Vzájemné vztahy mezi absolutním tlakem, relativním tlakem a atmosférickým tlakem

Tlak je v podstatě síla působící v kolmém směru na definovanou plochu. V mezinárodním systému jednotek SI je to Newton/metr čtvereční (N/m2) pojmenován jako jeden Pascal [Pa], tedy

1 N/m2 = 1 Pa

Prakticky se jedná o velmi malou jednotku tlaku, proto se tlak běžně v praxi uvádí buťo v násobcích jako hPa, kPa, MPa nebo bar, PSI atd.

1bar = 100kPa = 14,5 PSI
1Pa = 1 Newton / 1 m2
1PSI = 1 libra na čtvereční palec

tlak-1-Pa-sila-1-Newton-na-plochu-1-metru-ctverecniho

Normální atmosférický tlak je stanoven při hladině moře a má hodnotu 101,325 kPa = 1 bar = 14,5 PSI (zastarale 1atm). Standardně se provádí měření relativního tlaku vůči atmosférickému tlaku v místě měření. Toto měření je ovšem závislé na aktuálních povětrnostních podmínkách a nadmořské výšce. Pokud je tedy potřeba srovnávat měření v různých geografických polohách, je nutné měřit tzv. absolutní tlak, který se vztahuje k nulovému tlaku, tedy k vakuu.

Pabs = Patm + Prel
Pabs: absolutní tlak
Prel: relativní tlak
Patm: atmosférický tlak

graf-tlaku-absolutni-relativni-atmosfericky

Reklamy

Převody tlakových jednotek

Také se vám občas stane, že potřebujete převést jednu tlakovou jednotku na druhou? Ve chvíli kdy se člověk pohybuje v jednotkách soustavy Si, Pascalech a jejich násobcích, není to pro většinu žádný problém. Ale o kolik je složitější když jsou to najednou jednotky typu Bar, Torr, mmH2O nebo ještě hůře angloamerické jednotky PSI (libra na čtvereční palec), PSF(libra na čtvereční stopu), InHg(palec rtuťového sloupce).

V různých oborech lidských činností je tedy možné se setkat s nepřeberným množstvím vyjádření tlaku. Proto zde nabízíme odkaz na jednoduchý český:

PŘEVODNÍK TLAKOVÝCH JEDNOTEK

Používejte, užívejte, když se bude hodit tak sdílejte.

MK

 

Měření výšky hladiny ve studni

Dobrý den, jsme firma CRESSTO s.r.o., která se zabývá měřením tlaku více jak 20. let a dnes jsme řešili s jedním zákazníkem měření výšky hladiny ve studni (wikipedia). Rád bych tedy přidal několik možností řešení pomocí elektronického měření.

1. ultrazvukový snímač hladiny – přesné měření, ale cena bude bohužel začínat někde u 20tis. CZK

2. ponorný vodotěsný relativní snímač tlaku – opět velmi přesné měření, opět poměrně vysoká cena cca 12-15tis. CZK, navíc k takovémuto snímači je potřeba připojit speciální kabel s kapilárou aby měl k dispozici referenční barometrický tlak. Omezení je ovšem v délce tohoto kabelu, kapilára má většinou průměr 1-1,5mm, proto se doporučuje maximální délka 15m. Navíc je potřeba zajistit aby v kapiláře nezkondenzovala voda, tím by se vytvořil „špunt“ a snímač by přestal měřit.

3. použití tlakového snímače na konci plastové trubky nad hladinou (nefunkční řešení) – na plastovou trubku by se shora přišrouboval snímač tlaku vzduchu a trubka by se ponořila ke dnu studny. V trubce by samozřejmě zůstal vzduch, tím pádem by se mohlo zdát, že postačí měřit jeho tlak. Ano, ale pouze krátkodobě.  Proti je bohužel vlastnost vzduchu, který se časem ve vodě rozpouští. Po delší době by se tedy vzduch z trubky „ztratil“=rozpustil tím pádem by nebylo co měřit :o)

4. lepší řešení – použití snímače na konci plastové trubky pod hladinou – do dostatečně tlusté trubky(víčka) by se nakonec přišrouboval a utěsnil snímač tlaku vody http://www.cressto.cz/snimace-tlaku/serie-z. Tím pádem by elektronika snímače byla „v suchu“ a snímač by měl díky trubce přístup k barometrickém tlaku. Řešení cca za 3tis. CZK Pak už by postačilo elektrický signál pouze zobrazit např. zobrazovačem SD http://www.cressto.cz/tlakove-moduly/serie-sd. POZOR do trubky se nesmí shora dostat voda a ani v ní nesmí kondenzovat!

5. asi nejelegantnější řešení z hlediska měření tlaku by bylo použití dvou absolutních snímačů tlaku  – např. http://www.cressto.cz/snimace-tlaku/serie-a a měření jejich vzájemné diference. Jeden by se umístil ke dnu studny (výhodou je že absolutní snímač nepotřebuje přistup vzduchu, tedy by mohl být hermeticky uzavřený, stačilo by pouze přivést napájení). A druhý absolutní snímač by byl nahoře nad studnou. Pak by stačilo tlaky odečíst a výsledek by byl přesnou výškou hladiny. Nevýhodou tohoto řešení by byla opět vyšší cena cca 10tis. CZK

Samozřejmě nejlevnějším řešením jsou různé mechanické plováky, plováku na šňůrách apod. Nicméně tyto vám logicky nenabídnou žádný výstupní signál pro případné další zpracování. Pokud vás ovšem napadá nějaké další řešení, budeme rádi když se zde o něj podělíte.

M.Konvicny
CRESSTO s.r.o.

Ruční digitální tlakoměr DMS

Hledáte-li ruční diferenční nebo relativní digitální tlakoměr s širokou škálou tlakových rozsahů, vysokou přesností, příjemným uživatelským prostředím, dataloggerem a dobrou výdrží baterií, doporučujeme vám tlakoměr série DMS od české firmy CRESSTO s.r.o.

Tento přístroj vám cca za 5000 Kč nabídne všechny standardně používané funkce v oboru měření tlaku neagresivních médií. Mimo to, že vám rychle a přesně změří tlak, nabídne také následující funkce

  • Teplota
  • Min/Max
  • Test netěsnosti (např. 4Pa test)
  • Rychlost / průtok ( s Pitotovou nebo Prandtlovou trubicí )
  • Datalogger

4Pa-test-CRESSTO-meridlo-nizkých-tlaku-s-dataloggerem

Pro více informací navštivte: www.cressto.cz nebo přímo stáhněte katalogový list série DMS

Relativní / Absolutní / Těsněný tlak

Relativní / Absolutní / Těsněný tlak

Konvenční jednotky tlaku jsou Pa, základní jednotka SI, definované jako síla 1 Newton na plochu 1m2. Nicméně, ve většině tlakových měřících zařízení je referenční tlak udáván v Pa, pro jeho kvantifikaci je třeba stanovit referenční počátek. Přípony „G“, „A“ a „S“ identifikují měřený tlak takto:
Pag – relativní tlak (z anglickégo gage)
Paa – absolutí tlak (z anglického absolute)
Pas – těsněný tlak (z anglického sealed)
Dle konstrukce se tedy vyrábějí snímače pro měření relativního tlaku, absolutního tlaku a těsněného tlaku. Nejpoužívanější jsou snímače pro měření relativního tlaku. Tedy jednotka Pag, obvyke se písmeno „g“ úplně vypouští.

Snímače relativního tlaku – [Pa]=[Pag]

Měří přetlak vůči okolnímu atmosférickému tlaku který je odvětrán do okolní atmosféry. Je-li tlakové připojení snímače spojeno s atmosférou, ukazuje snímač 0Pa. Je to způsobeno tím, že na obou stranách membrány je tlak stejný, tedy výstup je nulový.

V závislosti na třídě přesnosti a tlakovém rozsahu snímače, může být v podtatě i Pag snímač těsněný. Protože případné
chyby způsobené zatěsněním budou v toleranci uvedené třídy přesnosti. Jedná se o vyšší tlakové rozsahy např. při rozsahu
25MPa tvoří „zatěsněných“ cca 100kPa chybu 0,4%. Ale u rozsahu 1MPa je to už 10%!!!

Snímače absolutního tlaku – [Paa]

Měří tlak vztažený vůči absolutnímu vakuu, hermeticky uzavřenému na tlaku 0Paa. Pokud je tlakové připojení snímače spojen s okolní atmosférou ukazuje cca 96 – 100kPaa v závislosti na nadmořské výšce a klimatických podmínkách. Je to způsobeno tím, že na jedné straně měřící membrány je vacuum a na druhé aktuální atmosférický tlak. Čili výstupem je rozdíl těchto dvou tlaků.

Opět v závisloti na třídě přesnosti a tlakovému rozsahu může být Paa snímač těsněný atmosférickým tlakem. Jelikož změny nadmořské výšky a klimatických podmínek jsou v řádu kPaa. Tzn. že při rozsahu snímače 1MPaa činí rozdíl 5kPaa chybu 0,5%.

Snímače těsněného tlaku – [Pas]

Měří tlak vůčí hermeticky uzvřenému atmosférickému tlaku ve snímači. Pokud je tlakové připojení spojeno s atmosférou ukazuje údaj oscilující kolem 0Pas. Je to tím, že na jedné straně membrány je uzavřný definovaný atmosférický tlak a na druhé straně je měnící se atmosférický tlak. Snímač pak ukazuje rozdíl těchto tlaků.

Tyto snímače se vyrábějí pouze pro vysoké tlaky a to v řádech desítek MPa a více. Pro nižší rozsahy tlaku není možné takováto čidla vyrábět, protože změna vnitřní teploty způsobí chybu přesahující povolenou(deklarovanou) třídu přesnosti.

www.cressto.cz

10 TIPŮ JAK VYBRAT SPRÁVNÝ SNÍMAČ TLAKU PRO VAŠI APLIKACI

Pro ty, kteří chtějí měřit tlak jsem připravili 10 jednoduchých tipů jak vybírat správný snímač pro danou aplikaci.

  1. médium

    zjistěte jaké bude měřené médium. Zda to je plyn nebo kapalina. Zda je agresivní neagresivní. Podle toho je nutné vybrat měřící membránu. Keramická pro agresivní materiály, nerezová pro kapaliny, křemíková pro vzduch a nižší tlaky.

  2. způsob měření tlaku

    je nutné rozhodnout, zda budete měřit tlak/podtlak relativní – tedy vůči tlaku atmosféry, absolutní tlak vůči vakuu nebo diferenční pokud potřebujete porovnat dva různé tlaky.

  3. tlakový rozsah

    velmi podstatný údaj. Vždy je nutné znát v jakém rozsahu budeme měřit, jinak hrozí zníčení tlakového snímače. Pozor na tzv. špičky, které se mohou vyskytnout na začátku měření např. otevřením okruhu ventilem atd.

  4. typ tlakového připojení

    pro nižší tlaky do řádu desítek kPa je možné použít apř. PE hadičku, pro vyšší tlaky pak různé druhy rychlospojek, pro vysoké tlaky v řádu 100 kPa až 100 MPa je možné tlakové připojení závitem.

  5. elektrický výstup analogový

    jeden z nejpodstatnějších údajů, snímač tlaku fungující jako převodník na el. signál by se měl přizpůsobit systému do, kterého je připojen. Pokud je zapojen samostatně je možné zvolit z hlavních typů analogových výstupů proudový  4-20mA (dvouvodič), 0-20mA (třívodič), 0-10V (třívodič), 0-3V (třívodič) aj.

  6. elektrický výstup digitální

    čím dál tím důležitější výstup pro další zpracování další zpracování. Nejběžněji používaný RS485, RS285 nebo USB případně Ethernet, Wifi.

  7. přesnost

    je  většinou v nepřímé úměře s cenou. Je dobré znát požadovanou přesnost měření. Standardně bývá 1%, pro přesnější měření ovšem i 0,5% nebo 0,1%. Diagnostické a kalibrační zařízení mohou mít přesnost až 0,001% z měřeného rozsahu.

  8. umístění

    určit si prostředí ve kterém má být snímač umístěn. S hlediska odlonosti vůči vodě, z hlediska nebezpečí výbuch Ex.

  9. elektrické připojení

    pomocí konketoru, nebo přímého připojení přímo kabelem.

  10. cena

    určitě velmi podstatný faktor

Přejeme hodně štěstí při výběru správného měřícího zařízení a jeho bezproblémový chod.

Za podklady a konzultaci děkujeme firmě www.cressto.cz