ตั้งแต่ช่วงราวปี 1590 เป็นต้นมา ผู้คนต่างหลงใหลในการวัดการเปลี่ยนแปลงของความดัน ความพยายามครั้งแรกในการอธิบายความผันผวนของความดันเริ่มต้นด้วยหลอดแก้วและการทดลองบารอมิเตอร์ เครื่องมืออย่างง่ายเหล่านี้ใช้วัดว่าของเหลวภายในถูกผลักหรือดึงไปมากน้อยเพียงใดจากการเปลี่ยนแปลงของความดัน

ย้อนกลับไปเมื่อ 500 ปีที่แล้ว จนถึงปัจจุบัน เราได้ก้าวหน้าไปไกลมากจากการวัดการขึ้นลงของของเหลวในท่อ ปัจจุบันเราเข้าใจถึงผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงความดันต่อคุณสมบัติทางกายภาพและทางไฟฟ้าของวัสดุมากขึ้น ทุกวันนี้ การวัดความผันผวนของความดันด้วยความแม่นยำและเที่ยงตรงอย่างน่าทึ่งนั้นทำได้ง่ายดาย – ด้วยเซ็นเซอร์วัดความดันที่ทันสมัย

เซ็นเซอร์ความดันคืออะไร?

เซ็นเซอร์  วัดแรงดันเป็นอุปกรณ์ที่ตรวจจับและวัดแรงดัน ในกรณีนี้ แรงดันหมายถึงปริมาณแรงที่กระทำต่อพื้นที่ เซ็นเซอร์วัดแรงดันช่วยให้สามารถวางแผนการบำรุงรักษาที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้น เช่น การบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์ อุปกรณ์เหล่านี้รวบรวมข้อมูลแบบเรียลไทม์เกี่ยวกับสภาพของอุปกรณ์ จากข้อมูลที่มีอยู่ เซ็นเซอร์สามารถคาดการณ์และเตรียมพร้อมสำหรับรูปแบบความเสียหายได้

การติดตั้งเซ็นเซอร์วัดแรงดันในถังเก็บและอุปกรณ์ที่มีแรงดันอื่นๆ จะช่วยแจ้งเตือนทีมบำรุงรักษาเมื่อแรงดันลดลงต่ำกว่าระดับที่กำหนดไว้ ทำให้ทีมงานสามารถแก้ไขปัญหาได้ทันที ตัวอย่างทั่วไปของเซ็นเซอร์วัดแรงดันในงานบำรุงรักษาคือทรานสดิวเซอร์ที่รับสัญญาณเมื่อมีแรงดันกระทำต่อมัน

เซ็นเซอร์วัดแรงดันทำงานอย่างไร

เซ็นเซอร์วัดความดันทำงานโดยการวัดการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพที่เกิดขึ้น อันเป็นปฏิกิริยาต่อความแตกต่างของความดัน หลังจากวัดการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพเหล่านี้แล้ว ข้อมูลจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า จากนั้นสัญญาณเหล่านี้สามารถแสดงผลเป็นข้อมูลที่ใช้งานได้ ซึ่งทีมงานสามารถนำไปตีความได้ ตัวอย่างของกระบวนการนี้จะดำเนินการตามขั้นตอนต่อไปนี้:

1. เกจวัดความเครียดจะแปลงแรงดันเป็นสัญญาณไฟฟ้า

เซ็นเซอร์วัดแรงดันชนิดที่พบได้บ่อยที่สุดคือเซ็นเซอร์แบบ  สเตรนเกจซึ่งเป็นอุปกรณ์เชิงกลที่ยอมให้เกิดการขยายตัวและหดตัวเล็กน้อยเมื่อมีการเพิ่มหรือลดแรงดัน เซ็นเซอร์จะวัดและปรับเทียบการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพเพื่อแสดงว่ามีแรงดันกระทำต่ออุปกรณ์หรือถังมากน้อยเพียงใด จากนั้นจะแปลงการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เป็นแรงดันไฟฟ้าหรือสัญญาณไฟฟ้า

2. มีการวัดและบันทึกสัญญาณไฟฟ้า

เมื่อเซ็นเซอร์สร้างสัญญาณไฟฟ้าแล้ว อุปกรณ์จะสามารถบันทึกค่าความดันได้ สัญญาณเหล่านี้จะเพิ่มหรือลดความเข้มลง ขึ้นอยู่กับความดันที่เซ็นเซอร์ตรวจจับได้ และขึ้นอยู่กับความถี่ของสัญญาณ การวัดค่าความดันสามารถทำได้ในช่วงเวลาที่กระชั้นชิดมาก

3. CMMS รับสัญญาณไฟฟ้า

สัญญาณไฟฟ้าในปัจจุบันอยู่ในรูปแบบของการอ่านค่าความดัน โดยมีหน่วยเป็นปอนด์ต่อตารางนิ้ว (psi) หรือปาสคาล (Pa) เซ็นเซอร์จะส่งค่าที่อ่านได้ออกมา ซึ่งระบบ CMMS ของคุณจะรับค่าเหล่านั้นแบบเรียลไทม์ ด้วยการติดตั้งเซ็นเซอร์หลายตัวทั่วทั้งสินทรัพย์ต่างๆ ระบบ CMMS จะทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางในการติดตามดูแลสิ่งอำนวยความสะดวกทั้งหมด ผู้ให้บริการ CMMS สามารถช่วยให้มั่นใจได้ว่าเซ็นเซอร์ทั้งหมดเชื่อมต่อกันได้อย่างราบรื่น ตัวอย่างเช่น UpKeep CMMS มีตัวเลือกสำหรับการบูรณาการเซ็นเซอร์และสินทรัพย์อย่างราบรื่น

4. ระบบ CMMS แจ้งเตือนทีมงานซ่อมบำรุง

ด้วยเซ็นเซอร์ที่ติดตั้งไว้ ทีมงานบำรุงรักษาของคุณจะได้รับการแจ้งเตือนเมื่อค่าความดันสูงหรือต่ำเกินไป ค่าความดันที่สูงเกินไปอาจบ่งชี้ถึงความเสี่ยงที่ชิ้นส่วนจะแตกหัก หรืออุปกรณ์อาจเสียหาย ในทางกลับกัน การลดลงของความดันอาจเป็นสัญญาณของการรั่วไหล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในภาชนะรับแรงดัน ข้อมูลแบบเรียลไทม์ ผสานกับฟังก์ชันการทำงานบนมือถือ ช่วยให้ทีมงานของคุณสามารถตรวจสอบสถานะของโรงงานได้ตลอดเวลา

เซ็นเซอร์วัดความดัน 7 ชนิด

เซ็นเซอร์วัดความดันสามารถแบ่งประเภทได้ตามวิธีการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงความดัน เซ็นเซอร์สามารถสังเกตและวัดปฏิกิริยาทางกายภาพต่างๆ ได้ ประเภทของเซ็นเซอร์วัดความดันที่พบได้บ่อยที่สุดมีดังต่อไปนี้:

1. เกจวัดความเครียด

ความเครียด (Strain) หมายถึง การขยายตัวหรือหดตัวของวัสดุอย่างเป็นสัดส่วนเมื่อมีวัตถุมากระทำต่อวัสดุ เกจวัดความเครียด (Strain gauge) นั้น ใช้การเปลี่ยนแปลงที่เห็นได้ชัดในขนาดของสปริงเพื่อวัดแรงดัน

เซ็นเซอร์วัดความเครียดมีส่วนประกอบเป็นสปริงที่เปลี่ยนรูปเมื่อมีแรงกระทำ วัสดุจะมีค่าความต้านทานไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงไปตามสัดส่วนของโครงสร้าง เมื่อความดันเปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนแปลงของค่าความต้านทานและค่าแรงดันไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า จากนั้นค่าเหล่านี้จะถูกปรับเทียบให้ตรงกับค่าความดันที่เทียบเท่ากันและแสดงผลโดยเซ็นเซอร์

เซ็นเซอร์วัดความเครียดเหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานตรวจสอบระยะยาว เนื่องจากหาได้ง่ายและใช้งานได้หลากหลาย จึงเป็นเซ็นเซอร์ประเภทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด

2. เพียโซอิเล็กทริก

เซ็นเซอร์แบบเพียโซอิเล็กทริกทำงานโดยใช้ปรากฏการณ์เพียโซอิเล็กทริก  ปรากฏการณ์เพียโซอิเล็กทริกอธิบายถึงการสร้างประจุไฟฟ้าเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพของวัสดุ ปรากฏการณ์นี้จะเห็นได้ชัดเจนในวัสดุบางชนิดในระดับที่สามารถวัดได้ ประจุที่เกิดขึ้นจะแปรผันตรงกับแรงที่กระทำ เซ็นเซอร์สามารถวัดและปรับเทียบการเปลี่ยนแปลงของประจุและแสดงค่าการวัดแรงดันที่สอดคล้องกันได้

เซ็นเซอร์แบบเพียโซอิเล็กทริกมีขนาดเล็กมาก ทำให้เป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับแอปพลิเคชันที่มีพื้นที่จำกัด นอกจากนี้โดยทั่วไปแล้วยังสามารถรับข้อมูลที่ความถี่สูงได้ ซึ่งเป็นข้อดีสำหรับการอ่านค่าที่ต้องการการวัดแบบไดนามิกที่จุดข้อมูลในช่วงเวลาสั้นๆ

3. ความจุไฟฟ้า

ตัวเก็บประจุเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการเก็บประจุไฟฟ้า หลักการทำงานคือมีตัวนำสองตัวที่คั่นด้วยช่องว่างเล็กๆ ระหว่างกัน เซ็นเซอร์สามารถวัดค่าความจุระหว่างแผ่นทั้งสองได้ ระยะห่างระหว่างแผ่นทั้งสองจะเป็นตัวกำหนดค่าความจุ ซึ่งจะเปลี่ยนแปลงไปตามแรงดันโดยรอบ

เซ็นเซอร์วัดความดันแบบคาปาซิทีฟมีการใช้งานหลากหลาย เช่น การวัดการเปลี่ยนแปลงความดันในเครื่องยนต์เจ็ท ยางรถยนต์ และภาชนะอื่นๆ เซ็นเซอร์เหล่านี้มีโครงสร้างทางกลที่เรียบง่าย ทำให้สามารถทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรงได้

4. มาโนมิเตอร์

อุปกรณ์แรกสุดที่ใช้ในการวัดความดันนั้นประกอบด้วยหลอดแก้วที่บรรจุของเหลว มาโนมิเตอร์ก็คือหลอดที่ใช้การเคลื่อนที่ของของเหลวเพื่อเปรียบเทียบความดันที่เกิดขึ้นระหว่างพื้นผิวทั้งสองด้าน มาโนมิเตอร์แบบพื้นฐานที่สุดมีรูปทรงตัวยู โดยมีของเหลวอยู่ภายในซึ่งจะถูกแทนที่โดยความแตกต่างของความดันที่เปลี่ยนแปลงไป

มาโนมิเตอร์สามารถใช้สอบเทียบอุปกรณ์อื่นๆ ได้ และยังคงเป็นเครื่องมือที่พบได้ทั่วไปในห้องปฏิบัติการ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีการตอบสนองที่ช้าและช่วงความดันที่จำกัด จึงไม่เหมาะสำหรับการตรวจวัดความดันแบบไดนามิก

5. แรงดันสุญญากาศ

เซ็นเซอร์วัดความดันแบบเดิมโดยทั่วไปทำงานโดยการวัดแรงที่กระทำต่ออุปกรณ์เชิงกล วิธีการเชิงกลเหล่านี้อาจซับซ้อนมากขึ้นเมื่อความดันต่ำกว่าระดับความดันบรรยากาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระดับความดันสุญญากาศสูง สำหรับการใช้งานในสภาวะสุญญากาศ การวัดจะอาศัยปฏิกิริยาเชิงกลน้อยลง แต่เซ็นเซอร์จะสังเกตและวัดผลกระทบต่อคุณสมบัติของวัสดุแทน

เซ็นเซอร์ที่รู้จักกันดีที่สุดที่ใช้ในการวัดความดันสุญญากาศคือ  เซ็นเซอร์ Piraniซึ่งตั้งชื่อตามผู้คิดค้นคือ Marcello Stefano Pirani เซ็นเซอร์ Pirani ทำงานโดยการวัดความต้านทานของเส้นลวดที่ถูกทำให้ร้อนภายในห้องวัด เมื่อห้องวัดสัมผัสกับความดันสุญญากาศโดยรอบ อุณหภูมิที่ห้องวัดรู้สึกจะลดลง การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมินี้จะทำให้ค่าการนำไฟฟ้าในเส้นลวดเปลี่ยนแปลงไปตามสัดส่วน ซึ่งสามารถนำมาใช้เป็นการวัดความดันโดยอ้อมได้

6. ผึ้งบัมเบิลบีในท่อ

จากเซ็นเซอร์ประเภทก่อนหน้านี้ เราได้เห็นแล้วว่าการเปลี่ยนแปลงรูปร่างทางกายภาพอันเนื่องมาจากแรงที่กระทำนั้นใช้ในการวัดความดันท่อบูร์ดอนเป็นอุปกรณ์เชิงกลที่ชาญฉลาดซึ่งใช้การเคลื่อนไหวทางกายภาพ โดยใช้ประโยชน์จากแรงรอบข้างเพื่อขับเคลื่อนหน้าปัดที่ได้รับการปรับเทียบให้แสดงค่าความดัน

หลอดบูร์ดอนทำจากท่อที่ขดเป็นรูปตัว C ปลายด้านหนึ่งปิดสนิท ในขณะที่อีกด้านหนึ่งเปิดโล่งต่อกับสิ่งแวดล้อมที่ต้องการวัด เมื่อความดันที่ปลายด้านหนึ่งของท่อเพิ่มขึ้น ขดท่อจะพยายามยืดตรง เมื่อต่อกับแกนหมุน การเคลื่อนไหวทางกายภาพของขดท่อจะทำให้เข็มชี้เคลื่อนที่เพื่อแสดงค่าความดันบนมาตรวัดแบบหน้าปัด

เนื่องจากความเรียบง่ายและความทนทาน เกจวัดแรงดันแบบท่อบูร์ดอนจึงมักมีราคาไม่แพงแต่ใช้งานได้ยาวนาน ให้ความแม่นยำสำหรับการใช้งานที่มีแรงดันสูง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเป็นอุปกรณ์เชิงกลล้วนๆ การอ่านค่าจึงอาจไวต่อแรงกระแทกและการสั่นสะเทือน จึงไม่แนะนำให้ใช้กับแรงดันต่ำที่ต้องการการวัดที่แม่นยำ

7. บารอมิเตอร์แบบแอนเนอรอยด์

บารอมิเตอร์แบบ  แอนเนอรอยด์ เป็นอุปกรณ์เชิงกลอีกประเภทหนึ่งที่ใช้ในการวัดความดัน อุปกรณ์นี้มีกระบอกโลหะที่ปิดสนิทคล้ายแคปซูล แคปซูลนี้จะบีบตัวและขยายตัวตามความดันโดยรอบ ความแตกต่างเล็กน้อยเหล่านี้สามารถวัดได้และแสดงผลบนหน้าปัด ซึ่งจะแสดงค่าความดันที่สอดคล้องกัน

บารอมิเตอร์แบบแอนเนอรอยด์โดยทั่วไปใช้สำหรับวัดความดันบรรยากาศ นิยมใช้ในเครื่องบินเนื่องจากมีความทนทานและใช้งานสะดวก สำหรับการใช้งานในเครื่องบิน บารอมิเตอร์ชนิดนี้ยังสามารถใช้ในการวัดระดับความสูงโดยอาศัยการเปลี่ยนแปลงของความดันบรรยากาศได้อีกด้วย

กรณีการใช้งานยอดนิยมของเซ็นเซอร์ความดัน

ด้วยเซ็นเซอร์วัดแรงดันหลากหลายประเภทที่มีวางจำหน่ายในตลาด ทำให้เกิดการใช้งานที่หลากหลายในโรงงานของคุณ ดูเหมือนว่าทุกอุปกรณ์ในโรงงานน่าจะต้องการเซ็นเซอร์วัดแรงดันสักตัว! นี่คือตัวอย่างการใช้งานเซ็นเซอร์วัดแรงดันที่ได้รับความนิยมบางส่วน:

แรงดันท่อหรือสายไฮดรอลิก

ระบบท่อหรือระบบไฮดรอลิกสามารถทำงานได้ภายใต้แรงดันสูงมาก ตัวอย่างเช่น ท่อส่งก๊าซธรรมชาติโดยทั่วไปทำงานที่แรงดันตั้งแต่ 200 ถึง 1500 psi

อีกตัวอย่างหนึ่งคือท่อไฮดรอลิกแบบถักด้วยลวด ซึ่งโดยทั่วไปจะมีแรงดันใช้งานสูงถึง 6000 psi เซ็นเซอร์วัดแรงดันจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าระบบเหล่านี้ทำงานต่ำกว่าขีดจำกัด เพื่อรักษาระดับความปลอดภัยที่ยอมรับได้

มาตรฐานชุดส่งสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์

การตรวจสอบค่าความดันทั่วทั้งโรงงานช่วยให้มั่นใจได้ว่าได้ปฏิบัติตามมาตรฐาน ซึ่งไม่เพียงแต่รวมถึงมาตรฐานการผลิตเท่านั้น แต่ยังรวมถึงมาตรฐานความปลอดภัยด้วย เครื่องส่งสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ช่วยให้สามารถส่งข้อมูลไปยังสถานที่ห่างไกลภายในโรงงานได้

ความดันสุญญากาศต่ำถึงสูง

เทคโนโลยีสุญญากาศเป็นหัวใจสำคัญของกระบวนการทางอุตสาหกรรมและวิทยาศาสตร์ที่ล้ำสมัยที่สุดบางส่วน มีการนำไปใช้ในการผลิตวัสดุคอมโพสิต การแปรรูปเซมิคอนดักเตอร์ การผลิตอุปกรณ์การบิน และการใช้งานทางการแพทย์ต่างๆ กระบวนการเหล่านี้อาจต้องการเซ็นเซอร์วัดแรงดันแบบพิเศษที่สามารถวัดแรงดันสุญญากาศได้สูงถึง 10,000 psi

การประยุกต์ใช้การอนุรักษ์พลังงาน

การประยุกต์ใช้เซ็นเซอร์วัดความดันในยุคแรกๆ นั้นเกี่ยวข้องกับสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการพยากรณ์อากาศ ปัจจุบัน การประยุกต์ใช้ด้านสิ่งแวดล้อมเหล่านี้สามารถขยายไปสู่การอนุรักษ์พลังงานได้ด้วย อุปกรณ์วัดความดันยังสามารถใช้ในการทดสอบการปล่อยมลพิษ อุปกรณ์ตรวจวัดมลพิษ และระบบจัดการลมได้อีกด้วย

การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมเทคโนโลยี

การพัฒนาของอุปกรณ์ไฮเทคได้ปูทางไปสู่การผลิตที่มีความแม่นยำสูง การวัดที่แม่นยำจำเป็นต้องก้าวให้ทันกับกระบวนการผลิตที่ได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องทุกวัน เซ็นเซอร์วัดแรงดันที่ช่วยให้การวัดมีความไวมากขึ้นเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการวัดการไหลของอากาศ ห้องปลอดเชื้อ ระบบเลเซอร์ และอื่นๆ อีกมากมาย

การใช้งานด้านการผลิต

กระบวนการผลิตจำเป็นต้องมีการควบคุมของเหลว เช่น ในระบบไฮดรอลิกและนิวแมติก เซ็นเซอร์วัดแรงดันจะตรวจจับความผิดปกติใดๆ ภายในระบบเหล่านี้ โดยตรวจสอบการรั่วไหล ปัญหาการอัดอากาศ และสัญญาณใดๆ ของความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง

บทสรุป

โรงงานสมัยใหม่ส่วนใหญ่พึ่งพาอุปกรณ์ที่ใช้ภาชนะรับแรงดันสูง การชำรุดของอุปกรณ์อาจก่อให้เกิดความเสียหายร้ายแรงได้ เนื่องจากพลังงานที่สะสมอยู่ภายในนั้นสูงมาก เซ็นเซอร์วัดแรงดันช่วยระบุความเสี่ยงได้ตั้งแต่เนิ่นๆ โดยแจ้งเตือนทีมบำรุงรักษาถึงความผิดปกติใดๆ ที่เบี่ยงเบนไปจากสภาวะการทำงานที่เหมาะสม เมื่อรวมกับกลยุทธ์การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ เซ็นเซอร์จะช่วยให้ทีมบำรุงรักษาสามารถดำเนินการแก้ไขได้ก่อนที่จะเกิดความเสียหายใดๆ