یکی از مهم‌ترین بخش‌های صنعت که به عنوان شاهرگ اصلی صنایع شناخته می‌شود، تجهیزات اندازه‌گیری و ابزار دقیق (Instrumentation) است. دلیل اهمیت زیاد ابزار دقیق در کاربرد آن نهفته است؛ در حقیقت ابزار دقیق به مهندسان کمک می‌کند تا در فرایندهای صنعتی، پارامترهای مهم و قابل اندازه‌گیری را با کمک کنترلرها و یا مانیتورها زیرنظر داشته باشند. از جمله این پارامترها می‌توان به دما، فشار، دبی سیال، طول و غیره اشاره کرد.
رد پای ابزار دقیق را می‌توانید در صنایع مختلفی مثل پتروشیمی، پالایشگاه، سیستم‌های پرواز یا حتی صنایع دارویی پیدا کنید. در هرکدام از آنها، بخشی به نام واحد کنترل، وظایف مربوط به این حوزه را برعهده دارد؛ با این شرایط، مجموعه‌های مختلفی نیز روی تأمین تجهیزات ابزارهای دقیق تمرکز دارند که در این میان، شرکت نیاک، به‌طور تخصصی در این زمینه فعالیت می‌کند. در این مقاله قصد داریم به‌طورکامل به این سؤال بپردازیم که ابزار دقیق چیست و چه کاربردی دارد. همچنین به قسمت های تشکیل دهنده ابزار دقیق نیز اشاره خواهیم کرد.
منظور از ابزار دقیق در صنعت چیست؟
بیایید کمی دقیق‌تر به مفهوم ابزار دقیق بپردازیم. در یک جمله می‌توان گفت، ابزاردقیق، به دستگاه‌هایی اشاره دارد که متغیرهای فیزیکی یا شیمیایی یک فرایند مثل جریان، دما، نور، سطح، فشار، ترکیب سازنده، درصد خلوص و غیره را اندازه‌گیری یا دستکاری می‌کند. این ابزارها می‌توانند به‌سادگی دریچه‌ها و فرستنده‌ها یا به پیچیدگی آنالیزورها باشند. گاهی اوقات نیز ابزار دقیق شامل سیستم‌های کنترلی در یک فرایند می‌شود؛ اگر بخواهیم چند مثال جزئی بزنیم، می‌توانیم به رله زیمنس SIEMENS یا فلوسوئیچ تیغه‌ای جانسون اشاره کنیم که هرکدام از آنها از برندهای معتبری هستند.
به‌طورکلی، ابزاردقیق دارای عملکردهای متفاوتی است. بعضی از آنها نقش کنترلر دارند و مقدار دما، فشار، رطوبت یا دبی را کنترل می‌کنند؛ تعدادی از آنها فقط مقادیر فعلی یک پارامتر یا کمیت را نمایش می‌دهند (نمایشگرها) و بعضی دیگر هم انتقال‌دهنده سیگنال‌های استاندارد هستند و ترانسمیتر نامیده می‌شوند. برای کسب اطلاعات اصولی درباره دانش ابزاردقیق و نیز آخرین اختراعات در این حوزه، مجله نیاک، اطلاعات جذابی برای شما درنظر گرفته است. در نیاک می‌توانید مجموعه کاملی از تجهیزات کنترلی یا ابزار دقیق را مشاهده کنید.
تاریخچه ابزار دقیق؛ دنیای ریز سنجش در ابزارها
در این بخش قصد داریم به تاریخچه ی علم ابزار دقیق به‌عنوان یکی از مهم‌ترین علوم کاربردی در تاریخ صنعت اشاره کنیم. هرچند علاقه انسان‌ها به اندازه‌گیری‌های دقیق و مقیاس‌های بسیار کوچک، به دوران باستان و حدود 2000 سال قبل (دوران اختراع ترازو ساعت‌های آبی) مربوط می‌شود؛ اما دانش ابزارهای دقیق به طور تخصصی‌تر از آغاز قرن 17 میلادی شروع شد و به‌تدریج تکامل پیدا کرد. در میانه قرن‌های 17 و 18 میلادی با انقلاب علمی و صنعتی در اروپا، آزمایشات و مشاهدات دقیق، اهمیت زیادی پیدا کردند و نیاز به ابزارها و تجهیزات با دقت بالا روزبه‌روز بیشتر احساس می‌شد. در همین دوران بود که تلسکوپ‌ها، میکروسکوپ‌ها، ابزارهای سنجش طول و غیره اختراع شدند.
با گذشت زمان، تجهیزات اندازه گیری و ابزار دقیق، پیچیده‌تر شدند و با اختراع اسپکتوگراف، اسپکتومتر، اسپکتوفتومتر و غیره در قرن 19 میلادی، مسیر دانش ابزار دقیق وارد سطح دیگری شد. شاید جالب باشد که بدانید، معروف‌ترین استانداردهای اندازه‌گیری نیز در همین دوران تعریف شدند. پس از قرن 19 و با ورود به عصر مدرن، اختراع لیزر، فلومترها، بارومترها، رادارهای پیشرفته، ابزارهای الکترونیکی مانند ترانزیستورها و غیره، نقش مهمی در دانش ابزار دقیق ایفا کردند.
ابزار دقیق از چه قسمت‌هایی تشکیل شده است؟
شاید اگر سری به بازار تجهیزات اندازه‌گیری و ابزار دقیق بزنید؛ با صدها وسیله کاربردی ابزارهای دقیق مواجه شوید؛ ابزارهایی مثل فلوسوئیچ تیغه‌ای، رله اتمسفریک گازی یا پرشر سوئیچ‌ها؛ اما این ابزارها بایکدیگر چه فرقی دارند و هرکدام از آنها در چه دسته‌ای از ابزار دقیق تعریف می‌شود؟
خوب است بدانید که دانش این ابزار از سه بخش اصلی اندازه‌گیری، کنترل و ارسال سیگنال تشکیل شده است. در اندازه‌گیری، پارامترهای مختلف فیزیکی و شیمیایی، بررسی شده و اندازه‌گیری می‌شوند. در بخش کنترل نیز، پارامترهای فرایندی مانند دما، فشار، جریان و سرعت به دقت کنترل می‌شوند. کنترل‌کننده‌ها می‌توانند شامل کنترلرهای لاگیکی مثل PID، DCS یا PLC باشند. در ادامه به معرفی هرکدام از بخش‌های ابزار دقیق خواهیم پرداخت.
اندازه‌گیرها
اندازه‌گیرها بخش مهمی از ابزار دقیق را تشکیل می‌دهند؛ از جمله وظایف اندازه‌گیرها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- اندازه‌گیری فشار
- اندازه‌گیری درجه حرارت
- سنجش و اندازه‌گیرری جریان سیال
- اندازه‌گیری ارتفاع مایعات
- اندازه‌گیری سرعت
- سنجش و اندازه‌گیری لرزش
کنترلرها
شاید کنترلرهای امروزی تفاوت زیادی با کنترل‌کننده‌های دستی قدیمی داشته باشند؛ اما هردوی آنها وظیفه کنترل فرایندهای صنعتی را برعهده دارند؛ با این حال برخلاف گذشته، در دنیای امروز، کنترلرهایی مثل ادوات نیوماتیکی یا ترانزیستورها تا حد زیادی دخالت انسان در صنعت را کاهش داده‌اند. در حال حاضر، کنترلرهای پیشرفته‌تری به نام PID (یک الگوریتم کنترلی کلاسیک برای کنترل دقیق پارامترهای فرایندی مثل دما، فشار و جریان)، On/Off ( برای کنترل ساده فرایندهای صنعتی با روشن و خاموش کردن دستگاه‌های برقی) و فرکانس (برای کنترل سرعت موتورها و غیره) طراحی شده‌اند.
محرک‌ها
محرک‌ها در این ابزار، بیشتر شبیه به یک موجود زنده و فعال عمل می‌کنند. این ابزارها با دریافت سیگنال خروجی از واحد کنترلر، براساس همان سیگنال، عمل کرده و باعث انجام یک تغییر در فرایند صنعتی می‌شوند. از جمله مهم‌ترین محرک‌ها می‌توان الکتروموتورها یا شیرهای کنترل را نام برد. در سایت نیاک می‌توانید چندین شیرکنترلی، همچون شیر برقی آب یونی دی UNI-D در سایزهای مختلف را مشاهده کنید که براساس کاربردهای مختلف طراحی شده‌اند.
از ابزار دقیق برای چه کاری در صنعت استفاده می‌شود؟
سؤال مهمی که باید در این بخش به آن بپردازیم این است که دقیقاً کاربرد ابزار دقیق چیست؟ ابزارهای دقیق در صنعت بیشتر برای ساخت قطعات با دقت بالا و تعیین ابعاد با دقت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند. کاربرد اصلی ابزار دقیق عبارت است از:
- سنجش قطعات و مواد: اندازه‌گیری، بررسی و کنترل دقیق ابعاد و شکل قطعات کار برای اطمینان از کیفیت تولیدات، یکی از اقدامات اساسی و مورد نیاز صنعت است. ابزارهای دقیق اندازه‌گیری به تعیین دقیق انحرافات ابعادی کمک می‌کنند
- تولید قطعات و محصولات: ابزارهای دقیق برای برش، پرس، نرم‌کاری، چرخ سنگی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند تا قطعات مورد نیاز را با دقت بالا تولید کنند. صنایع مختلف مکانیکی و الکترونیکی نیازمند این ابزار هستند
- تولید ابزارها و قالب‌ها: قالب‌ها و ابزارهای تولیدی با دقت بالا، خط تولید را به منظور تولید انبوه محصولات با کیفیت و سرعت بالا اتوماسیون می‌کنند
- سایر کاربردها: ساخت قطعات ساعت‌سازی، لنز دوربین، قطعات الکترونیکی، قطعات هوافضا، اتصالات، ابزارهای جراحی و درمانی و غیره
انواع تجهیزات اندازه‌گیری ابزار دقیق
انواع تجهیزات اندازه گیری ابزار دقیق، بیشتر براساس نوع کاری که انجام می‌دهند دسته‌بندی می‌شود. در این بخش قصد داریم علاوه بر معرفی انواع تجهیزات، لیست تجهیزات ابزار دقیق را به‌طور کامل اشاره کنیم.
فشارسنج‌ها
از جمله تجهیزات اندازه گیری برای اندازه‌گیری فشار می‌توان به فشارسنج‌های لوکال، ترانسمیترها و پرشر سوئیچ‌ها اشاره کرد. تمام فشارسنج‌های لوکال، معمولاً از نوع بوردون دیافراگمی درنظر گرفته می‌شوند. ترانسمیترها نیز برای انتقال سیگنال فشار به واحد کنترل مدار استفاده می‌شوند. در حال حاضر مجموعه نیاک، انواع پرشرسوئیچ از برندهای مختلف را ارائه کرده است که از جمله آن می‌توان به پرشرسوئیچ فانتینی و پرشرسوئیچ دانفوس اشاره کرد.
ابزارهای اندازه‌گیری سطح
برای اندازه‌گیری سطح، از ابزارهایی مثل نشانگرهای سطح، ترانسمیترها و سوئیچ‌های سطح استفاده می‌شود. برای مثال، نشانگرهای سطح، گیج‌های شیشه‌ای هستند که در مسیر مدار نصب شده و درجه‌بندی شده‌اند. ابزارهای سطح‌سنج معمولاً باید به تجهیزات متصل شوند.
دماسنج‌ها
ترموول‌ها که برای اندازه‌گیری دمای سیم‌پیچ موتور استفاده می‌شوند، ترموستات‌ها، دمانسج‌های مقاومتی، ترموکوپل‌ها، ترانسمیترهای دما و کابل‌های جبران‌کننده بخشی از تجهیزات اندازه‌گیری دما در ابزار دقیق هستند. برای مثال، ترانسمیترهای دما برای کنترل دما و نیز اندازه‌گیری‌های مرتبط با سیگنال‌های خاموشی (عملکردهای سوئیچینگ) استفاده می‌شوند. دماسنج آنالوگ محیطی تی اف ای (TFA)، دماسنج الکلی تی اف ای و نیز ترمومتر لیزری تی اف ای، جزو بهترین دماسنج‌ها در بازار هستند که توسط مجموعه تأمین‌کننده نیاک عرضه می‌شوند.
جریان‌سنج‌ها
فلومترهای فشار دیفرانسیل، روتامترها، جریان سنج مغناطیسی، گرداب‌متر، توربین متر و جریان‌سنج جرمی، بخشی از ابزارهای دقیق برای اندازه‌گیری جریان هستند. این ابزارها در مسیر جریان قرارگرفته و دبی جریان یا سیال ورودی و خروجی را بررسی و اندازه‌گیری می‌کنند.
ترانسدیوسرها
ترانسدیوسرها را می‌توان یکی از انواع مبدل‌های کاربردی دانست که سیگنال‌هایی را که سنسورها ارائه می‌دهند را به سیگنال‌های استاندارد تبدیل می‌کنند. در حقیقت، ترانسدیوسرها کمیت‌های آنالوگ را به کمیت‌های دیجیتال تبدیل کرده و یک نوع انرژی را به انرژی دیگری مبدل می‌کنند. این ابزارها یکی از مهم‌ترین وسایل در اتوماسیون برق صنعتی محسوب می‌شوند.
نمایشگرها
نمایشگرها یا مانیتورها در ابزار دقیق، همان داده‌ها و اطلاعاتی که سنسورها و دیگر ابزارهای دقیق مشخص می‌کنند را به‌صورت خروجی تصویری نشان می‌دهد. در استفاده از نمایشگرها باید دقت کنید که آنها باید بتوانند از ورودی‌های استانداردی که از سنسورها خارج شده‌اند، پشتیبانی کنند؛ برای مثال، اگر بخواهیم مقدار فشاری که سنسور تشخیص داده است را نشان دهیم باید از نمایشگری استفاده کنیم که از همان سنسور پشتیبانی می‌کند.
کنترلرها
تجهیزات کنترلی در ابزار دقیق بسیار متنوع هستند. برای مثال تنها در بخش کنترل جریان سیال، ابزارهای کنترلی زیادی همچون ولوها، شیرهای ایزوله، شیر ایمنی، شیرهای چگ ولو، شیرهای اسپلیت، شیر دروازه‌ای، شیر دیافراگمی، شیر برقی، شیر کشویی و شیر تنظیم فشار برگشتی، بخشی از کنترلرهای جریان سیال هستند که در حوزه ابزار دقیق کاربرد دارند. یکی دیگر از این کنترلرها، پوزیشنر است که وظیفه کنترل شیرها و کمپرسورها را برعهده دارد.
معیارهای اندازه‌گیری ابزارهای دقیق
از جمله مهم‌ترین معیارهایی که برای اندازه‌گیری دقت و کیفیت ابزار دقیق موردتوجه قرار می‌گیرند می‌توان به دامنه اندازه‌گیری، تکرارپذیری، تطابق با استاندارد و تنظیم‌پذیری اشاره کرد؛ برای نمونه، دامنه اندازه‌گیری براساس حداکثر و حداقل مقدار قابل اندازه‌گیری توسط ابزار دقیق مشخص می‌شود. تطابق با استاندارد نیز یکی از مهم‌ترین معیارهای ابزارهای دقیق است؛ اگر یک ابزار دقیق مطابق با استانداردهای بین‌المللی طراحی و ساخته شود، کیفیت بالاتری خواهد داشت.
اصطلاحات رایج در دنیای ابزار دقیق که بهتر است یاد بگیرید
برخی از اصطلاحات رایج در مبحث ابزار دقیق عبارت‌اند از:
- کالیبره کردن: با اندازه‌گیری یا مقایسه با یک استاندارد، مقدار صحیح هر ترازو در یک متر یا یک دستگاه دیگر تعیین می‌شود
- فیلدباس: یک پیوند دیجیتال دوطرفه بین دستگاه‌های اندازه‌گیری و کنترل هوشمند
- متغیر کنترل: متغیرهای اندازه‌گیری شده که می‌توانند توسط سیستم کنترل دستکاری شوند، مانند جریان، سطح، فشار و دما
- محدوده: ناحیه بین حدودی که در آن یک کمیت اندازه‌گیری، دریافت یا ارسال می‌شود (با بیان مقادیر پایین و بالای این بازه تعریف می‌شود)
- تنظیم: تنظیم پارامترها برای بهینه‌سازی یک فرایند خاص
کلام آخر؛ چرا استفاده از ابزارهای دقیق ضروری است؟
یک حقیقت بزرگ وجود دارد؛ اینکه که هیچ‌کس نمی‌خواهد محصولی با ابعاد نادرست و غیراصولی و همچنین کیفیت نامطلوب بخرد. این موضوع در دنیای صنعت بیشتر خود را نشان می‌دهد. ابزار دقیق امکان ساخت محصولات باکیفیت و بادقت بالا را به صنایع می‌دهند. این ابزار، کنترل و بهبود فرایند تولید را تسهیل کرده و از اتلاف منابع و انرژی جلوگیری می‌کنند.
حقیقت این است که بدون تجهیزات ابزار دقیق، هیچ‌کدام از پیشرفت‌های علمی، فناوری و تولید محصولات پیشرفته در صنعت ممکن نبود؛ با این حال، برای رسیدن به نتیجه مطلوب از ابزارهای دقیق، باید در خرید و انتخاب اصولی آنها دقت کرد.
یکی از مهم‌ترین پارامترها در خرید ابزار دقیق، انتخاب یک برند معتبر است. از جمله معروف‌ترین برندهای ابزار دقیق می‌توان به وگا (VEGA)، اندرس هاورز (E+H)، زیمنس (Siemens)، درگر (Drager) و هانیول (Honeywell) اشاره کرد. گروه برق صنعتی نیاک، بادرنظرگرفتن نیاز صنعت به خرید ابزار دقیق برند و معتبر، به‌عنوان یک تأمین‌کننده و فروشگاه بزرگ ابزار دقیق، مجموعه کاملی از بهترین ابزار دقیق دنیا را با قیمت مقرون‌به‌صرفه در اختیار شما قرار می‌دهد.
سؤالات متداول
1- انواع مختلف ابزار دقیق چیست؟
انواع مختلفی از ابزار دقیق وجود دارد؛ مانند میکرومتر، کالیپر، ماشین‌های CNC گونیومتر و ریزبرشکارها
2- مزایای استفاده از ابزار دقیق چیست؟
استفاده از ابزار دقیق باعث افزایش بهره‌روی، تولید انبوه، کنترل و نظارت بهتر و پیشرفت در فناوری می‌شود
3- معایب استفاده از ابزار دقیق چیست؟
معمولاً پیچیدگی زیاد، نیاز به نگهداری بیشتر، آسیب‌پذیری بالا و هزینه نسبتاً زیاد، برخی از کاستی‌های ابزار دقیق به‌شمار می‌روند
4- نحوه سفارش ابزار دقیق از نیاک چگونه است؟
برای سفارش ابزار دقیق از فروشگاه تخصصی نیاک، می‌توانید به وب‌سایت رسمی رفته و از قسمت جستجو یا دسته‌بندی محصولات، تجهیزات موردنیاز خود را انتخاب کنید. پس از آن، می‌توانید با اضافه کردن محصول به سبد خرید، سفارش را به اتمام برسانید؛ در صورت هرگونه ابهام می‌توانید از مشاوره‌های آنلاین نیاک کمک بگیرید
منابع: maschinenmarkt، instrumentationtools
