معرفی
ابزار دقیق به علم اندازه‌گیری و کنترل پارامترها و فرآیندهای فیزیکی مختلف مانند دما، فشار، نرخ جریان، سطح و pH در صنایع متنوعی مانند تولید، مهندسی، تحقیق و خودکارسازی اشاره دارد. ابزارها دستگاه‌ها یا ابزارهای تخصصی هستند که برای جمع‌آوری داده‌ها، نظارت بر شرایط و کنترل سیستم‌ها به‌منظور تضمین کارایی، ایمنی و دقت در برنامه‌های مختلف طراحی شده‌اند. ابزار دقیق در سیستم‌های صنعتی مدرن بسیار مهم است و امکان نظارت و کنترل در زمان واقعی را فراهم می‌کند که به بهبود کارایی و ایمنی کمک می‌کند.
ابزار دقیق یک حوزه چندرشته‌ای است که شامل فناوری‌های مختلفی از جمله الکترونیک، حسگرها، نرم‌افزار و سیستم‌های کنترلی می‌شود. این حوزه نقش حیاتی در صنایع مختلفی مانند تولید، بهداشت و درمان، انرژی، نظارت بر محیط زیست، هوافضا و تحقیق ایفا می‌کند. دقت و قابلیت اعتماد ابزار دقیق برای کنترل کیفیت، بهینه‌سازی فرآیند و ایمنی در این صنایع ضروری است.
هدف ابزار دقیق
اهداف اصلی ابزار دقیق عبارتند از:
- بهبود کارایی: با اندازه‌گیری متغیرهای کلیدی فرآیند مانند دما، فشار و نرخ جریان، ابزار دقیق می‌تواند به بهینه‌سازی پارامترهای فرآیند کمک کند تا کارایی را افزایش داده و هزینه‌ها را کاهش دهد.
- تضمین ایمنی: ابزار دقیق می‌تواند برای نظارت بر متغیرهای فرآیند و تشخیص زمانی که آنها از حد مجاز ایمن خارج می‌شوند، استفاده شود. این می‌تواند به جلوگیری از حوادث و تضمین ایمنی در عملکرد سیستم‌های صنعتی کمک کند.
- حفظ کیفیت: ابزار دقیق می‌تواند برای نظارت بر متغیرهای فرآیند به کار رود تا اطمینان حاصل شود که آنها در محدودیت‌های مشخص شده باقی بمانند، که می‌تواند به حفظ کیفیت محصولات کمک کند.
- اشکال‌زدایی و عیب‌یابی: با اندازه‌گیری و نظارت بر متغیرهای فرآیند، ابزار دقیق می‌تواند به شناسایی مشکلات موجود در سیستم‌های صنعتی کمک کند و در عیب‌یابی کمک کند.
- نظارت و کنترل از راه دور: سیستم‌های ابزار دقیق مدرن اغلب شامل قابلیت‌های نظارت و کنترل از راه دور هستند که به اپراتورها اجازه می‌دهد تا فرآیندها را از راه دور نظارت و کنترل کنند.
تجهیزات و زیرسیستم‌ها
برخی از انواع تجهیزات مورد استفاده در سیستم‌های ابزار دقیق عبارتند از:
- سنسورها: سنسورها دستگاه‌هایی هستند که تغییرات در مقادیر فیزیکی مانند دما، فشار یا حرکت را تشخیص می‌دهند و این تغییرات را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند که می‌توان اندازه‌گیری و نظارت کرد. نمونه‌هایی از سنسورها شامل ترموکوپل‌ها، ترانزدیوسرهای فشار و شتاب‌سنج‌ها هستند.
- ترانسدیوسر یا مبدل: وسیله‌ای است که سیگنال فیزیکی حاصله از سنسور را تبدیل به یک سیگنال الکتریکی می‌کند، درواقع اگر یک سنسور فشار همراه یک مبدل باشد، سنسور، پارامتر فشار را اندازه میگیرد و مقدار تعیین شده را به مبدل تحویل می‌دهد، سپس مبدل آن را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند؛ بنابراین همواره خروجی یک مبدل، سیگنال الکتریکی است که در سمت دیگر خط می‌تواند مشخصه‌ها و پارامترهای الکتریکی نظیر ولتاژ، جریان و فرکانس را تغییر دهد.
- فرستنده‌ها: فرستنده‌ها دستگاه‌هایی هستند که سیگنال‌ها را از سنسورها دریافت می‌کنند و آنها را از طریق سیگنال‌های الکتریکی یا بی‌سیم به مسافت‌های طولانی منتقل می‌کنند. فرستنده‌ها برای ارسال سیگنال‌ها از سنسورهای واقع در مناطق دشوار یا خطرناک به مکان‌های دوردست استفاده می‌شوند که می‌توان آنها را نظارت و تجزیه و تحلیل کرد.انواع پروتکل‌های سیگنالی پر کاربرد در ابزاردقیق شامل موارد زیر است:
- حلقه جریان الکتریکی ۲۰–۴ میلی‌آمپر
- پروتکل HART، برای انتقال دیتای دیجیتال بر روی جریان ۲۰–۴ میلی‌آمپر
- پروتکل Foundation Fieldbus
- پروتکل پروفیباس (Profibus)
- کنترلر: کنترلر یا کنترل‌کننده‌ها مغز متفکر سیستم‌های کنترلی می‌باشند. خروجی‌ها یا سیگنال‌های اندازه‌گیری توسط ترانسمیتر به کنترلر، انتقال می‌یابند تا کنترلر به کمک این اطلاعات و براساس تابعی که برای آن تعریف شده‌است، تصمیمات لازم برای عکس‌العمل مورد نیاز را بگیرد. کنترل‌کننده با مقایسه سیگنال اندازه‌گیری با مقدار مطلوب و انجام محاسبات لازم، مقادیر متغیرهای تنظیم شونده را تعیین می‌کند. ورودی کنترل‌کننده سنسورها و ترانسمیترها هستند و خروجی کنترل‌کننده‌ها کنترل عملگرها می‌باشد.
- عملگرها: اکچویتورها دستگاه‌هایی هستند که سیگنال‌های الکتریکی را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کنند. آنها برای راه‌اندازی شیرهای کنترلی، دمپرها و دیگر انواع تجهیزات مکانیکی استفاده می‌شوند.
- نمایشگرها و نشانگرها: نمایشگرها و نشانگرها برای نمایش بصری متغیرهای فرآیند و ارائه هشدارها یا زنگ‌ها زمانی که شرایط خاصی برآورده می‌شود، استفاده می‌شوند. نمونه‌هایی شامل نمایشگرهای دیجیتال، نشانگرهای LED و زنگ‌های هشدار هستند.
- سیستم‌های جمع‌آوری و ثبت داده: سیستم‌های جمع‌آوری و ثبت داده برای جمع‌آوری، ذخیره و تحلیل داده‌ها از سنسورها و فرستنده‌ها استفاده می‌شوند. این سیستم‌ها می‌توانند برای نظارت و بهینه‌سازی عملکرد فرآیندها و تجهیزات به کار روند.
عوامل تاثیرگذار بر قیمت ابزار دقیق
قیمت ابزار دقیق ممکن است تحت تأثیر چندین عامل قرار میگیرد. در زیر به برخی از این عوامل اشاره می‌کنیم:
- دقت و صحت اندازه‌گیری: تجهیزات با دقت و صحت بالاتر معمولاً قیمت بالاتری دارند. این تجهیزات ممکن است از تکنولوژی‌ها و سنسورهای پیشرفته‌تری استفاده کنند که هزینه تولید بالاتری را دارند.
- رنج اندازه‌گیری: تجهیزاتی که قابلیت اندازه‌گیری در رنج وسیعی از مقادیر را دارند، معمولاً گرانتر هستند. این مسئله به دلیل استفاده از قطعات و تراشه‌های خاص و پیچیده‌تر است که قابلیت اندازه‌گیری در رنج وسیع را فراهم می‌کنند.
- تکنولوژی استفاده شده: استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته و نوآورانه می‌تواند قیمت تجهیزات را افزایش دهد. تجهیزاتی که از تکنولوژی‌های مانند لیزر، نانوتکنولوژی، الکترونیک پیشرفته و … استفاده می‌کنند، معمولاً قیمت بالاتری دارند.
- قابلیت‌های اضافی: وجود قابلیت‌های اضافی مانند اتصالات شبکه، قابلیت اتوماسیون، قابلیت ارتباط با سیستم‌های دیگر، نرم‌افزارهای پیشرفته و … ممکن است قیمت تجهیزات را افزایش دهد.
- مقاومت در برابر شرایط سخت: تجهیزاتی که برای کار در شرایط سخت مانند دماها و فشارهای بالا، رطوبت یا شرایط صنعتی سخت طراحی شده‌اند، معمولاً باید استانداردهای خاصی را رعایت کنند و هزینه تولید بیشتری داشته باشند.
نتیجه‌گیری
در عصر مدرن، ابزار دقیق به عنوان یکی از ارکان کلیدی در صنایع مختلف شناخته می‌شود که نقش مهمی در اندازه‌گیری، کنترل و نظارت بر فرآیندهای صنعتی ایفا می‌کند. این ابزارها با دقت و قابلیت اطمینان خود، به بهینه‌سازی عملکرد فرآیندها و کاهش هزینه‌ها کمک می‌کنند و در عین حال ایمنی و کیفیت محصولات را تضمین می‌نمایند. به علاوه، در شرایطی که نوسانات و تغییرات محیطی می‌توانند تأثیرات جدی بر عملکرد سیستم‌ها داشته باشند، ابزار دقیق با ارائه اطلاعات واقعی و به‌موقع به کارشناسان، به شناسایی مشکلات و اتخاذ تصمیمات صحیح کمک می‌کند.