مُرسل ضغط بالسيليكون المنتشر

يحوّل مُرسلُ الضغط ضغطَ الخطّ إلى إشارة يقرؤها نظام التحكّم. ويعتمد الجهاز في هذه الصفحة عنصرًا حسّاسًا من السيليكون المنتشر داخل هيكل من الفولاذ المقاوم للصدأ 304، فيعمل الضغط على العنصر مباشرة ويُشتقّ الخرج من العنصر نفسه لا من حركة آلية.

تمتدّ السلسلة من -100 kPa إلى 100 MPa، وتغطي المراجع النسبي والمطلق والنسبي المغلق. سبعة عشر مدى تُورَّد من المخزون، من 0-5 kPa إلى 0-2,5 MPa، كلُّها بخرج 4-20 mA ثنائي السلك، وجهد تغذية 24 VDC، ووصلية عملية M20×1.5، وكابل 1 m. وتمتدّ السلسلة الأوسع من 0-1 kPa إلى 0-60 MPa، وتتضمّن مدى مركّبة تعبر الصفر إلى التفريغ.

والخرج القياسي هو 4-20 mA، مع 0-5 V و 0-10 V و RS-485 عند الطلب. الإحكام IP65، والدقة على المدى المخزّنة 0,2% من كامل المدى، والاستقرار ±0,1% من كامل المدى في السنة، ودرجة حرارة الوسط من -20 إلى +80 °C قياسيًا أو إلى +150 °C في بنية الحرارة المرتفعة.

آلية عمل مُرسل الضغط بالسيليكون المنتشر

العنصر الحسّاس حاجزٌ من السيليكون عليه شبكة مقاومات مُنشورة بالانتشار على سطحه. ينحني الحاجز حين يعمل الضغط على أحد وجهيه، فتتغيّر قيم المقاومات مع الانفعال، ويحوّل جسرٌ من المقاومات ذلك التغيّر إلى جهد. والعنصر حالة صلبة من غير رافعة ولا محور ارتكاز ولا توصيل ميكانيكي، وهذا ما يجعل هذا الصنف من المُرسلات يحتفظ بمعايرته على نحوٍ أثبت مما يحتفظ به مقياس ميكانيكي تحت الاهتزاز، وهذا أيضًا ما يسمح بتصغيره بما يلائم فتحة في آلة.

ويفصل في أكثر البنى الصناعية بين الحاجز والوسط حاجزُ عزل رقيق وسائل حشو، فلا يلامس الوسطَ إلا الفولاذ المقاوم للصدأ 304 لا السيليكون. وهذا الفصل هو ما يسمح للعنصر الواحد بالعمل على الماء والزيت والغاز، وهو أيضًا حدّه: فوسطٌ يُتلف الفولاذ 304 يُتلف حاجز العزل كما يُتلف أيّ جزء آخر من مجموعة الأجزاء الملامسة.

ثم تحوّل مرحلةُ الخرج جهدَ الجسر إلى الإشارة القياسية. وفي ترتيب 4-20 mA ثنائي السلك يسحب المُرسل تغذيته من الحلقة نفسها التي يُعدّلها، فالتيار المار في الحلقة هو القياس، وتقرؤه الآلة المستقبلة مباشرة. وهذا سبب بقاء حلقة ثنائية السلك غير متأثّرة بهبوط صغير في الجهد على امتداد الكابل، وسبب قيام الموصلَين الوظيفتَين معًا.

كيف تختار المُرسل الملائم

اختر مدى القياس أولًا، واختره من ضغط التشغيل الاعتيادي لا من رقم ذروة. فالدقة المذكورة تسري على كامل المدى المختار، لذا يجعل مدى أعلى بكثير من ضغط التشغيل كلَّ قراءة أخفض تميّزًا مما تحتاج. ويمتصّ رقم الضغط الزائد البالغ 1,5 مرة نبضات الضغط القصيرة، لا تجاوزًا مستمرًا للمدى.

ثم حدّد مرجع الضغط. فالمُرسل النسبي يقرئ بالنسبة إلى الغلاف الجوي، وهو الاختيار المعتاد عند مخرج مضخّة أو خطّ هواء مضغوط. والمُرسل المطلق يقرئ بالنسبة إلى التفريغ، ويُستعمل حيث تهمّ تغيّرات الضغط الجوّي. وأمّا المُرسل النسبي المغلق فيقرئ بالنسبة إلى مرجع مغلق، ويلائم حالة يمتلئ فيها المرجع المفتوح بالوسط.

ثم احسم الخرج والوصلية. فتيار 4-20 mA ثنائي السلك هو الافتراضي والأبسط توصيلًا، والجهد ثلاثي الأسلاك يلائم مسافة قصيرة إلى متحكّم يقبل دخلاً جهديًا، و RS-485 يلائم مُرسلًا يُقرأ رقميًا مع غيره على الناقل نفسه. وتحدّد الفتحة الموجودة على الآلة وصلةَ العملية غالبًا، والخيارات هنا من M8×1 إلى شفة DN100 مع أسنان برغي مخصّصة عند الطلب.

وأخيرًا أكّد الوسط ودرجة الحرارة. فالماء والزيت والغازات العامّة تلائمها البنية القياسية، والوسط الأعلى من 80 °C يحتاج صورة الحرارة المرتفعة، والوسط الذي يُتلف الفولاذ المقاوم للصدأ 304 يحتاج مادة أخرى للأجزاء الملامسة، وهذا سؤال يُطرح لا فرضية تُؤخذ.

الحدود والنقاط المطلوب تأكيدها

المُرسل يقيس الضغط عند نقطة واحدة، فلا يقيس التدفق وحده. واعتماد قراءة ضغط لاستنتاج التدفق يتوقّف على الهندسة بين نقطة الأخذ والمرجع، فيعطي الجهاز نفسه نتائج مختلفة على تركيبات مختلفة. وحيث يجب حساب معدل تدفق من الفرق في الضغط، فذلك ترتيب قياس منفصل.

وهيكل الفولاذ المقاوم للصدأ 304 لا يلائم كلّ وسط. فالمياه الحاملة للكلوريد، وبعض الأحماض، وبعض كيماويات العملية تُتلفه، والعَرض المعتاد تنقّرٌ في حاجز العزل لا في الهيكل. والموافقة على الوسط سؤالٌ يُحسم قبل الطلب على أيّ وسط خارج الماء والزيت والغازات العامّة.

رقمان في المادة المورَّدة يحتاجان تأكيدًا، وقد نُشِرا هنا مفتوحَين. فالدقة ترد 0,2% و 0,5%، مع وسم كلّ بند مخزَّن عند 0,2% من كامل المدى، ووصف رقم 0,5% بأنه خيار من خيارات السلسلة. والمعيار المرجعي وراء رقم الدقة غير مسمّى، فحيث يجب الاستشهاد بمعيار بعينه كان ذلك سؤالًا يُطرح لا قراءةً تُؤخذ من هذه الصفحة.

وتغيب عن المادة قيم كثيرة تحتاجها المواصفة عادةً، وتظهر هنا في خانة معلومات مطلوبة: نطاق درجات حرارة التشغيل للإلكترونيات متميّزًا عن نطاق درجات حرارة الوسط، ووثائق المعايرة، وقائمة الاعتمادات. وتختلف وظائف الأطراف بين صيغ الخرج، فتُؤخذ التوصيلات من الصيغة المطلوبة لا من مخطّط واحد.