Siemens Fark Basınç Sensörleri

Siemens Fark Basınç SensörleriBasınç nedir?
Basınç, bir alana bir kuvvet uygulandığında oluşur. Bu demek olur ki, basıncı, kuvveti arttırarak veya alanı azaltarak arttırabiliriz. Kuvveti, aynı zamanda, ağırlık ölçüsü olarakta düşünürüz (yer çekimi sabit kabul edildiği için bu aslında doğrudur). Örnek olarak, 1kg ağırlığın yerçekimi etkisiyle 1cm x 1cm’ lik alana uyguladığı basınc 1kg/cm2 ‘dır. Eğer aynı 1kg ağırlık aynı alanın yarısı kadar bir alana etki ediyor olsaydı, oluşan basınç 2kg/cm2 olurdu. Bu yaklaşık, ortalama bir araba lastiğindeki 30psi ‘lık basınca eşdeğerdir.
Basıncı, aynı zamanda hava durumu olarak ta tecrübe ederiz (atmosferik basınç). Bu, atmosferin bedenimize uyguladığı  basınç olarak adlandırılabilir. Atmosferik basınç değiştikçe, hava durumu da değişir. Yüksek basınç genelde açık güneşli hava meydana getirirken düşük basınç bulutlu hava anlamına gelir.
Eğer araç lastikleri içerisinde basınca geri dönersek, lastik yüzeyine iki tip basınç etki ettiğini görürüz. Lastik yüzeyi dışına etki eden atmosfer basıncı ve lastiği şişirirken ölçü aletinde okuduğumuz basınç.

2. Basınç ölçüm çeşitleri nelerdir?

Yukarıdaki örneği göz önünde bulundurarak, 3 tipte basınç ölçümünü değerlendirebiliriz.
a)    Gösterge basıncı – (lastikteki basınç) veya (mutlak basınç ile atmosfer basıncı arasındaki fark)
b)    Mutlak basınç – (atmosfer basıncı ile lastik basıncının birleşimi)
c)    Fark basıncı – (herhangi iki ölçülmüş basınç değeri arasındaki fark)
Bu basınç tiplerinin hepsi birbirleriyle ilişkilidir.

a)    Gösterge basıncı atmosfer basıncı baz alınarak ölçülür
Atmosfer basıncı ve lastikteki basıncın arasındaki basınç değerinin ölçülmesine Gösterge Basıncı denir. Kafa karışıklılığın önlenmesi amacıyla birimin sonuna “g” harfi eklenir. Örneğin Psig.
Gösterge basıncını ölçen bütün sensör ve transmitterler şekilde görüldüğü gibi, atmosfer basıncı ile ölçülecek basınç arasındaki farklı ölçer.

b)    Mutlak basınç vakum (boşluk) baz alınarak ölçülür
 Bazı uygulamalarda atmosfer basıncındaki değişiklikler önemlidir. Bu durumda, vakum (boşluk) ve lastik arasındaki farkı ölçebiliriz. Buna mutlak basınç ölçümü denir ve atmosfer basıncını ekleme etkisi vardır.
Yani mutak basınç gösterge basıncı ve atmosfer basıncına eşittir.
 
c)    Fark basıncı belirli bir basınç baz alınarak ölçülmez
Gösterge veya Mutlat basınç sensörlerinin aksine, Fark Basınç Sensörleri referans noktasını sabitlemez. Önemli noktalardan birisi de, fark basınçtaki artışın ölçülen basınçlardan birinin artması veya azalmasıyla oluşabileceğidir.
Fark basınçtaki artış P1 ‘in azalması veya P2’nin artmasıyla oluşabilir. Aynı şekilde, fark basınçtaki azalma P1’in artması veya P2’nin azalmasıyla oluşabilir. Fark basınç ölçümü, düşük olan basınç değerinin boşluk, atmosfer veya başka bir basınç olmasından etkilenmez. Sadece iki basınç arasındaki fark ile ilgilidir.

 
Fark basıncı ölçen sensörlerin hepsi aslında şekilde gözüktüğü gibi iki nokta arasındaki basıncı ölçmez. Bazı cihazlar iki farklı gösterge basıncını ölçer ve aradaki farkı hesaplarlar. Bu metod, bazı basınç değerlerindeki  değişkenlikten dolayı çok doğru değildir.

3. Fark Basınç (DP) Ölçümü nerede kullanılır?

Fark basınç ölçümü genelde konutsal ve endüstriyel uygulamalarda kullanılır. Bu aynı zaman diğer ölçümlerinde kaynağını oluşturur. (akış, seviye, yoğunluk, viskozite ve hatta sıcaklık. En çok görülen örnekler seviye ve akış ölçümleridir.
DP debi ölçümü, fark basınç sensörlerinin kullanıldığı en yaygın uygulamalardan biridir. Borudan akan akışkandaki basınç farkını ölçerek debiyi hesaplamak mümkündür.
Fark basınç debimetrelerinin birincil ve ikincil bileşenleri vardır. Genel olarak, birincil bileşen debi arttıkça basınçta fark oluşturacak şekilde tasarlanmıştır. Birincil bileşen bir çok farklı çeşitte olabilir. En yaygın olanları orifis, ventüri, akış nozulu ve pitot tüpleridir.
Debimetrenin ikinci bileşeni ise fark basınç transmitteridir. Birincil elementin oluşturduğu fark basıncı en doğru şekilde ölçmek için tasarlanmıştır. Önemli olan, fark basınç ölçümünün akışkan basıncı, sıcaklığı ve diğer özelliklerindeki değişikliklerden etkilenmemesidir.
İyi bir fark basınç sensörü, diğer parametrelerdeki değişikliklerden etkilenmeden fark basıncı ölçebilmelidir ve güvenilir bir şekilde fark basınç değerini temsil eden bir sinyal ile iletebilmelidir. DP debimetresi örneğinde olduğu gibi, çıkış sinyali aynı zamanda karekökünü içebilir. Günümüzde, artık bu fonksiyon akış hesaplayıcı ünite tarafından yapılmaktadır.
DP sensörünün çıkış sinyali 4-20Ma veya 0-10V olabilir, ama aynı zamanda Modbus veya diğer haberleşme protokollerini de içerebilir. Burdaki amaç, uzaktaki bir kontrol ünitesine elektrik sinyalini iletebilmektir.
Fark basıncın ne olduğunu ve nasıl kullanıldığını anladığımıza göre şimdi fark basınç sensörünün kendisine odaklanabiliriz.

4. Fark Basınç Sensörü nedir?
En yaygın olarak kullanılan ve en faydalı basınç ölçüm aracı fark basınç sensörüdür. Bu cihaz, iki nokta arasındaki basıncı algılar ve bir kalibre basınç aralığını baz alarak bir çıkış üretir.
Siemens Fark Basınç Sensörü (Piezo dirençli hissedici eleman) 

Fark basınç sensörleri genelde iki kısımdan oluşur. Basınç hissedici elemanlar cihazın alt kısmında ve elektronik kısım üst kısımda bulunur. “Yüksek” ve “Düşük” olarak işaretlenmiş portallar yer alır. Yüksek portalın her zaman yüksek ve Düşük portalın her zaman düşük basınçta olma zorunluluğu yoktur. Bu işaretlemeler portalın çıkış sinyali üzerindeki etkisini belirtir.

5) Fark Basınç Sensörünün yapısı:

1) Direkt basınç hissedici eleman
Çoğu fark basınç sensörü, hissedici eleman olarak bir diyafram ile donatılmıştır. Bu diyafram mekanik bir parçadır. İki basınç portal arasına yerleştirilmiştir. Üzerine uygulanan basınç ile diyafram esner.
Bu esneme, elektrik sinyaline çevirilir. Bu normalde sensörler ile yapılır. Sıklıkla kullanılar sensörler, a) Piezo dirençli b) Diferansiyal kapasitans c) titreşen kablo.
Sensör çıkışı uygulanan basınç ile orantılıdır.
 
2) Elektronik Ünite: Sensörde oluşturulan elektrik sinyali mili-volt seviyesindedir.
Bu sinyal, uzaktaki kontrol cihazına iletilmek üzere 0-10V veya 4-20Ma değerlerine dönüştürülür.
Sensör gövdesinin üst kısmındaki bölge elektronik üniteyi oluşturur.

3) 2-Kablolu 4-20mA Akım iletici:
DC çıkış akımı direkt olarak fark basınç sensörünün basınç aralığı ile doğru orantılıdır. Aralığın alt limitinde 4ma, üst limitinde 20ma vardır. Bu kobntrollü çıkış akımı, şebeke akım dalgalanmalarından etkilenmez. 4-20ma çıkışı, Modbus gibi dijital haberleşme protokolleri ile birleştirilir.

6) Fark Basınç Sensörlerinin HVAC uygulama alanları
 - Havalandırma ve klima kanallarındaki en küçük basınç farklılıklarını ölçmek
 - Hava akışını kontrol etmek
 - Filtreleri izlemek ve fanları kontrol etmek
 - Labaratuvar, üretim ve temiz oda uygulamalarında basınç izlemesi
 - VAV ekipmanlarında değişken hava debisi elde etmek