سوئیچ فشار نوعی دستگاه الکترومکانیکی می باشد که برای کنترل کردن فشار یک مایع یا گاز در یک سیستم مورد استفاده قرار می گیرد. این دستگاه در شرایطی کاربرد دارد که فشار مایع یا گاز به حد معینی رسیده باشد یا از آن عبور کرده باشد. پرشر سوئیچ به عنوان یک سوئیچ الکتریکی عمل می کند به طوریکه با ارسال سیگنال به یک سیستم کنترلی کار خود را انجام می دهد. از این نوع تجهیزات غالبا در مایعاتی همچون روغن هیدرولیک، آب، گازهای تبرید، هوای فشرده و بنزین مورد استفاده قرار می گیرد.
به عبارت دیگر سوئیچ فشار دستگاه هایی هستند که برای اندازه گیری فشار در هر محیطی استفاده قرار می گیرد. از این وسیله به عنوان هشدار دهنده برای کاربرد در مورد فشار از دست رفته یا افزایش فشار استفاده می گردد. سوئیچ های فشار قابل دسترسی و تنظیم هستند. کاربران می توانند محدوده هایی را که از پیش تعریف کرده اند را برای رله خروجی مورد نیاز خود تنظیم نمایند.
انواع سوئیچ های فشار
- سوئیچ فشار دیجیتالی
- سوئیچ فشار مکانیکی
از لحاظ نوع کاربرد نیز پرشر سوئیچ ها بسیار متنوع هستند. مانند: سوئیچ فشار خودرو، پرشر سوئیچ دستگاه تصفیه آب و… در ادامه مقاله هر کدام از این نوع ها را برحسب ساختار و نحوه عملکرد بررسی و شرح می‌دهیم
سوئیچ فشار دیجیتال(الکترونیکی)
سوئیچ فشار الکترونیکی یکی از پیشرفته ترین سوئیچ های فشار است که از تکنولوژی دیجیتال در عملکرد و نحوه نمایش اطلاعات استفاده می کنند. این نوع سوئیچ، فشار مایع یا گاز را به صورت دیجیتالی نمایش می دهد. اطلاعات مربوط به فشار را به شکل اعداد دیجیتالی به نمایش می گذارد.
یک سنسور فشار در پرشر سوئیچ دیجیتالی جاسازی شده است که تغییرات فشار را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند. این سیگنال‌ها سپس توسط مدارهای الکترونیکی پردازش می‌شوند و نتیجه به صورت اعداد دیجیتالی در نمایشگری مانند صفحه نمایش LCD یا LED نمایش داده می‌شود.
پرشر سوئیچ دیجیتالی معمولاً امکانات بیشتری نسبت به نسخه‌های غیردیجیتالی دارد. به عنوان مثال، می‌تواند تنظیمات دقیق‌تری برای تشخیص حدود فشار داشته باشد. بر روی این دستگاه دکمه‌هایی برای تنظیم ست پوینت set point نیز وجود دارد.
این نوع از قابلیت‌های هشدارهای دیجیتالی برای اطلاع رسانی به کاربر در صورت تغییر فشار استفاده کند. همچنین، این نوع سوئیچ معمولاً دارای واسط‌های ارتباطی مثل پورت‌های USB یا RS-485 برای ارتباط با سیستم‌های کنترلی یا نظارتی دیگر است. این قابلیت‌ها بویژه در محیط‌های صنعتی و فرآیندهای پیچیده کاربرد دارند که نیاز به دقت و قابلیت‌های پیشرفته دارند.
پرشر سوئیچ مکانیکی
سوئیچ‌‌های فشار مکانیکی ساختاری ساده دارند، این تجهیزات برای کنترل فشار از فنر و پیستون استفاده می‌کنند. مکانیزم کاری در پرشر سوئیچ مکانیکی به این صورت است: زمانی که فشار به سطح مشخصی می‌رسد، اتصال الکتریکی را قطع یا برقرار می‌کند. این سوئیچ‌ها در انواع مختلف و با مشخصات فنی متفاوت برای تنظیم و کنترل فشار در سیستم‌ها و دستگاه‌ها ساخته شده‌اند. در این ابزارها بر خلاف نوع دیجیتالی نیازی به منبع تغذیه برای شروع به کار پرشر سوئیچ نیست.
سوئیچ فشار مکانیکی در دو نوع پیستونی و دیافراگمی ساخته می‌شوند. پرشر سوئیچ پیستونی پرکاربرد‌تر از نوع دیافراگمی است.
اجزای پرشر سوئیچ
پرشر سوئیچ (Pressure Switch)، یا همان کلید فشار، ابزاری است که برای تشخیص تغییرات فشار و صدور فرمان قطع یا وصل جریان الکتریکی در سیستم‌های کنترلی استفاده می‌شود. اجزای پرشر سوئیچ بسته به نوع آن (مکانیکی یا دیجیتال) متفاوت است. در زیر اجزای اصلی یک پرشر سوئیچ به‌طور کامل شرح داده شده است:
1. اجزای اصلی پرشر سوئیچ مکانیکی:
الف) حسگر فشار (Pressure Sensing Element):
این قسمت وظیفه اندازه‌گیری فشار را بر عهده دارد. این حسگر می‌تواند به شکل‌های مختلفی باشد:
- دیافراگم (Diaphragm): یک صفحه انعطاف‌پذیر که تحت تأثیر فشار تغییر شکل می‌دهد.
- بلوز (Bellows): یک لوله فلزی انعطاف‌پذیر که با تغییر فشار منبسط یا منقبض می‌شود.
- پیستون (Piston): قطعه‌ای که به صورت مکانیکی فشار را حس می‌کند و حرکت می‌کند.
ب) مکانیزم کالیبراسیون (Calibration Mechanism):
- فنر تنظیم‌کننده (Adjustable Spring): یک فنر که نقطه تنظیم فشار (Set Point) را تعیین می‌کند. فشار وارد شده باید از مقاومت فنر بیشتر باشد تا سوئیچ عمل کند.
- پیچ تنظیم (Adjustment Screw): برای تغییر مقدار فشار تنظیم‌شده استفاده می‌شود.
ج) واحد سوئیچینگ (Switching Mechanism):
- کلید الکتریکی (Electrical Switch): بخشی که در اثر تغییر مکانیکی حسگر فشار، جریان الکتریکی را قطع یا وصل می‌کند.
- کنتاکت‌ها (Contacts): نقاطی که مدار الکتریکی را باز یا بسته می‌کنند. معمولاً از مواد مقاوم مانند نقره ساخته می‌شوند.
د) محفظه خارجی (Housing):
- بدنه (Enclosure): محفظه‌ای که قطعات داخلی را در برابر عوامل محیطی (رطوبت، گردوغبار، و ضربه) محافظت می‌کند.
- پورت فشار (Pressure Port): ورودی که فشار سیال از طریق آن وارد دستگاه می‌شود.
2. اجزای پرشر سوئیچ دیجیتال:
پرشر سوئیچ دیجیتال پیچیدگی بیشتری دارد و شامل اجزای زیر است:
الف) حسگر فشار (Pressure Sensor):
در پرشر سوئیچ دیجیتال، حسگر فشار معمولاً از نوع الکترونیکی (مانند سنسور پیزوالکتریک یا خازنی) است که فشار را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند.
ب) پردازنده (Processor):
میکروکنترلر (Microcontroller): سیگنال الکتریکی خروجی از حسگر را پردازش و آن را به داده‌های قابل خواندن تبدیل می‌کند.
ج( نمایشگر دیجیتال (Digital Display):
- صفحه‌نمایشی که فشار فعلی را به صورت عددی نمایش می‌دهد. این نمایشگر اغلب دارای نور پس‌زمینه برای خوانایی بهتر در محیط‌های تاریک است.
د( مدار کنترلی (Control Circuitry):
- مداری که فرمان‌های لازم برای فعال یا غیرفعال کردن خروجی‌ها را اجرا می‌کند.
- شامل رله‌های الکترونیکی یا کنتاکت‌های خروجی برای اتصال به تجهیزات خارجی.
ه) واحد برنامه‌ریزی (Programming Unit):
- دکمه‌ها یا رابط‌های نرم‌افزاری برای تنظیم مقادیر مربوط به فشار کاری، هشدارها و زمان‌بندی.
و) خروجی‌ها (Outputs):
- سیگنال‌های آنالوگ و دیجیتال: مانند 4-20 میلی‌آمپر، 0-10 ولت، یا پروتکل‌های ارتباطی مانند Modbus برای اتصال به سیستم‌های مانیتورینگ.
ز) منبع تغذیه (Power Supply):
- ولتاژ کاری دستگاه که معمولاً بین 12 تا 24 ولت DC یا 220 ولت AC است.
ح) بدنه و محافظت:
- جنس بدنه معمولاً از استیل ضدزنگ، پلاستیک مقاوم یا آلومینیوم است که در برابر خوردگی و شرایط محیطی مقاوم است.
- درجه حفاظتی (IP Rating) برای محافظت در برابر گردوغبار و رطوبت.
کارکرد کلی اجزا:
- حسگر فشار تغییرات فشار را تشخیص می‌دهد.
- مکانیزم داخلی یا پردازنده تغییرات فشار را به سیگنال الکتریکی یا حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند.
- مدار کنترلی یا مکانیزم سوئیچینگ با توجه به تنظیمات، خروجی را قطع یا وصل می‌کند.
- نمایشگر یا خروجی‌های دیجیتال وضعیت و مقادیر فشار را نشان می‌دهند.
با توجه به نیاز، می‌توانید از پرشر سوئیچ مکانیکی برای کاربردهای ساده یا پرشر سوئیچ دیجیتال برای نیازهای پیچیده و دقیق استفاده کنید.