LearnElectricals · أسئلة الإنترفيو · القسم 6 من 9
في الإنسترومنتيشن الإنترفيو بيحب الحسابات السريعة: «12 mA على ترانسميتر 0-10 bar يبقى كام؟» و«Pt100 بيقرا 110 Ω، الحرارة كام؟». اتعوّد تحسب بسرعة، وافهم ليه بنختار حساس على حساس.
الـ 4 mA كبداية (Live Zero) بتفرّق بين «القيمة صفر» و«السلك مقطوع» (0 mA). والتيار مبيتأثّرش بمقاومة السلك والتشويش زي الجهد، لأن التيار في اللوب واحد في كل حتة. وكمان الـ 4 mA كفاية تشغّل ترانسميتر 2 سلك من نفس اللوب.
الـ 0-10 V بيتأثّر بهبوط الجهد في السلك وبالتشويش، فبيتستخدم في المسافات القصيرة جوه اللوحة.
الـ 4-20 mA كمان سهل تقيسه بأفوميتر على التوالي، أو بكلامب mA من غير ما تفك.
5 bar و 37.5 °C. المعادلة: القيمة = (I − 4) ÷ 16 × المدى + أقل قيمة. (12 − 4) ÷ 16 = 50% من 10 bar = 5 bar. و(8 − 4) ÷ 16 = 25% من 150 = 37.5 °C.
نقط حفظها: 4 mA = 0%، 8 mA = 25%، 12 mA = 50%، 16 mA = 75%، 20 mA = 100%.
لو المدى مش بيبدأ من صفر (مثلًا −50 لـ 150 °C)، متنساش تضيف الـ LRV: 12 mA = 50 °C.
2 سلك (Loop Powered): نفس السلكين بيوصّلوا الكهربا للترانسميتر وبيشيلوا الإشارة، والترانسميتر بيتحكم في التيار من 4 لـ 20 mA. 3 سلك: +24 V و 0 V مشترك وسلك إشارة. 4 سلك: مصدر كهربا منفصل (ممكن 230 V AC) وسلكين إشارة منفصلين، والترانسميتر هو اللي بيطلّع التيار (Active Output).
المهم: مين بيطلّع التيار؟ لو الترانسميتر Passive (2 سلك) لازم كارت الـ PLC أو باور سبلاي خارجي يدّي الـ 24 V. لو الترانسميتر Active (4 سلك) يبقى الكارت لازم يكون Passive، وإلا هتبقى عندك مصدرين في اللوب.
R_max = (V_supply − V_min) ÷ I_max = (24 − 12) ÷ 0.02 = 600 Ω. ولو حسبتها على 22 mA (أقصى تيار في حالة الإنذار) تبقى حوالي 545 Ω.
المقاومة دي بتشمل: مقاومة دخل الـ PLC (غالبًا حوالي 250 Ω أو أقل)، مقاومة السلك رايح وجاي، وأي أجهزة على التوالي (مؤشر، Barrier، Isolator).
لو المقاومة زادت، الترانسميتر مش هيقدر يوصل 20 mA وهتلاقي القراية بتقف عند حد معيّن (Clipping).
بروتوكول ديجيتال بيركب فوق إشارة 4-20 mA على نفس السلكين، بإشارة ترددية صغيرة (FSK بـ 1200 و 2200 Hz) متأثّرش على القراية الأنالوج. بيخلّيك تقرا وتغيّر إعدادات الترانسميتر (المدى، الوحدات، التشخيص) من غير ما تفك حاجة.
للتواصل بالـ HART Communicator لازم يكون في اللوب مقاومة حوالي 250 Ω على الأقل.
الـ 4-20 mA بتفضل الإشارة الأساسية للتحكم، والـ HART للإعداد والتشخيص.
الثرموكبل: معدنين مختلفين ملحومين، بيطلّعوا جهد صغير بالـ mV على حسب فرق الحرارة. مداه واسع جدًا (لحد 1200 °C أو أكتر)، سريع ومتين ورخيص، بس دقته أقل ومحتاج تعويض الطرف البارد (CJC) وكابل تعويض. الـ RTD (زي Pt100): مقاومته بتزيد مع الحرارة، دقيق ومستقر، بس مداه أقل (غالبًا من −200 لحد حوالي 600 °C) وأبطأ وأغلى شوية.
| Thermocouple | RTD Pt100 | |
|---|---|---|
| المبدأ | جهد mV | مقاومة Ω |
| المدى | واسع جدًا | متوسط |
| الدقة | أقل | أعلى |
| محتاج | CJC + كابل تعويض | 3 أو 4 سلك |
أمثلة: الأفران والعوادم والصهر ثرموكبل. التبريد والزيوت والعمليات الدقيقة RTD.
الثرموكبل بيقيس فرق الحرارة بين طرفه السخن (Hot Junction) ومكان توصيله على الجهاز (Cold Junction). عشان تعرف الحرارة الحقيقية، الجهاز بيقيس حرارة أطرافه بحساس داخلي ويضيفها. ده اسمه CJC.
لو استخدمت سلك نحاس عادي بدل كابل التعويض (Extension/Compensating Cable)، الـ Cold Junction هيتنقل لمكان التوصيلة الوسطانية وحرارته مش معروفة، فالقراية تغلط.
لو الجهاز اللي بتعايره بيعمل CJC، الـ Calibrator لازم يعمل CJC أو تحسب انت.
Type K (Chromel/Alumel): الأشهر، لحد حوالي 1200 °C، حوالي 41 µV/°C. Type J (حديد/Constantan): لحد حوالي 750 °C. Type T (نحاس/Constantan): للحرارة الواطية والتبريد. Types R و S و B (بلاتين): للحرارة العالية جدًا لحد 1600 °C أو أكتر، وغالية.
الألوان مختلفة بين المواصفات: في IEC 60584 الـ Type K غلافه أخضر، والموجب أخضر والسالب أبيض. المواصفة الأمريكية مختلفة (Type K أصفر وأحمر). عشان كده متعتمدش على اللون لوحده.
لازم الجهاز يكون مظبوط على نفس النوع، وكابل التعويض من نفس النوع.
القراية بتتحرك في الاتجاه الغلط: لما الحرارة تعلى القراية تنزل، أو بتقرا قيمة غريبة جنب أو تحت حرارة الغرفة. ولو كابل التعويض بس هو اللي معكوس، الخطأ بيبقى حوالي ضعف فرق الحرارة بين مكان التوصيلة ومكان الجهاز.
في Type K، السلك السالب (Alumel) بيتجذب للمغناطيس شوية، وده طريقة سريعة تعرفه.
افحص كل الوصلات من الحساس لحد الكارت.
بلاتين مقاومته 100 Ω عند 0 °C، وبتزيد حوالي 0.385 Ω لكل درجة (الثابت القياسي α = 0.00385). يعني 110 Ω حوالي 26 °C، و 138.5 Ω عند 100 °C.
الحساب الخطي ده تقريب كويس للحرارة العادية. للدقة بنستخدم جدول IEC 60751 (معادلة Callendar-Van Dusen).
الـ Pt1000 نفس الفكرة بس 1000 Ω عند 0 °C، فتأثير مقاومة السلك عليه أقل.
عشان مقاومة السلك بتتضاف للقراية. في Pt100، كل 0.385 Ω زيادة = درجة غلط. لو السلكين مقاومتهم مع بعض 1 Ω، الخطأ حوالي 2.6 °C. الـ 3 سلك بيعوّض مقاومة السلك على افتراض إن الأسلاك متساوية (وده المعتاد في المصانع). الـ 4 سلك بيلغي تأثير السلك تمامًا (للقياسات الدقيقة جدًا والمعايرة).
في الـ 3 سلك: سلكين بنفس اللون على طرف من الحساس وسلك على الطرف التاني. افحص إن الـ 3 أسلاك نفس المقطع والطول.
ترانسميتر حرارة (Head Mounted) قريب من الحساس بيحل المشكلة لأنه بيطلّع 4-20 mA على طول.
افصله من الجهاز وقيس المقاومة بين الطرفين المختلفين: في حرارة الغرفة (حوالي 20 إلى 25 °C) لازم تقرا حوالي 108 إلى 110 Ω. بين السلكين اللي بنفس اللون (في الـ 3 سلك) لازم تقرا تقريبًا صفر (مقاومة السلك بس). وقيس بين الأسلاك والجسم: لازم مفتوح.
لو قريت مفتوح (OL): الحساس مقطوع، والجهاز هيعرض غالبًا Overrange أو أعلى قيمة.
لو قريت قريب من صفر بين الطرفين المختلفين: شورت، والجهاز هيعرض قيمة واطية جدًا أو Underrange.
ممكن كمان تحطه في مية بتلج (0 °C) وتتأكد إنه قريب من 100 Ω.
قناتين A و B بينهم فرق 90° (Quadrature) وقناة Z نبضة واحدة كل لفة. من عدد النبضات بتعرف المسافة، ومن مين بيسبق مين (A ولا B) بتعرف الاتجاه، والـ Z بتستخدمها للـ Homing.
الـ PPR (Pulses Per Revolution) هو عدد النبضات في اللفة لكل قناة. لو عدّيت كل الحواف في A و B (×4 Decoding) تبقى الدقة 4 × PPR. يعني 1000 PPR = 4000 Count للفة.
عيبه إنه لو الكهربا قطعت، الموقع بيضيع ولازم Homing تاني.
الـ Absolute بيدّي رقم موقع ثابت لكل زاوية، فبعد رجوع الكهربا بيعرف هو فين من غير Homing. الـ Single-turn بيعرف الزاوية جوه اللفة، والـ Multi-turn بيعرف كمان عدد اللفات. بيتوصّل غالبًا بـ SSI أو BiSS أو EnDat أو شبكة زي Profinet.
الـ Multi-turn ممكن يكون ميكانيكي (جيرات جوه) أو إلكتروني ببطارية (منتشر في السيرفو).
الـ Incremental أرخص وأبسط، ومناسب لقياس السرعة أو الأماكن اللي فيها Homing عادي.
الـ HTL: نبضات بجهد عالي (10 لـ 30 V)، تشويشها قليل، مناسب لمداخل PLC 24 V. الـ TTL أو RS-422 (Line Driver): 5 V بإشارات تفاضلية (A و A̅، B و B̅)، سريع جدًا ومناعته للتشويش عالية لأن الجهاز بيقرا الفرق بين السلكين، ومناسب للكابلات الطويلة.
فيه كمان خرج Open Collector (NPN أو PNP) بسيط بس مش مناسب للمسافات الطويلة.
لازم نوع الخرج يطابق نوع الدخل (كارت HSC أو كارت الإنكودر في الانفرتر).
f = PPR × rpm ÷ 60 = 1024 × 1500 ÷ 60 = 25,600 Hz (حوالي 25.6 kHz) على كل قناة.
لازم تتأكد إن دخل الـ PLC أو الـ HSC بيستحمل التردد ده. المداخل العادية للـ PLC غالبًا متستحملش غير مئات الـ Hz بسبب الفلتر، والـ HSC ممكن يوصل 100 kHz أو أكتر حسب الموديل.
جواه Strain Gauges متوصّلة Wheatstone Bridge على جسم معدني بيتشد أو يتضغط بالوزن، فالمقاومة بتتغيّر شوية والبريدج بيطلّع جهد صغير بالـ mV. الحساسية بتتكتب mV/V: لود سيل 2 mV/V على Excitation 10 V بيطلّع 20 mV عند أقصى حمل.
الإشارة الصغيرة دي بتروح لـ Weighing Indicator أو Transmitter بيكبّرها ويحوّلها لـ 4-20 mA أو شبكة.
الـ 6 سلك فيه سلكين Sense بيعوّضوا هبوط الجهد في كابل الـ Excitation.
ابدأ بالميكانيكا: الحمل لازم ينزل على اللود سيل بس، من غير احتكاك أو مواسير ماسكة الخزان أو أحمال جانبية. بعدين الكهربا: افصل كل لود سيل وقيس مقاومة الدخل (Excitation) والخرج (Signal) وقارن بالداتا شيت، وقيس العزل للجسم، وقيس خرج الـ Zero (المفروض قريب من صفر mV على مفيش حمل).
مقارنة قراية الجهاز بمرجع دقيق ومعروف (Traceable)، وتسجيل الفرق، وضبط الجهاز لو الفرق أكبر من المسموح. بيتعمل غالبًا على 5 نقط (0 و 25 و 50 و 75 و 100%) طالع ونازل.
خطوات معتادة:
القراية طالع ونازل بتكشف الـ Hysteresis.
قبل المعايرة على جهاز في الخدمة: بلّغ الإنتاج وحط اللوب في Manual، عشان التغيير في الإشارة ميعملش تريب أو حركة صمامات.
خطأ الـ Zero بيزحزح كل النقط بنفس المقدار (الخط كله اتنقل لفوق أو تحت). خطأ الـ Span بيكبر كل ما تقرّب من آخر المدى (ميل الخط مختلف). بنظبط الـ Zero الأول وبعدين الـ Span، ونعيد لأن في أجهزة كتير الاتنين بيأثّروا على بعض.
مثال: ترانسميتر بيقرا 4.2 mA عند 0 bar و 20.2 mA عند 10 bar = خطأ Zero (كل حاجة زايدة 0.2). لو بيقرا 4.0 عند 0 و 19.6 عند 10 = خطأ Span.
فيه كمان خطأ Linearity: النص مش على الخط حتى لو الأطراف مظبوطة.
الضغط في القاع = ρ × g × h. للمية: 1000 × 9.81 × 5 ≈ 49,050 Pa، يعني حوالي 0.49 bar. فترانسميتر في القاع بيقيس الضغط ده ويحوّله لمستوى.
قاعدة سريعة: كل 10 متر مية ≈ 1 bar تقريبًا.
لأن التدفق بيتناسب مع جذر فرق الضغط: Q ∝ √ΔP. يعني لو الـ ΔP بقى ربع، التدفق نص. لازم حد يطلّع الجذر: إما الترانسميتر نفسه، أو الـ PLC، بس مش الاتنين.
مثال: لو الترانسميتر خطي (Linear) وبيقرا 25% من الـ ΔP، التدفق الحقيقي 50%.
عيب: في التدفقات القليلة الـ ΔP صغير جدًا والدقة بتبقى وحشة، فبنستخدم Low Flow Cutoff.
Magnetic: للسوائل الموصّلة كهربيًا بس (مية، عصاير، طين)، مفيهوش أجزاء في المسار، ومحتاج ماسورة مليانة وأرضي كويس. Vortex: بخار وغاز وسوائل نضيفة. Coriolis: بيقيس الكتلة مباشرة والكثافة، دقيق جدًا وغالي. Ultrasonic: منه Clamp-on من بره الماسورة. DP Orifice: رخيص ومنتشر بس فيه فقد ضغط.
الـ Magnetic مبيشتغلش مع الزيوت والمية المقطّرة جدًا (موصليتها قليلة).
كل فلوميتر محتاج مسافة مستقيمة قبله وبعده (Straight Run) حسب الداتا شيت.
الـ Accuracy: قد إيه القراية قريبة من القيمة الحقيقية. الـ Precision (أو Repeatability): قد إيه القرايات المتكررة قريبة من بعض، حتى لو كلها غلط. الـ Resolution: أصغر تغيير الجهاز يقدر يعرضه أو يحسّه.
جهاز ممكن يعرض 3 أرقام عشرية (Resolution عالية) ويبقى غلطان 2% (Accuracy وحشة).
وانتبه للمواصفة: ±0.5% of Span غير ±0.5% of Reading. الأولى خطأ ثابت على كل المدى، فبيبقى كبير نسبيًا في القرايات القليلة.
الشيلد غالبًا بيتأرّض من ناحية واحدة (غالبًا ناحية اللوحة) عشان متعملش Ground Loop يجري فيه تيار بين أرضيين جهدهم مختلف. وكابلات الإشارة لازم تبقى بعيدة عن كابلات القدرة، ومجدولة (Twisted Pair).
لو فيه مشاكل تشويش رغم كده: Isolator للإشارة، أو مراجعة الأرضيات.
في الترددات العالية (زي كابل الانفرتر أو الشبكات) الشيلد بيتأرّض من الناحيتين. القاعدة بتختلف حسب نوع الإشارة.
الـ Inductive بيحس بالمعادن بس، بمجال مغناطيسي. مسافة الإحساس بتقل مع المعادن الغير حديدية (الألومنيوم والنحاس ممكن تبقى حوالي 30 إلى 50% من مسافة الحديد). الـ Capacitive بيحس بأي حاجة تقريبًا (بلاستيك، خشب، سوائل، حبوب) لأنه بيحس بتغيّر السعة، وفيه غالبًا بوتنشيوميتر حساسية.
الـ Photoelectric (ضوئي): Through-beam (مرسل ومستقبل)، Retro-reflective (عاكس)، Diffuse (بيحس بانعكاس الجسم نفسه).
الـ Capacitive بيستخدم مثلًا لكشف مستوى حبوب أو سائل من ورا جدار خزان بلاستيك.
مفيش أسئلة على البحث أو الفلتر ده. جرّب كلمة تانية أو اختار «الكل».
الإجابات دي عامة وبتغطي الشائع في الشغل. أرقام الباراميترات وأكواد الأعطال بتختلف من ماركة للتانية، والمانيوال والكود المحلي هما المرجع. علامات «عارفها» و«مش عارفها» بتتسجّل على الجهاز ده بس.