد والضغط الأقصى | المدى يثبّت القدرة على التمييز، والقمة تثبّت ما يجب أن ينجو منه الحسّاس | أعطِ الضغط المعتاد والأعلى منفصلَين، وبيّن هل القمة مستمرة أم دفّة عند البدء. |
| مرجع الضغط | هو الذي يُعرّف الصفر، والمرجع المختار خطأً لا تُصحّحه المعايرة بعد ذلك | اذكر النسبي، أم المطلق، أم النسبي المغلق بصريح العبارة، بدل استنتاجه من نوع الآلة. |
| الوسط ودرجة حرارته | الأكل والحرارة أكثر سببين شيوعًا لعطل حسّاس ضغط الآلات مبكّرًا | سمِّ المائع، وتركيزه إن لم يكن ماءً نظيفًا أو زيتًا، وحرارته عند نقطة الأخذ. |
| وصلية العملية الموجودة | المنفذ هو القيد الثابت غالبًا، لأن إعادة عمل المشعب أغلى من تكييف الحسّاس | أعطِ السنّ، أو الأبعاد إن كانت شفة أو مشبكًا، مع سطح الإحكام. |
| دخل نظام التحكم | نوع دخل المتحكّم، والتوصيل المسحوب فعلًا، هما اللذان يقرّران شكل الخرج | سمِّ بطاقة الدخل، وهل تأخذ تيارًا أم جهدًا، وأين سيُوصل الحسّاس. |
| البيئة عند الحسّاس | الاهتزاز، والغسيل، وسائل التبريد، والتعرّض في العراء تعمل على الجسم وعلى الوصلة معًا | صِف أين يجلس الحسّاس على الآلة، وهل سيُرشّ بالماء أو يُدفن في البرادة. |
| السلوك الديناميكي للمصدر | مضخّة نابضة أو صمام سريع التحويل يفرضان ضغطًا متأرجحًا يُغيّر معنى القراءة | بيّن هل الضغط ثابت أم نابض، وهل تُراد قراءة مخمَّدة أو مأخوذٌ متوسطها. |
يقيس حسّاس الضغط عند نقطة واحدة من النظام. وحيث يُستدلّ على التدفق من الضغط تعلّقت النتيجة بالهندسة بين نقطة الأخذ والمرجع، فيُعطي الحسّاس نفسه جوابًا مختلفًا في تركيب مختلف.
البدائل الأقرب
هذه هي الأنواع التي ينصرف إليها عادة طلب الاستفسار عن حسّاس الضغط، والنقطة التي يُحسم عندها الاختيار فعلًا.
| أقرب بديل | ما الذي يفصله عن حسّاس الضغط |
| حسّاسات القوة | يقيس حسّاس القوة حِملًا مطبَّقًا عليه مباشرة، بينما يقيس حسّاس الضغط القوة على وحدة مساحة من مائع. والفرق يهمّ الترتيب الميكانيكي لا الإلكترونيات: فحسّاس القوة يأخذ الحِمل عبر جسمه، ولا يُستبدل بقراءة ضغط ما لم تكن المساحة معروفة وثابتة. |
| حسّاسات المستوى | كثيرًا ما يُشتقّ المستوى من الضغط عند أسفل الوعاء، وهو لا يعمل إلا إذا كانت الكثافة معروفة وثابتة. وحيث تتغيّر الكثافة، أو كان الوعاء مفتوحًا إلى الجو من أعلى، كان الحسّاس الذي يقيس الفاصل بين سائلين مباشرة هو الجواب الأوثق. |
| حسّاسات درجة الحرارة | مقدار مختلف لكنه مقاس بالطريقة نفسها، بمعنى أن كليهما يقرؤه نظام التحكم قيمة تماثلية. وهما مطلوبان معًا كثيرًا على المنصّة نفسها، ويُحدَّدان بمواصفة مستقلّة لأن مدى الضغط ومدى الحرارة نادرًا ما يتّفقان. |
| مقاييس الضغط | إشارة محلية بلا خرج كهربائي. وحيث يقرأ مشغّل الضغط عند موضع الاستعمال ولا شيء يجب أن يسير إلى متحكّم، كان المقياس أبسط وأمتن؛ وإنما وُجد الحسّاس ليُعامَل الرقم في مكان آخر. |
| مفاتيح الضغط | يتحوّل المفتاح عند القيمة المطلوبة ويُنتج تلامسًا، فيبلّغ أن حدًّا قد تجاوز لا ما هو الضغط. وحيث يحتاج المتحكّم القيمة لا يعطيها المفتاح، وحيث لا يهمّ إلا الحدّ كان المفتاح هو الجواب الأبسط. |
| مرسلات الضغط | الجهاز نفسه بمواصفة لمصنع معالجة لا لآلة، حيث يقع الثقل على معايير وصلية العملية، وتوافق الأجزاء الملامسة للسائل، وحواجز الإحكام البعيدة، والموافقة على الاستعمال في المناطق الخطرة. أما في الآلة المضمومة فالغلاف، والوصلية، والواجهة الكهربائية هي التي تحسم الاختيار عادةً. |
ما يجب تضمينه في الاستفسار
يمكن أن يكون الرد الأول عرض سعر بدل مجموعة من الأسئلة إذا كان الاستفسار يتضمن هذه المعلومات. وعندما لا يكون الرقم معروفًا، أرسل وصف الوظيفة وسنؤكّد ما يترتب عليه.
- مدى الضغط المطلوب قياسه، مع نقطة العمل المعتادة والقيمة العليا
- هل القراءة نسبية، أم مطلقة، أم نسبية مغلقة، أم تفاضلية
- المائع، وحرارته عند نقطة الأخذ، وتركيزه إن لم يكن ماءً نظيفًا أو زيتًا
- وصلية العملية على الآلة: سنّ برغي، أو شفة، أو مشبك، أو ترتيب مصطنع
- شكل الخرج الذي يأخذه المتحكّم، وجهد التغذية
- هل الضغط ثابت أم نابض
- الوصلة الكهربائية المفضَّلة، وكيف يُبدَّل الحسّاس أثناء الخدمة
- هل يتعرّض الحسّاس للغسيل، أو سائل التبريد، أو ظروف العراء
- هل تلزم وثائق مع الحسّاس، وبأي صورة