تجهیزات لایه فیلد سیستم هوشمند ساختمان BMS

رنج وسیعی از سنسورها در این صنعت استفاده میشوند ولیکن نسبت به تجهیزات اندازه گیری صنعتی بسیار محدود میباشد . سنسور ابزاری برای تبدیل کمیت های فیزیکی موجود درفرآیند (دما،فشار،حرکت و ... ) به مقادیر الکتریکی بر حسب جریان،ولتاژ ،مقاومت و یا کد های دیجیتال میباشد تا بتوان در کنترل کننده این مقادیر را برای تنظیم کنترل کننده های فرآیند (شیرها ، دمپرها و .. ) به کار برد.  کیفیت و حساسیت سنسور در کنترل فرآیند بسیار مهم است جراکه حتی با تنظیم دقیق کنترلر ، اطلاعات غلط دریافتی فرایند کنترل را ناپایدار خواهد نمود. سنسورها دارای سه قسمت عمده میباشند، المنت حساس که وظیفه تشخیص و اندازه گیری کمیت مورد نظر فیزیکی را دارد . ترانسدیوسر ابزار فعالی که وظیفه تولید سیگنال الکتریکی بر اساس تابعی از اطلاعات عنصر حساس را دارد. ترانسمیتر که وظیفه تولید سیگنال الکتریکی بر اساس استانداردهای مرجع به عنوان ورودی و خروجی برای واحد های کنترل قابل استفاده است. در اکثر سنسورها این قطعات به صورت یک بسته در اختیار مصرف کنندگان قرار میگیرد ولیکن در بعضی از سنسورها نیز  المنت حسگر مستقیما به کنترلر متصل میشود(برای مثال ورودی ترموکوپل) . سنسورهای وضعیت به صورت ON/OFF تولید میشوند . این سنسورها بین دو حد تعریف و نتیجه را به صورت کنتاکت های باز یا بسته اعلام میکنند، ترموستات و سوئیچ های فشار و رطوبت از این نوع میباشند. موقعیت نصب یک سنسور و هدف از آن بیان کننده نوع تجهیز خواهد بود، برای مثال در جاییکه با قطع جریان هوا میبایست یک تجهیزی خاموش شود، باید جریان هوای داخل داکت توسط سوئیچ جریان هوای حساسی اندازه گیری شود. در فصول بعدی پس از آشنایی با کمیت های سايكرومتريك خواهید دید که گاها انتخاب یک سنسور و استخراج دو پارامتر میتواند پس از محاسبات ساده ریاضی در کنترلر، پارامترهای گوناگونی را محاسبه نمود و لذا در استفاده از تعدد سنسورها و تجهیزات رابط صرفه جویی گردد.

سنسورهای تشخیص دما(Temperature Sensor)،رطوبت(Humidity Sensor)،فشار(Pressure Sensor)،جریان سیال(Flow Sensor)،سطح(Level Sensor)،گازهای گلخانه ایی(Greenhouse Gases Sensor)،کیفیت هوا(Air Quality Sensor)،آب و هوا(Weather Sensor)،حرکت(Motion Sensor)،وجود شخص(Occupancy Sensor)،دود(Smoke Sensor)،لوکس نور(Lux Sensor)،کنتاکت ها(Contact Sensor)،سوئیچ ها(Switch Sensor)، ترموستات(thermostats) در این صنعت استفاده میشود که در ذیل به شرح هر کدام خواهیم پرداخت .

سنسورهای آنالوگ به دو صورت فعال(Active) و غیرفعال (Passive) تقسیم بندی میشود در نوع فعال خروجی سنسور جریان و یا ولتاژ به کنترلر ارسال میگردد و کنترلر بر اساس تنظیمات داخلی ، این میزان را به قسمتهای تعریف شده برای مراحل مقایسه تقسیم میکند . در جدول زیر میزان استاندارد خروجی این تجهیزات را مشاهده میکنید.

سیگنال 4-20 ma تنها نیاز به دو سیم ارتباطی دارد و برای محیط های متخاصم مناسب است و معمولا در برنامه های کنترل پروسس کاربرد دارد.ترانسدیوسر 0-10V نیاز به دو منبع تغذیه و یک خروجی سیگنال دارد و توسط سه یا چهار سیم به کنترلر متصل میشود، هزینه پایین این رنج تجهیزات باعث استفاده وسیع آنها در صنعت HVAC شده است.

سنسورهای غیر فعال مقاومتی (Passive) که کنترلر با ارسال جریان به سنسور تغییرات مقاومت را اندازه گیری و در نهایت جهت مقایسه با Set point  تقسیم بندی میکند.

در مدل های دیجیتال و هوشمند ، خروجی سنسور باس های صنعتی میباشد و از سیم کشی اضافه برای هر سنسور جلوگیری میکند. این سنسورها قبل از ارسال اطلاعات توانایی چک نموده مرزهای بالا و پایین، کالیبراسیون و جبران توابع و محاسبات میزان مشتقات مانند آنتالپی را دارند.

شرایط انتخاب :

انتخاب درست و همچنین نصب در محل مناسب برای دستیابی به عملکرد مورد نیاز از عوامل حیاتی سیستم های کنترل است . شایعترین علت خرابی کنترل سیستم ها مشکلات سنسورها هستند. سنسورهای بی کیفیت ممکن است دچار شکست ، کنترل ضعیف و هزینه نگهداری بالا شوند. همچنین تجربه نشان میدهد که مشکلات معمولا با نصب نادرست سنسورها ناشی میشود و خود سنسور دارای مشکل ذاتی نمی باشد.

دقت و صحت : دقت و صحت یک سنسور وابسته به دقت سنجش المنت حساس، حساسیت ، ارتباط و تعامل متغییرها، ثبات ، پسماند ، نصب و استقرار ، سیگنال و تصحیح سازی ، مبدل های آنالوگ به دیجیتال  میباشد.

سرعت پاسخ : سنسور باید دارای پاسخ به اندازه کافی سریع و دقیق نسبت به تغییرات داشته باشد. سرعت پاسخ را با ثابت زمانی و حرف τ نشان میدهند و آن زمان صرف شده برای رسیدن سیگنال خروجی به 65% مقدار نهایی سیگنال خواهد بود. این سرعت به طور مستقیم به روش نصب سنسور و سرعت اسکن کنترلر نیز وابسته است .

انتخاب سنسورها و نیازمندی های آن  برای مصارف هوشمند ساختمان در جدول زیر نشان داده شده است: