ابزاردقیق هوشمند (Intelligent Instrumentation System)
با ظهور هوش مصنوعی پیشرفته، ریزپردازنده ها، پردازش سیگنال دیجیتال و حسگرهای کلاسیک جدید، ابزارها هوشمند شده اند. اولین ابزاردقیق های هوشمند بیش از 30 سال پیش پدیدار شدند. اگرچه در ابتدا به نظر می رسید که بالا بودن قیمت این ابزارها در زمان عرضه، استفاده از آن ها در سیستم های اندازه گیری را با کاهش مواجه خواهد کرد.
امروزه با کاهش چشمگیر در قیمت تمام دستگاه های هوشمند و پایین آمدن اختلاف قیمت بین دستگاه های هوشمند و غیرهوشمند رو به رو هستیم. هم اکنون یک دستگاه هوشمند، ارزان تر از معادل غیرهوشمند آن به فروش می رسد زیرا از حجم تقاضای بالایی برخوردار است. ابزار دقیق های هوشمند در بسیاری موارد به جای نسخه های غیر هوشمند مورد استفاده قرار می گیرند.
از ویژگی های مهم ابزاردقیق های هوشمند، می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- برقراری ارتباط دیجیتال سریع و دو طرفه
- بهبود عملکرد سنسورها و افزایش عیب یابی فرایند
- افزایش دقت اندازه گیری در شرایط مختلف عملکردی
- ثبت و نگهداری بهتر داده ها
- قابلیت ارتباط بی سیم
با معرفی ابزاردقیق های هوشمند در شبکه های فیلدباس، مهندسان فرآیند، اکنون می توانند به مجموعه ای از داده ها جهت بهینه سازی عملکرد فرآیند، دسترسی پیدا کنند. پیکربندی و کالیبراسیون از راه دور، داده های متنوع و مفصل فرایندها و توانایی بالای عیب یابی این ابزاردقیق ها موجب شده تا در هزینه و زمان انجام پروژه ها صرفه جویی شده و کیفیت کار نیز به مقدار بسیار زیادی افزایش پیدا کند.
شکل (1). گروهی از ابزاردقیق های هوشمند
ریزپردازنده ها (Microprocessor)
ریزپردازنده ها ساختار اصلی دستگاه های هوشمند بوده و در ابزار اندازه گیری، دستگاه های پردازش داده های دیجیتال … و موارد مشابه در صنعت، حمل و نقل، دارو و … مورد استفاده قرار می گیرند. در زمینه ابزاردقیق الکترونیکی و در سیستم های کنترل مرتبط و زمینه های کنترل فرآیند، ریزپردازنده از اهمیت بسیار قابل توجهی برخوردار هستند و به عنوان گزینه اصلی کنترل کننده بسیاری از سیستم ها انتخاب می شوند. این قطعه امکان اجرای توابع حساب و منطق، زمان بندی و شمارش را فراهم می کند، در نتیجه ابزارهای الکترونیکی محاسبه گر، به شدت نیازمند این قطعه هستند.
ماژول های مختلف ورودی/خروجی آنالوگ موجود برای ارتباط، هوش کلی سیستم را بسیار بالا برده اند. در دسترس بودن ریزپردازنده های ارزان قیمت و پیشرفت مداوم آن ها، منجر به استفاده از آن ها برای هدایت تکنیک های کنترل دیجیتال در کنترل بازخورد حلقه بسته فرآیندها شده است.
سنسورها از تجهیزات ابزاردقیق هستند که به کمیت خاصی نظیر فشار (Pressure)، چرخش (Rotation)، ارتفاع و سرعت (Speed)، حساس بوده و یا در برابر آن واکنش نشان می دهند. اطلاعات خروجی حسگرها به وسیله میکروپروسسورها، به سیگنال های کنترل (Control Signals) تبدیل می شوند و در انتها به صورت دستور، موجب کنترل کار بهینه موتورها (تنظیم و کنترل در بهترین حالت) می گردند.
در صورت نبود میکروپروسسور،اطلاعات حسگرها توسط کامپیوتر و یا کنترل کننده (Controller)، به سیگنال کنترل تبدیل می شوند و در صورت نبود هیچ کدام از این ابزارها، سیستم موجود یک سیستم غیرهوشمند نامیده می شود.
فلومتر؛ ابزاردقیقی هوشمند
از نمونه های ابزاردقیق هوشمند می توان به فلومتر (Flow Meter) هوشمند اشاره کرد. این ابزار به طور معمول، دارای سه نوع سنسور است، یکی سنسور اصلی که اختلاف فشار را در در دو سمت Orifice Plate اندازه گیری می کند و دو سنسور دیگر (ثانویه)، که فشار و دما را اندازه گیری می کنند.
شکل (2). نمونه ای از یک فلومتر هوشمند
فلومتر هوشمند به این صورت برنامه ریزی شده که خروجی سنسور اولیه (سنسور اختلاف فشار) را بر طبق مقادیر اندازه گیری شده توسط دو سنسور دیگر (فشار و دما) اصلاح می نماید. در واقع و دما و فشار محیط می تواند بر روی رابطه بین اختلاف فشار و فلو تاثیرگذار باشد. پس می توان به این نتیجه رسید که ابزاردقیق ها از قوانین فیزیکی برای پیشبرد فعالیت های خود بهره می برند.
