سوئیچ های فشار و کاربرد آنها

سوئیچ فشار مکانیکی یک ابزار کنترلی است که در فشاری از پیش تعیین شده تغییر وضعیت می دهد. در حالی که حسگرهای فشار (ترانسمیترها و ترانسدیوسرها) یک سیگنال خروجی متغیر تولید می کنند، خروجی سوئیچ های فشار یک سیگنال منقطع باینری است. اصل بنیادی عملکرد این ابزارها، یک تعادل نیرو بین یک دیافراگم حس کننده فشار و نیروی فنر مخالف آن است (این نیروی فنر اغلب قابل تنظیم است). با اعمال فشار به دیافراگم، این عضو به سمت فشار فنر مخالف حرکت کرده باعث بسته شدن دو تماس الکتریکی می شود. این تعادل نیرو به صورت یک عبارت ریاضی قابل بیان است که می تواند اصل فیزیکی زیربنای ساخت این سوئیچ‌ها را توضیح دهد:

فشار موجود * مساحت دیافراگم = ثابت فنر * میزان فشردگی فنر

بنابراین سه پارامتر میزان فشردگی فنر، مساحت دیافراگم و ثابت فنر هر سه در تعیین فشار تنظیم شده برای عمل کردن سوئیچ موثر هستند.

شکل زیر برخی انواع سوئیچ های فشار تجاری را نشان می دهد.

برای مثال سوئیچ های فشاری که برای کاربرد فشارهای بالا منظور شده اند معمولا با دیافرام های کوچک یا پیستونهای با قطر کوچک و فنرهایی با ثابت فنر بزرگ ساخته می شوند (شکل زیر). بطور عکس، ابزارهای فشار پایین دارای دیافراگم های بزرگ و ثابت فنر کوچک هستند.

Source: https://blog.wika.com/files/2016/09/construction_mechanical_pressure_switch.jpg

انواع مختلف سوئیچ های فشار و ماهیت ذاتی آنها

بحث فوق بیشتر بر سوئیچ های فشار مکانیکی تمرکز داشت اما انواع دیگری از این ابزار موجودند که ماهیتی متفاوت دارند. سوئیچ های فشار الکتریکی از انواع مختلفی حسگرهای الکترونیکی برای سنجش فشار در محفظه اعمال فشار استفاده کرده و مقدار آن را با یک سیگنال ولتاژی منعکس می کنند. نقاط سوئیچ کردن با مقایسه ولتاژ سیگنال و یک ولتاژ مرجع (که قابل تنظیم توسط کاربر است) تعیین می شود. در فناوری های پیشرفته تر سوئیچینگ از الگوریتم های ریاضی برای این مقایسه استفاده می شود.

بطور کلی ویژگی های مسترک همه سوئیچ های فشار عبارت از یک نقطه تنظیم برای عمل کردن و نرخ بیشینه فشار است. همچنین همگی آنها داری یک اتصال محفظه فشار هستند که به خط لوله یا مخزن مورد اندازه گیری اعمال می شود. بدین ترتیب اشکال بسیار متنوعی از سوئیچ های فشار می توان یافت که از موادی مانند برنج، فولاد، فولاد زنگ نزن و پلاستیک بسته به دامنه فشار و هزینه نسبی ابزار ساخته می شوند. شکل اتصال نیز NPT یا G ¼ است. ماده سازنده دیافراگم معمولا الاستومر یا در مورد سوئیچ‌های الکتریی، فولاد یا سرامیک است.

از نقطه نظر الکتریکی سه نوع سوئیچ فشار وجود دارد:

سوئیچ های دوراهه در حالت عادی باز (NO) – در حالت عادی مدار تماس الکتریکی باز است و با رسیدن فشار به نقطه تنظیم، مدار بسته شده و سیگنال الکتریکی صادر می شود.

سوئیچ های دوراهه در حالت عادی بسته (NC) – در حالت عادی مدار تماس الکتریکی بسته است و با رسیدن فشار به نقطه تنظیم، مدار بسته باز و سیگنال الکتریکی قطع می شود.

سوئیچ های سه راهه که قابل تنظیم به دو حالت NO و NC بسته به کاربرد هستند.

برای مثالی از کاربرد یک سوئیچ فشار در حالت عادی باز، می توان به ماشینی اشاره کرد که در آن، با رسیدن نیرو به یک مقدار آستانه باید مکانیزم اعمال نیرو عمل کند. با قرار دادن این سوئیچ بطور سری با مدار ماشین می توان ترتیبی داد که با رسیدن مقدار نیرو به یک مقدار معین، سوئیچ بسته شده و نیرو در استای مورد نظر اعمال شود.

Source: http://www.comer-italia.com/flex/tmp/imgResized/T-16b9bf3689ac586eb17c3e98c460cc61-348x340.jpg

منابع:

https://blog.wika.com/knowhow/what-is-meant-by-the-normally-open-switching-function-with-pressure-switches/?doing_wp_cron=1669977120.9875268936157226562500

NOSHOK Pressure Switches White Paper

http://www.comer-italia.com/flex/cm/pages/ServeBLOB.php/L/EN/IDPagina/313