مقاله کامل در مورد سنسور
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه: 119
تاریخچه:
سنسورها رابط بین سیستم کنترل الکترونیکی از یک طرف و محیط، عملیات، رشته ی کارها یا ماشین از طرف دیگر هستند.درگذشته تکامل سنسور به هم گامی با سرعت تکامل در صنعت میکروالکترونیک نبوده است.در واقع در اواخر دهه 1970 اوایل دهه 1980 تکامل سنسور در سطح بین الملی بین 3 و 5 سال قبل عقب تر از تکامل علم میکروالکترونیک در نظر گرفته می شود. این حقیقت که ساخت عناصر میکروالکترونیک غالبا بسیار ارزان تر از عناصر اندازه گیری کننده ای (سنسور ها ) بود که آنها احتیاج داشتند یک مانع جدی در ازدیاد و متنوع نمودن کاربرد میکروالکترونیک پردازشگر اطلاعات در گستره ی وسیعی از عملیات و رشته ی کارها بود. چنین اختلافی بین علم الکترونیک مدرن وتکنولوژی اندازه گیری کننده ی کلاسیکی تنها توانسته بود به واسطه ی ظهور تکنولوژی سنسور های مدرن بر طرف شود. امروزه سنسور ها به عنوان یکی از عناصر کلیدی جهت تکامل پیوسته و شتابان علم میکروالکترونیک شمرده می شوند.
کارتحقیقاتی و تکامل گسترده در شاخه های مختلف تکنولوژی سنسور در سطح بین المللی آغاز شد. حاصل این فعالیت آنست که امروزه تجارت سنسور یکی از بالاترین نرخ های رشد سالانه بهرمند می باشد (بین10تا20درصد).
در این مرحله سنسورها از تعدادی از عناصر میکروالکترونیک موجود ،برای مثال به شکل پردازشگر،حافظه ها،مبدلهای آنالوگ به دیجیتال برای آماده نمودن سیگنال های خروجی استفاده می کنند.
تعریف سنسور:
کلمه سنسور یک عبارت تخصصی که از کلمه لاتین (سنسوریوم) به معنی توانایی حس کردن برگرفته شده است.تشابه بین سنسورهای تکنیکی و اندام های حسی انسان واضح است.با این وجود،سنسورفراتر از این تشابه حرکت نموده ویک کلمه ی مترادف همه جا نبه برای احساس کردن ،تبدیل وثبت مقادیر اندازه گیری شده به حسا ب می آید
یک سنسور هر کمیت فیزیکی معینی را که باید اندازه گیری شود را به شکل یک کمیت الکتریکی تبدیل می کند . که این کمیت الکتریکی می تواند پردازش کرد و یا بصورت الکترونیکی انتقال داده شود .
در واقع سنسور یک المان حس کننده ای است که کمیت های فیزیکی مانند فشار ، حرارت ، دما ، و... راکمیت های الکتریکی پیوسته (آنالوگ) یا غیر پیوسته (دیجیتال) تبدیل می کند .تفاوت واقعی بین ابزارهای اندازه گیری کلاسیک و سنسورها درآماده سازی و پردازش سیگنال های الکتریکی است.سنسورها کاربرد های فراوانی درصنعت دارند که در زیر به کمیت های قابل اندازه گیری با سنسور اشاره می شود .
کمیت های قابل اندازه گیری با سنسور:
1-ابعاد مکانیکی اجسام جامد :
فاصله،شتاب،گشتاور، فشار،قطر ،سطح ،سرعت،وزن،طول،ارتفاع، جرم و...
2-ابعاد مکانیکی مایعات و گازها :
چگالی،فشار،ویسکوزیته،حجم،سرعت عبور سیالات...
3-ابعاد حرارتی:
درجه حرارت ،تشعشع حرارتی
4-تشعشع نوری :
شدت نور،طول موج،انعکاس،رنگ و...
5-ابعاد اکوستیکی :
صدا ،فشار،سرعت انتشار،جذب،فر کانس صوت و...
6-تشعشع هسته ای :
انرژی تابنده،درجه یونیزاسیون،شار تابنده و...
7-سیگنال های شیمیایی :
غلظت،نوع مولکول یایون،اندازه و شکل ذره و ..
8-سیگنال های مغناطیسی والکتریکی :
اندوکتانس،ظرفیت،مقاومت،فرکانس،فاز،جریان،ولتاژ،شدت میدان و...
9-ابعاد مهم دیگر :
تعداد،عرض،زمان و...
تعریف فشار:
زمانی که سیالی (مایع- گاز)با سطح مانع برخورد می کند.نیرویی عمودی بر سطح وارد می شود.کمیت نیرو در واحد سطح اصطلاحا فشار نامیده می شود.واحد فشار در دستگاه واحدهایSI پاسکال Pa نامیده دارد.یک پاسکال فشار حاصل از یک نیوتن نیرو بریک متر مربع سطح است: P=F/A
اندازه گیری فشار:
اندازه گیری فشار را می توان در سه طبقه مختلف خلاصه کرد که عبارتند از :فشار مطلق ، فشار گیج و فشار دیفرانسیلی
فشار مطلق :
عبارت است از تفاوت بین فشار در نقطه مشخصی از سیال و فشار صفرمطلق مثلا
خلا کامل . فشار سنج جیوه ای نمونه ای از سنسور فشار مطلق است .
فشار گیج :
اگر سنسور فشاری ، اختلاف بین مجهول و فشار اتمسفر محلی را اندازه گیری کند این نوع اندازه گیری را فشار گیج می نامند . گیج های فشار از نوع دایره ای که معمولا روی دیگ های بخار و بویلر نصب می شوند ،از این نوع هستند .
فشار دیفرانسیلی :
اگر ترانسدیوسر فشار، اختلاف بین دو فشار که هیچیک از آن دو فشار اتمسفر نباشند را اندازه گیری کند ، انگاه چنین فشاری به فشار دیفرانسیلی معروف است .
روش های اندازه گیری فشار:
فشار یکی دیگر از کمیت هائی است که در بسیاری از پروسه های صنعتی مایل به اندازه گیری و کنترل آن می باشیم. فشار یعنی مقدار نیروی وارد شده بر واحد سطح.فشار یک کمیت اصلی نیست و حاصل تقسیم کمیت اصلی نیرو بر سطح می باشد. با این وجود اندازه گیری فشار بیشتر از اندازه گیری نیرو مطرح می گردد و در بسیاری از موارد اندازه گیری نیرو از طریق اندازه گیری فشار انجام می پذیرد .
روش های اندازه گیری فشار عبارتند از:
1-اندازه گیر فشار مانومتری:
اصل فیزیک استفاده شده در اینجا رابطه زیر است : P = ρgh
h ارتفاع مایع در شاخه ، g شتاب جاذبه ، ρ جرم مخصوص مایع مانومتر نشان دهنده می باشد.
برای اندازه گیری فشارهای بالا معمولا از سیالی با جرم مخصوص بزرگ مثل جیوه استفاده می شود و برای اندازه گیری فشارهای پایین و به منظور ایجاد حساسیت بیشتر می توان از مایعات سبکتر همانند آب استفاده نمود.اما در کاربردهای کنترل معمولا فشار می بایستی به کمیتی دیگر (معمولا الکتریکی(
تبدیل و به کنترل کننده ارسال گر دد . برای تبدیل طرح کلی نشان دهنده فشار به یک اندازه گیر صنعتی می توان شکل های زیر را پیشنهاد نمود:
فشار
الف ) با ایجاد یک سیم پیچ به دور لوله نشان دهنده، آن را تبدیل به یک اندازه گیر فشار با استفاده از خاصیت سلفی می نماییم. در این حالت سیال مانومتر می بایستی دارای خواص مغناطیسی باشد.)مثل جیوه( با افزایش فشار، ارتفاع سیال در داخل سلف بیشتر می شود و این به معنی داخل شدن هسته مغناطیسی به سلف می باشد که موجب افزایش ضریب خودالقائی می گردد.در این اندازه گیر تغییرات فشار را به تغییرات ضریب خوالقائی تبدیل می نمائیم.
عیب این اندازه گیرآن است که سیال مانومتر باید مغناطیسی باشد برای رفع این مشکل می توان از طرح مطابق شکل(( ب)) استفاده نمود:
در این طرح به جای سیال مغناطیسی از یک کپسول مغناطیسی شناور بر روی سیال غیرمغناطیسی استفاده می کنیم. در اثر تغییرات فشار ، شناور داخل سلف بالا و پائین رفته وضریب خودالقائی آن را تغییر می دهد. برای استفاده از مزایای LVDT می توان از فشار سنج های مانومتری با طرح هائی شبیه شکل های ((ج)) و ((د)) استفاده نمود.
در شکل ((ج)) بالا و پائین رفتن جیوه کوپلاژ بین سیم پیچ اولیه و سیم پیچ های ثانویه را تغییر می دهد.
در شکل ((د)) نیز به همین گونه عمل می کند منتها هسته مغناطیسی خود سوار بر شناور دیگری است و مایع مانومتر نیز لزومًا مغناطیسی نمی باشد . این طرح موجب افزایش حوزه اندازه گیری فشارسنج شده و بعلاوه امکان استفاده از هسته های مغناطیسی مختلف وتنظیم راحت تر فشارسنج را فراهم می آورد.اندازه گیرهای فشار مانومتری ساده و ارزان هستند و معمولا فشار نسبی را اندازه گیری می نمایند. به عبارت دیگر فشار مورد اندازه گیری را نسبت به فشار محیط می سنجند. برای اندازه گیری فشار مطابق می بایستی فضای بالای لوله نشان دهنده را از هوا تخلیه و مسدود نمود. از آنجائیکه اندازه گیرهای مانوم تری معمولا از شیشه ساخته می شوند خطر شکستگی کار با آنها را در محیط های صنعتی دشوار می کند بعلاوه تبخیر مایع مانومتر و یا تغییرخواص آن در شرایط آب و هوائی و دماهای مختلف ممکن است موجب بروز خطا در اندازه گیری گردد، در صورتیکه از جیوه بعنوان مایع مانومتر استفاده شود می بایستی به خاصیت سمی آن توجه نمود.
2-اندازه گیرهای با خاصیت ارتجاعی در برابر فشار:
مواد در برابر فشار تغییر شکل می دهند . از این خاصیت در ساخت فشار سنج
های ارتجاعی استفاده می شود. این گونه فشار سنج ها با توجه به شکل ماده ارتجاعی به چندین دسته تقسیم بندی می شوند که در اینجا به انواع معروف آنها اشاره می کنیم:
الف) اندازه گیر فشار دیافراگمی:
اصول کار یک اندازه گیر فشار دیافراگمی مطابق زیر می باشد:
این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
