उपकरण: Difference between revisions

इंस्ट्रुमेंटेशन उपकरणों को मापने के लिए एक सामूहिक शब्द है जिसका उपयोग भौतिक मात्राओं को इंगित करने, मापने और रिकॉर्ड करने के लिए किया जाता है। इस शब्द की उत्पत्ति [[वैज्ञानिक उपकरण]] | वैज्ञानिक उपकरण बनाने की कला और विज्ञान में हुई है।

इंस्ट्रुमेंटेशन उपकरणों को प्रत्यक्ष-पढ़ने वाले [[थर्मामीटर]] के रूप में सरल या औद्योगिक नियंत्रण प्रणालियों के बहु-सेंसर घटकों के रूप में जटिल के रूप में संदर्भित कर सकता है। आज, उपकरण प्रयोगशालाओं, रिफाइनरियों, कारखानों और वाहनों के साथ-साथ रोज़मर्रा के घरेलू उपयोग (जैसे, [[स्मोक डिटेक्टर]] और [[थर्मोस्टेट]]) में पाए जा सकते हैं।

[[Image:Steuerstand01.jpg|thumb|भाप टर्बाइन पर एक स्थानीय उपकरण पैनल]]इंस्ट्रूमेंटेशन के इतिहास को कई चरणों में विभाजित किया जा सकता है।

औद्योगिक उपकरण के तत्वों का लंबा इतिहास है। वजन की तुलना करने के लिए तराजू और स्थिति को इंगित करने के लिए सरल संकेतक प्राचीन प्रौद्योगिकियां हैं। कुछ शुरुआती माप समय के थे। सबसे पुरानी जल घड़ियों में से एक [[प्राचीन मिस्र]] के फिरौन [[अमेनहोटेप आई]] की कब्र में पाई गई थी, जिसे लगभग 1500 ईसा पूर्व में दफनाया गया था।<ref>{{cite journal | title = प्रारंभिक घड़ियाँ| journal = Nist | url = https://www.nist.gov/pml/general/time/early.cfm | access-date = 1 March 2012| date = 2009-08-12 }}</ref> घड़ियों में सुधार शामिल किए गए थे। 270 ई.पू. तक उनके पास एक स्वचालित नियंत्रण प्रणाली उपकरण की शुरुआत थी।<ref>{{cite web | title = बिल्डिंग ऑटोमेशन हिस्ट्री पेज| url = http://www.building-automation-consultants.com/building-automation-history.html | access-date = 1 March 2012 | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20110708104028/http://www.building-automation-consultants.com/building-automation-history.html | archive-date = 8 July 2011 }}</ref> 1663 में [[क्रिस्टोफर व्रेन]] ने रॉयल सोसाइटी को एक मौसम घड़ी के लिए एक डिजाइन प्रस्तुत किया। एक आरेखण मौसम संबंधी सेंसर को घड़ी की कल की चाल से चलने वाले कागज़ पर कलम चलाते हुए दिखाता है। ऐसे उपकरण दो सदियों तक मौसम विज्ञान में मानक नहीं बने।<ref>

Available from Project Gutenberg.</ref> अवधारणा वस्तुतः अपरिवर्तित बनी हुई है जैसा कि वायवीय चार्ट रिकॉर्डर द्वारा दर्शाया गया है, जहां एक दबाव वाली धौंकनी एक कलम को विस्थापित करती है। औद्योगिक क्रांति तक सेंसर, डिस्प्ले, रिकॉर्डर और नियंत्रण को एकीकृत करना असामान्य था, जो आवश्यकता और व्यावहारिकता दोनों से सीमित था।

[[File:Analogue control loop evolution.png|thumb|वायवीय युग से इलेक्ट्रॉनिक युग तक एनालॉग कंट्रोल लूप सिग्नलिंग का विकास]]प्रारंभिक प्रणालियों ने नियंत्रण और संकेत के लिए स्थानीय नियंत्रण पैनलों के लिए प्रत्यक्ष प्रक्रिया कनेक्शन का उपयोग किया, जो 1930 के दशक की शुरुआत से वायवीय [[ट्रांसमीटर]]ों और स्वचालित 3-टर्म (PID) नियंत्रकों की शुरूआत देखी गई।

क्षेत्र में वाल्व और एक्ट्यूएटर्स को नियंत्रित करने की आवश्यकता से वायवीय ट्रांसमीटरों की श्रेणियां परिभाषित की गईं। आमतौर पर एक मानक के रूप में 3 से 15 पीएसआई (20 से 100 केपीए या 0.2 से 1.0 किग्रा / सेमी 2) तक का एक संकेत होता है, जिसे 6 से 30 पीएसआई के साथ मानकीकृत किया जाता है, कभी-कभी बड़े वाल्वों के लिए इस्तेमाल किया जाता है।

प्रत्येक उपकरण कंपनी ने अपने स्वयं के मानक उपकरण संकेत पेश किए, जिससे भ्रम पैदा हुआ जब तक कि 4–20 mA श्रेणी का उपयोग ट्रांसमीटरों और वाल्वों के लिए मानक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण संकेत के रूप में नहीं किया गया। इस सिग्नल को अंततः ANSI/ISA S50 के रूप में मानकीकृत किया गया, "1970 के दशक में इलेक्ट्रॉनिक औद्योगिक प्रक्रिया उपकरणों के लिए एनालॉग सिग्नल की संगतता। यांत्रिक वायवीय ट्रांसमीटरों, नियंत्रकों और वाल्वों से इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में परिवर्तन ने रखरखाव लागत को कम कर दिया क्योंकि इलेक्ट्रॉनिक उपकरण यांत्रिक उपकरणों की तुलना में अधिक भरोसेमंद थे। सटीकता में उनकी वृद्धि के कारण इससे दक्षता और उत्पादन में भी वृद्धि हुई। संक्षारक और विस्फोटक वातावरणों में पसंद किए जाने के कारण, न्यूमेटिक्स ने कुछ फायदे का आनंद लिया।<ref name=Anderson2>

[[File:Industrial control loop.jpg|thumb|एकल औद्योगिक नियंत्रण पाश का उदाहरण, प्रक्रिया प्रवाह का निरंतर संग्राहक नियंत्रण दिखा रहा है]][[प्रक्रिया नियंत्रण]] के शुरुआती वर्षों में, प्रक्रिया संकेतक और वाल्व जैसे नियंत्रण तत्वों की निगरानी एक ऑपरेटर द्वारा की जाती थी जो वांछित तापमान, दबाव और प्रवाह प्राप्त करने के लिए वाल्व को समायोजित करने वाली इकाई के चारों ओर घूमता था। जैसे-जैसे प्रौद्योगिकी विकसित हुई, वायवीय नियंत्रकों का आविष्कार किया गया और उन्हें उस क्षेत्र में लगाया गया जो प्रक्रिया की निगरानी करता था और वाल्वों को नियंत्रित करता था। इससे प्रक्रिया की निगरानी के लिए आवश्यक समय प्रक्रिया ऑपरेटरों की मात्रा कम हो गई। बाद के वर्षों में वास्तविक नियंत्रकों को एक केंद्रीय कक्ष में ले जाया गया और प्रक्रिया की निगरानी के लिए नियंत्रण कक्ष में सिग्नल भेजे गए और आउटपुट सिग्नल को अंतिम नियंत्रण तत्व जैसे वाल्व को आवश्यकतानुसार प्रक्रिया को समायोजित करने के लिए भेजा गया। इन नियंत्रकों और संकेतकों को एक दीवार पर लगाया जाता था जिसे नियंत्रण बोर्ड कहा जाता है। संचालक इस बोर्ड के सामने खड़े होकर प्रक्रिया संकेतकों की निगरानी करते हुए आगे-पीछे चलते हैं। इसने फिर से इकाइयों के चारों ओर चलने के लिए प्रक्रिया ऑपरेटरों की संख्या और समय की मात्रा को कम कर दिया। इन वर्षों के दौरान उपयोग किया जाने वाला सबसे मानक वायवीय संकेत स्तर 3–15 psig था।<ref name=Anderson>

[[File:Kontrollrom Tyssedal.jpg|thumb|एक प्री-डीसीएस/स्काडा युग केंद्रीय नियंत्रण कक्ष। जबकि नियंत्रण एक स्थान पर केंद्रीकृत होते हैं, वे अभी भी असतत होते हैं और एक प्रणाली में एकीकृत नहीं होते हैं।]]

  [[File:Leitstand 2.jpg|thumb|एक DCS कंट्रोल रूम जहां कंप्यूटर ग्राफिक्स स्क्रीन पर प्लांट की जानकारी और नियंत्रण प्रदर्शित किए जाते हैं। ऑपरेटर बैठे हैं और संयंत्र अवलोकन को बनाए रखते हुए प्रक्रिया के किसी भी हिस्से को अपनी स्क्रीन से देख और नियंत्रित कर सकते हैं।]]बड़े औद्योगिक संयंत्रों का प्रक्रिया नियंत्रण कई चरणों में विकसित हुआ है। प्रारंभ में, नियंत्रण पैनल स्थानीय से प्रक्रिया संयंत्र तक होगा। हालाँकि इन बिखरे हुए पैनलों में भाग लेने के लिए एक बड़े जनशक्ति संसाधन की आवश्यकता थी, और इस प्रक्रिया का कोई समग्र दृष्टिकोण नहीं था। अगला तार्किक विकास स्थायी रूप से मानवयुक्त केंद्रीय नियंत्रण कक्ष के लिए सभी संयंत्र मापों का प्रसारण था। प्रभावी रूप से यह सभी स्थानीय पैनलों का केंद्रीकरण था, जिसमें कम मैनिंग स्तर और प्रक्रिया के आसान अवलोकन के फायदे थे। अक्सर नियंत्रक नियंत्रण कक्ष पैनल के पीछे होते थे, और सभी स्वचालित और मैन्युअल नियंत्रण आउटपुट वापस संयंत्र में प्रेषित किए जाते थे।

हालांकि, एक केंद्रीय नियंत्रण फोकस प्रदान करते हुए, यह व्यवस्था अनम्य थी क्योंकि प्रत्येक नियंत्रण पाश का अपना नियंत्रक हार्डवेयर था, और नियंत्रण कक्ष के भीतर निरंतर ऑपरेटर आंदोलन को प्रक्रिया के विभिन्न भागों को देखने की आवश्यकता थी। इलेक्ट्रॉनिक प्रोसेसर और ग्राफिक डिस्प्ले के आने से इन असतत नियंत्रकों को कंप्यूटर-आधारित एल्गोरिदम के साथ बदलना संभव हो गया, जो अपने स्वयं के नियंत्रण प्रोसेसर के साथ इनपुट/आउटपुट रैक के नेटवर्क पर होस्ट किए गए थे। इन्हें प्लांट के चारों ओर वितरित किया जा सकता है, और कंट्रोल रूम या कमरों में ग्राफिक डिस्प्ले के साथ संचार किया जा सकता है। वितरित नियंत्रण अवधारणा का जन्म हुआ।

DCSs और [[SCADA]] की शुरूआत ने प्लांट नियंत्रणों जैसे कैस्केड लूप और इंटरलॉक, और अन्य उत्पादन कंप्यूटर सिस्टम के साथ आसान इंटरफेसिंग के आसान इंटरकनेक्शन और पुन: कॉन्फ़िगरेशन की अनुमति दी। इसने परिष्कृत अलार्म हैंडलिंग को सक्षम किया, स्वचालित ईवेंट लॉगिंग की शुरुआत की, चार्ट रिकॉर्डर जैसे भौतिक रिकॉर्ड की आवश्यकता को समाप्त कर दिया, नियंत्रण रैक को नेटवर्क करने की अनुमति दी और इस तरह केबलिंग रन को कम करने के लिए स्थानीय स्तर पर संयंत्र स्थापित किया, और संयंत्र की स्थिति और उत्पादन का उच्च स्तर का अवलोकन प्रदान किया। स्तर।

== आवेदन ==

कुछ मामलों में संवेदक तंत्र का एक बहुत ही मामूली तत्व है। डिजिटल कैमरे और कलाई घड़ी तकनीकी रूप से इंस्ट्रूमेंटेशन की ढीली परिभाषा को पूरा कर सकते हैं क्योंकि वे संवेदी जानकारी को रिकॉर्ड और/या प्रदर्शित करते हैं। ज्यादातर परिस्थितियों में न तो इंस्ट्रूमेंटेशन कहा जाएगा, लेकिन जब दौड़ के बीता हुआ समय मापने के लिए और फिनिश लाइन पर विजेता को दस्तावेज करने के लिए इस्तेमाल किया जाता है, तो दोनों को इंस्ट्रूमेंटेशन कहा जाएगा।

इंस्ट्रूमेंटेशन सिस्टम का एक बहुत ही सरल उदाहरण एक यांत्रिक थर्मोस्टेट है, जिसका उपयोग घरेलू भट्टी को नियंत्रित करने और इस प्रकार कमरे के तापमान को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। एक विशिष्ट इकाई एक द्वि-धात्विक पट्टी के साथ तापमान को महसूस करती है। यह पट्टी के मुक्त सिरे पर एक सुई द्वारा तापमान प्रदर्शित करता है। यह [[पारा स्विच]] द्वारा भट्ठी को सक्रिय करता है। चूंकि स्विच पट्टी द्वारा घुमाया जाता है, पारा इलेक्ट्रोड के बीच भौतिक (और इस प्रकार विद्युत) संपर्क बनाता है।

सेंसर (गति का पता लगाने, दरवाजे के खुलने का पता लगाने के लिए स्विच), घुसपैठ का पता लगाने के लिए सरल एल्गोरिदम, स्थानीय नियंत्रण (आर्म / डिसआर्म) और सिस्टम की रिमोट मॉनिटरिंग ताकि पुलिस को बुलाया जा सके। संचार डिजाइन का एक अंतर्निहित हिस्सा है।

* जब तापमान बहुत अधिक हो जाता है तो एक रेफ्रिजरेटर शीतलन प्रणाली को क्रियान्वित करके एक स्थिर तापमान बनाए रखता है।

*एक स्वचालित आइस मशीन तब तक बर्फ बनाती है जब तक कि [[लघु स्नैप-एक्शन स्विच]] फेंका नहीं जाता।

*गैर-इलेक्ट्रॉनिक गैस ओवन [[गैस बर्नर]] में गैस के प्रवाह को नियंत्रित करने वाले थर्मोस्टेट के साथ तापमान को नियंत्रित करेंगे। इनमें ओवन के मुख्य कक्ष के भीतर बैठा एक सेंसर बल्ब हो सकता है। इसके अलावा, एक सुरक्षा कट-ऑफ [[लौ पर्यवेक्षण उपकरण]] हो सकता है: प्रज्वलन के बाद, सेंसर के गर्म होने के लिए बर्नर के नियंत्रण घुंडी को थोड़े समय के लिए रखा जाना चाहिए, और बर्नर को गैस के प्रवाह की अनुमति देना चाहिए। यदि सुरक्षा सेंसर ठंडा हो जाता है, तो यह संकेत दे सकता है कि बर्नर पर लौ बुझ गई है, और गैस के निरंतर रिसाव को रोकने के लिए प्रवाह बंद हो गया है।

*इलेक्ट्रिक ओवन एक तापमान संवेदक का उपयोग करते हैं और तापमान बहुत कम होने पर हीटिंग तत्वों को चालू कर देंगे। अधिक उन्नत ओवन तापमान संवेदकों के जवाब में, गर्मी वितरित करने या ठंडा करने के लिए प्रशंसकों को सक्रिय करेंगे।

*एक सामान्य [[शौचालय]] पानी की टंकी को तब तक भरता है जब तक कि एक फ्लोट वाल्व को बंद नहीं कर देता। फ्लोट जल स्तर संवेदक के रूप में कार्य कर रहा है।

आधुनिक ऑटोमोबाइल में जटिल उपकरण होते हैं। इंजन की घूर्णी गति और वाहन की रैखिक गति के प्रदर्शन के अलावा, बैटरी वोल्टेज और करंट, द्रव स्तर, द्रव तापमान, तय की गई दूरी और विभिन्न नियंत्रणों (टर्न सिग्नल, पार्किंग ब्रेक, हेडलाइट्स, ट्रांसमिशन स्थिति) के फीडबैक भी प्रदर्शित होते हैं। विशेष समस्याओं के लिए चेतावनियाँ प्रदर्शित की जा सकती हैं (ईंधन कम है, इंजन की जाँच करें, टायर का दबाव कम है, दरवाज़ा खुला है, सीट बेल्ट नहीं बंधी है)। समस्याएं दर्ज की जाती हैं ताकि उन्हें [[वाहन बस]] को सूचित किया जा सके। नेविगेशन सिस्टम किसी गंतव्य तक पहुंचने के लिए वॉयस कमांड प्रदान कर सकता है। कठोर वातावरण में लंबे समय तक ऑटोमोटिव इंस्ट्रूमेंटेशन सस्ता और विश्वसनीय होना चाहिए। स्वतंत्र [[एयरबैग]] सिस्टम हो सकते हैं जिनमें सेंसर, लॉजिक और एक्चुएटर होते हैं। [[लॉक - रोधी ब्रेकिंग प्रणाली]]|एंटी-स्किड ब्रेकिंग सिस्टम ब्रेक को नियंत्रित करने के लिए सेंसर का उपयोग करते हैं, जबकि [[क्रूज नियंत्रण]] थ्रॉटल स्थिति को प्रभावित करता है। [[ऑनस्टार]] प्रणाली के रूप में संचार लिंक के माध्यम से सेवाओं की एक विस्तृत विविधता प्रदान की जा सकती है। [[स्वायत्त कार]]ों (विदेशी उपकरण के साथ) का प्रदर्शन किया गया है।

=== विमान ===

शुरुआती विमानों में कुछ सेंसर थे।<ref>[http://www.cap-ny153.org/aircraftinstrumentation.htm Aircraft Instrumentation – Leroy R. Grumman Cadet Squadron<!-- Bot generated title -->]</ref> स्टीम गेज हवा के दबावों को सुई विक्षेपण में परिवर्तित करते हैं जिन्हें ऊंचाई और एयरस्पीड के रूप में व्याख्या किया जा सकता है। एक चुंबकीय कंपास ने दिशा की भावना प्रदान की। माप के रूप में पायलट को प्रदर्शित करना उतना ही महत्वपूर्ण था।

एक आधुनिक विमान में सेंसर और डिस्प्ले का कहीं अधिक परिष्कृत सूट होता है, जो [[ वैमानिकी ]] सिस्टम में एम्बेडेड होते हैं। विमान में [[जड़त्वीय नेविगेशन प्रणाली]], [[ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम]], [[मौसम रडार]], ऑटोपायलट और विमान स्थिरीकरण प्रणाली शामिल हो सकते हैं। निरर्थक सेंसर का उपयोग विश्वसनीयता के लिए किया जाता है। दुर्घटना की जांच में सहायता के लिए सूचना के एक सबसेट को [[घटना डेटा रिकॉर्डर]] में स्थानांतरित किया जा सकता है। आधुनिक पायलट डिस्प्ले में अब [[हेड अप डिस्प्ले]] सहित कंप्यूटर डिस्प्ले शामिल हैं।

हवाई यातायात नियंत्रण रडार बीकन प्रणाली वितरित इंस्ट्रूमेंटेशन प्रणाली है। जमीन का हिस्सा एक विद्युत चुम्बकीय नाड़ी को प्रसारित करता है और एक प्रतिध्वनि (कम से कम) प्राप्त करता है। विमान ट्रांसपोंडर ले जाते हैं जो पल्स के रिसेप्शन पर कोड ट्रांसमिट करते हैं। सिस्टम विमान मानचित्र स्थान, एक पहचानकर्ता और वैकल्पिक रूप से ऊंचाई प्रदर्शित करता है। नक्शा स्थान संवेदी एंटीना दिशा और संवेदी समय विलंब पर आधारित है। अन्य जानकारी ट्रांसपोंडर ट्रांसमिशन में सन्निहित है।

शब्द के संभावित उपयोगों में IEEE-488 बस के माध्यम से एक कंप्यूटर द्वारा नियंत्रित प्रयोगशाला परीक्षण उपकरण का एक संग्रह है (सामान्य प्रयोजन उपकरण बस के लिए GPIB या Hewlitt Packard Instrument Bus के लिए HPIB के रूप में भी जाना जाता है)। कई विद्युत और रासायनिक मात्राओं को मापने के लिए प्रयोगशाला उपकरण उपलब्ध हैं। प्रदूषकों के लिए पीने के पानी के परीक्षण को स्वचालित करने के लिए उपकरणों के इस तरह के संग्रह का उपयोग किया जा सकता है।