سنسور‌ ابزار دقیق Instrumentation :

در قسمت ابزار دقیق انواع ابزاردقیق مورد نیاز پروسه های صنعتی معرفی میگردد . ابزار دقیق در حقیقت زیر ساخت یک سیستم کنترل و اتوماسیون را تشکیل میدهند و شامل ابزاری نظیر : انواع کنترلر ، نشاندهنده ، ترانسمیتر، رکوردر و... میباشند که این ابزار وظیفه اندازه گیری ، انتقال ، نمایش ، ثبت و کنترل پارامترهای مهم فیزیکی نظیر دما ، فشار، فلو ، سطح مایعات و ... را در پروسه های صنعتی به شکلی دقیق بر دوش دارند. ابزار دقيق را ميتوان به دو صورت دسته بندي كرد يكي از نظر نوع عملکرد این ابزار برای مثال ابزاری که عمل کنترل دما یا فشار و رطوبت و یا سطح را بر عهده دارند به كنترلر مشهورند و به همین ترتیب ابزار نمایش این مقادیر که به ایندیکیتور یا نمایشگر معروفند و ابزار انتقال اطلاعات مقادیر برای مثال فشار ، فلو ، دما ، و سطح به صورت سیگنال های استاندارد که ، ترانسميتر یا منتقل کننده نامیده میشوند

ابزار دقیق را همچنين میتوان از نظر پارامتري كه این ابزار بايستي عملياتي بر روي آن انجام دهد دسته بندی کرد برای مثال بخشهای : ابزار دقیق مربوط به دما نظیر کنترلر دما ، ترانسمیتر دما و ترمومتر یا نمایشگر دما ، ابزار اندازه گیری و کنترل دقیق فشار ، فلومتر یا سنجش جریان سیالات و انتقال مقادیر فلو یا کنترل فلو ، ابزار سطح سنجی یا اندازه گیری سطح مواد درون مخازن و کنترل دقیق آنها و ابزار سرعت سنجی ، ابزار رطوبت سنجی و ....

در اين وب سایت هر دو دسته بندي مد نظر قرار گرفته و در حوزه ابزار دقيق شما ميتوانيد ابتدا با توجه به پارامتر مورد کنترل و اندازه گیری و یا با توجه به انتظاری كه از این ابزار دارید به سراغ دسته بندي مناسب رفته ابزار مورد نیاز را به صورت دقیق انتخاب کنید .

سنسور:

سنسور ابزاری است که در همه دستگاههای اندازه‌گیری وجود دارد و وظیفه تبدیل یک کمیت فیزیکی به یک سیگنال الکتریکی را در تجهیزات الکترونیکی و یا تبدیل کمیت فیزیکی به یک سیگنال نیوماتیکی در تجهیزات نیوماتیکی را دارد. انواع دستگاههای اندازه‌گیری دارای سنسور یا حس کننده‌های متفاوتی هستند که کمیت‌هایی مانند دما، فشار، دبی و غیره را اندازه‌گیری می‌کنند. این سنسورها بر حسب نوع عملکرد، دارای خروجی‌های متفاوتی از قبیل مقاومت، ظرفیت الکتریکی، جابجایی و غیره است. سنسورها البته کاربردهائی نظیر آشکار سازی وجود و یا عدم وجود نیز دارند نظیر سنسور نوری .

کاربرد سنسورها:

1- شمارش تولید: سنسورهای القائی، خازنی ونوری

2- کنترل حرکت پارچه و ...: سنسور نوری و خازنی

3- کنترل سطحمخازن: سنسور نوری و خازنی و خازنی کنترل سطح

4- تشخیص پارگی ورق: سنسورنوری

5- کنترل انحراف پارچه: سنسور نوری و خازنی

6- کنترل تردد: سنسور نوری

7- اندازه گیری سرعت: سنسور القائی و خازنی

8- اندازهگیری فاصله قطعه: سنسور القائی آنالوگ

بخشها به ترتيب اهميت پارامتر به:

فشار یا پرشر : Pressure
دما یا تمپریچر : Temperature
سطح یا لول : Level
فلو یا جریان : Flow

رطوبت : Humidity

و از نظر عملکرد به

میتر یا اندازه گیر یا نمایشگر: Meter
كنترلر : Controller
نشاندهنده یا ایندیکتور : Indicator
ترانسميتر یا انتقال دهنده : Transmitter
کنترل ولو یا شیر کنترل : Valve or Control Valve
کالیبراتور : Calibrator

کوردر یا دیتالاگر یا ثبات : Recorder Or Logger

دماسنج ( ترمومتر )و دماسنجی صنعتیThermometer

دما و دما سنجی از مباحث بسیار مهم در پروسه های صنعتی است . در حقیقت کمتر پروسه کنترلی بدون کنترل دما میتوان در نظر گرفت . با توجه به رنج دمائی و نوع کاربرد از روشهای گوناگونی برای اندازه گیری آن استفاده میگردد

این روشهای را میتوان به صورت تماسی و غیر تماسی دسته بندی کرد . روش تماسی در حقیقت از تماس يك سنسور که میتواند ترموکوپل یا ترمورزیستنس (PT100) باشد استفاده کرد . این روش اندازه گیری در مدلهای آنالوگ بیشتر به روش بیمتال یا Gas-filled که از یک حباب و لوله موئین درست شده است انجام میشود که به ترمومتر یا دماسنج گازی مشهور است .
روش اندازه گیری غیر تماسی بیشتر بر اساس مقدار تابش فروسرخ که جسم هدف از خود به محیط ساطع میکند استفاده میشود این دماسنجها به پیرو متر یا ترمومتر تفنگی یا لیزی مشهور هستند . دلیل استفاده از واژه لیزری استفاده از باریکه نور لیزر برای مشخص شدن هدف میباشد

در این دسته بندی از تجهیزات میتوان از انواع کنترلر هائی که برای دما طراحی شده اند به نام PID کنترلر مشهور هستند نیز نام برد .این روش کنترل دما نسبت به نمونه های ترموستاتهای قدیم بسیار پیشرفته تر میباشد .

دما در کشور ما با مقیاس درجه سانتیگراد اندازه گیری میگردد در عین حال در برخی کشوهرها که مقیاس دیگر نظیر فارنهایت نیز بسیار معمول میباشد و همچنین در معادلات فیزیکی معمولا از مقیاس کلوین استفاده میگردد.

سنسورهای دما:

مقدمه برسنسور ها:

در پروسه کنترل، ثبت، اندازه گیری، و نمایش حرارت یک سیستم یا شئ اختلاف بسیاری زیادی بین مفاهیم "سنسور حرارت" و "اندازه گیری حرارت" وجود دارد. یک دماسنج جیوه ای معمولی می تواند به آسانی برای اندازه گیری دمای اتاق، یک مایع و ... مورد استفاده قرار گیرد، در حالیکه از آن نمی توان برای ثبت و کنترل دمای محیط یا شئ مورد اندازه گیری استفاده نمود. متقابلاً یک سنسور گرما نمی تواند برای نشان دادن دمای محیطی که در آن قرار گرفته شده است بتنهایی مورد استفاده قرار گیرد. سنسورهای حرارت را میتوان بطور کلی به دو گروه تماسی و غیر تماسی تقسیم کرد. سنسور تماسی یا Contact Sensor برای اندازه گیری دمای محیط در واقع دمای خودش را را اندازه گیری می کند. با تماس این سنسور به شئ تحت کنترل یا قرار گرفتن آن در محیط تحت اندازه گیری، تعادل گرمایی بین سنسور و محیط ایجاد میشود. در این حالت جریان گرما یا Heat Flow بین محیط و سنسور وجود ندارد.

سنسورهای دما:

اندازه گیری دما و ابزار مربوط به آن، بخش مهمی از موضوع کنترل پروسه های صنعتی می باشد.

در اینجا ساختار و اصول اندازه گیری دما را براتون توضیح میدم.

1- انبساط در اثر افزایش دما

ساختار این مبدل ها، بر اساس انبساط اجسام و مایعات و گازهای استفاده شده است.

الف) ترمومترهای شبشه ای( مایعی)

ترمو متر های شیشه ای در طیف گسترده ای از جمله ترمو متر های جیوه ای و الکلی استفاده شده اند که اکثراً به عنوان نمایشگر دما هستند. دقت اندازه گیری این نوع ترمومترها %1 و در نوع صنعتی %0.15 می باشد و گستره دمای آنها بین 200~100- درجه سانتیگراد می باشند.

ب) ترمو متر های بی متال (Bimetallic Temprerature Sensor)

اگر نوار های فلزی (A,B) با ضریب انبساط حرارتی متفاوت به هم جوش خورده باشند، در اثر افزایش دما، نوار فلزی با ضریب انبساط بیشتر طول بیشتر و نوار دیگر طول کمتر خواهد داشت. بنابراین انتهای نوار نسبت به ابتدای آن به طرف نوار دوم انحنا پیدا می کند. ترمو متر های بی متال به صورت گسترده، به عنوان سوییچ های اد وضعیتی مخصوصاً برای پروسه های حرارتی با توان کم( وسایل خانگی و ...) مورد استفاده قرار می گیرند. در صورتی که این مبدل به صورت حلزونی ساخته شود، به دلیل طول زیادی که پیدا می کند انتهای آزاد ـن تغییر مکان خواهد داست و در عمل به تفکیک پذیری بیشتر می انجامد. برای رسیدن به حساسیت بیشتر، از نوارهای با آلیاژهای نیکل و برنز استفاده می شود.

تعریف سنسور به طور کلی:

سنسور به طور ساده تشعشع را اندازه گیری می کند و به سبب آن دمای شئ را اندازه گیری می کند.

معروف ترین سنسور در گروه LMها, سنسور LM35 است که عملکرد خطی سنسور که برای هر یک درجه افزایش دما 10 میلی ولت تغییرات در خروجی دارد.اندازه گیری دما بین منفی 55 تا مثبت 150درجه سانتیگراد و ولتاژکاری 4تا30 ولت و جریان د رحدود 60میلی آمپر دارد.

Temperature sensors

Lm135 lm60 lm77

Lm235 lm61 lm80

Lm334 lm62 lm81

Lm34 lm66 lm82

Lm35 lm70 lm83

Lm45 lm74 lm84

Lm50 lm75 lm87

Lm56 lm76 lm92

مثال كاربرد سنسور دما در يك گيرنده مادون قروز :

در این مدار از یک آیسی میکرو atmega 8

یک سنسور دما LM35

یک LCD 2*16 (اختیاری )

یک دیود فرستنده مادون قرمز

و یک مدار تقویت کننده که از ترانزیستور BC516 برای تقویت فرکانس ارسالی استفاده شده تشکیل شده است.

خط اول : معرفی آیسی میکرو atmega 8

خط دوم :فرکانس کاری میکرو بر حسب هرتز

خط سوم: پیکره بندی ورودی های آنالوگ به دیجیتال چون میخواهیم سنسور دما را به این پورت وصل کنیم و اطلاعات آنالوگ دریافت کنیم و به دیجیتال تبدیل کنیم

خط چهارم و پنجم : پیکره بندی LCD 2*16 برای پورت D

خط ششم : تعریف چند متغییر <>> توجه متغییر که برای ورودی آنالوگ به دیجیتال تعریف میکنیم باید از نوع Word باشد

برای راه انداری نمونه گیری از ورودی های آنالوگ از دستور start ADC استفاده میشود

با دستور getadc مقدار نمونه گیری شده را در یک متغییر میریزیم داخل پرانتز شماره پورت ADC میباشد یعنی وقتی داخل پرانتز عدد 1 نوشته شده میکرو در حال نمونه گیری از پورت ADC1 است .

در خط های بعد عملکرد های ریاضی را میبینید مثل تفریق(-) تقسیم (/) ضرب (*)

در خط بعد با دستور int مقدار عدد صحیح c در متغییر t1 ریخته میشود

با دستورات شرطی if then هم که اشنا هستید >>>>اگر اینجوری شد اونجوری کن :)

els که بعد از دستور if میاد یعنی اینکه (در غیر اینصورت ) یعنی وقتی شرط اجرا نشد اینکارو بکن

و اما دستور rc5send که عدد هایی هم جلوش هست یعنی چه؟ عدد اول بین 0 تا 32 میتونه باشه

عدد دوم آدرس و عدد سوم متغییری که میخوام ارسال بشه>> آدرس هر عددی میتونه باشه ولی باید حواستون باشه که در قسمت گیرنده هم این آدرس را بدهید حالا متغییری که میخوام ارسال کنم چی هست ؟ همان مقدار دما هست چون من نمیتوانم یک متغییر از نوع single که همان اعشاری میشود ارسال کنم پس فقط قسمت صحیح آن را ارسال میکنم و همچنین نمیتوانم عدد منفی را ارسال کنم پس از شرط هایی استفاده کردم که میبینید .

من در اینجا دو نوع متغییر با دو آدرس مختلف ارسال کردم یکی دما و متغییر دوم که در خط بعدش نوشتم پلاریته آن یعنی مثبت بودن یا منفی >>>> در کل میخوام به میکرو گیرنده بفهمونم که این دما مثبت هست یا منفی

یعنی دستور اول rc5send مقدار دما را ارسال میکند و دستور دوم rc5send که در خط بعدش نوشتم یه یک یا صفر ارسال میکند که با توجه به این صفر و یک در مدار گیرنده برنامه ای نوشتم که اگر این عدد یک بود یعنی دما منفی است واگر صفر بود یعنی دما مثبت است . اگر فقط بخواهیم دما مثبت اندازه گیری شود نیازی به ارسال اطلاعات دوم نیست.

با دستور rc5send میکرو اطلاعات را بصورت فرکانس در پایهOC1A تولید میکند و توسط یک تقویت کننده تقویت شده به دیود مادون قرمز داده میشود و برای مدار گیرنده ارسال میشود.

در این قسمت یک ای سی دیگر دماسنج را برایتان معرفی می کنیم که این ای سی دیجیتال می باشد یعنی به این صورت است که این ای سی دارای ۳ پایه می باشد و یکی از پایه اطلاعات دما را به صورت دیتا به خروجی می دهد .(البته نه به صورت مستقیم).

در این قسمت نمای از این سنسور وترتیب ونوع پایه برای شما نمایش داده شده است.

۱:vcc

2:gnd

3utput

به دو پایه تغذیه +۵ ولت می دهیم و پایه سوم که خروجی است در حالت عادی فرکانسی حدود ۴ کیلو هرتز تولید می کند که نسبت به دما duty-cycle ان تغییر می کند . (منظور از دیو تی سایکل duty_cycle نسبت زمان hight بودن پالس به کل زمان پالس در یک سیکل می باشد.) در واقع اطلاعات دما در این سیکل و در Duty_cycle نهفته شده است.

خرید پستی سنسور دما smt160

این سنسور می تواند دمایی حدود -۴۵ تا +۱۳۰ سانتی گراد ، با رزولیشون بالای ۰٫۰۰۵ سانتی گراد را اندازه گیری نماید.

کارخانه سازنده یک فرمولی مانند عکس زیر برای این ای سی مشخص کرده است.

که بر طبق فرمول در صورتی که ما d.c (duty-cycle) را داشته باشیم می توانیم از طریق فرمول دما را بدست اوریم که در ادامه توضیحات کاملتری داده می شود.

این ای سی در تیپ های مختلف ساخته شده است که در شهر یزد نوع TO92 وجود دارد که مانند ای سی lm35 به شکل ترانزیستور می باشد.

در مورد تغذیه این ای سی باید بگم که می توان از ولتاژ ۴٫۷۵ ولت تا ۷٫۲ ولت را به ان وصل نمایید که بهترین ولتاژ ۵ ولت می باشد و جریان مصرفی این ای سی حدود ۱۶۰ تا ۲۰۰ میکرو آمپر می باشد.

سنسور فشار PressureSensor :

سنسور فشار یکی از پر مصرفترین سنسورهای مورد استفاده در ابزار دقیق و اتوماسیون صنعتی است و بعد از دما یکی از پارامترهای مهم در پروسه های صنعتی فشار است . سنسور فشار برای اندازه گیری فشار، در گازها و مایعات مورد استفاده قرار میگیرد . فشار عبارت است از نیروی وارد بر سطح که در دستگاه SI به پاسکال میباشد . سنسور فشار معمولا به عنوان یک مبدل عمل می کند که صورتی تابعی از فشار سیگنال الکتریکی تولید میکند . سنسورهای فشار برای کنترل و اتوماسیون تجهیزات بسیاری در صنعت و حتی زندگی روزمره مورد استفاده قرار میگیرد . از سنسورهای فشار به طور غیر مستقیم در اندازه گیری متغیرهای دیگری مانند جریان سیال یا فلو، سرعت گاز ، و سطح و ارتفاع آباستفاده میشود. سنسورهای فشار را به نامهای دیگری نظیر مبدل فشار، ترانسمیتر فشار، انتقال دهنده فشار، فرستنده فشار، نشاندهنده فشار ، فشار سنج، پیزومتر ، مانومتر نامیده می شود . در یک تخمین محافظه کارانه میتوان گفت سنسورهای فشار با بیش از 50 تکنولوژی و در حداقل 300 شرکت درسراسر جهان ساخته میشوند . برای مثال یک دسته از سنسورهای فشار که برای اندازه گیری در حالت پویا یا دینامیک برای گرفتن تغییرات سرعت فشاربسیار در فشار طراحی شده وجود دارد که در موارد کاربردی به عنوان مثال برای اندازه گیری فشار احتراق در سیلندر موتور و یا در یک توربین گاز می باشد مورد استفاده قرار میگیرد . این سنسورهای فشار معمولا از مواد پیزوالکتریک مانند کوارتز ساخته شده است. بعضی از سنسورهای فشار، مانند کسا سنسورهای فشار را میتوان دسته بندی های مختلف مورد بررسی قرار داد برای مثال از نظر مکانیزم اندازه گیری فشار که شامل مدل سیلیکون پیزورزیستیو ، سنسور فشار مطلق یا ابسولوت ، سنسور فشار نسبی یا گیج ، وکیوم سنسور ، سنسور اختلاف فشاری ، سنسورهای خازنی فشار و .... نام برد .

سنسورهای فشار:

سنسور فشار برای اندازه گیری فشار، اغلب فشار مایعات و گازها به کار برده می شود . فشار در واقع مبین نیرویی است که سیال را از منبسط شدن باز می دارد، و معمولاً در واحد نیرو بر مساحت سنجیده می شود. یک سنسور فشار ، معمولاً به صورت یک ترانسدیوسر عمل می کند ، این دستگاه نوعی سیگنال را به عنوان عملکرد فشار تحمیلی تولید می کند. این سیگنال می تواند یک سیگنال الکتریکی باشد.

سنسورهای فشار برای کنترل و مانیتورینگ هزاران کاربری مختلفی که امروزه ما با آنها سرو کار داریم کاربرد دارند. سنسورهای فشار همچنین می توانند برای اندازه گیری برخی متغیرهای دیگر نیز به صورت غیر مستقیم مورد استفاده قرار بگیرند از آن جمله می توان به جریان گاز و مایع ، سرعت ، میزان آب ، و ارتفاع آب اشاره کرد. از سنسورهای فشار همچنین به ترانسدیوسر های فشار ، ارسال کننده های فشار ، فشار سنج و پیزومتر ها و مانومتر ها نیزیاد می کنند.

سنسورهای فشار:

فشار را به کمک دستگاههای فشارسنج اندازه می‌گیرند، عمده‌ترین فشار سنجها که بر حسب مکانیزم کارشناسان نامگذاریشده است عبارتند از:

فشارسنج لولهU شکل

فشارسنج مکلئود

فشارسنج جیوه‌ای

فشارسنج ترموکوپل

فشارسنج صوتی

فشارسنج خازنی

فشارسنج گاز ایده‌ال

فشارسنج لولهU شکل

ساده ترین و معروفترین آنها فشار سنج لولهU شکل است که در آن مقداری جیوهدر لولهU شکل ریخته شده و میزان اختلاف فشار محیط )هوا که برابرp0 است( و مادهداخل فشارسنج که بر مایع جیوه فشار وارد می‌کند از طریق اختلاف ارتفاع ستون مایعجیوه اندازه گیری می‌شود. بنابراین از این طریق فشار واقعی را می‌توانیم بدستآوریم: )P = P0 + ρg )h - h0

در رابطه اخیرP فشار وρ چگالی ماده وP0 فشار اتمسفر ، h0 ارتفاع ستون مایع در فشار اتمسفر ، g شتاب جاذبه وh ارتفاع ستونمایع در فشار ماده می‌باشد.

فشارسنج جیوه‌اي Mercury Barometer :

این فشار سنج اساساً از یک لوله خالی از هوا درست شده است که یک طرف آنمسدود و طرف دیگر آن که باز است در ظرف پر از جیوه فرو برده شده است. فشار هوایبیرون ، جیوه را از منبع به سمت داخل لوله می‌راند. جیوه تا حدی که وزن آن در داخللوله ، دقیقاً معادل نیروی ناشی از فشار هوا گردد در لوله فشار سنج بالا می‌رود وسپس در حالت تبادل و سکون باقی می‌ماند. با تغییر فشار هوا ، سطح جیوه در داخل لولهنیز بالا و پایین خواهد رفت. در شرایط نرمال جیوه به اندازه 92/29 اینچ یا 760میلیمتر در لوله بالا می‌آید که فشاری معادل 15/1013 میلی بار است. جیوه در داخللوله فشارسنج به دلیل خاصیت کشش سطحی دارای یک سطح محدب است که هنگام تعیین فشار،باید بالاترین سطح محدب قرائت شود.

فشارسنج فلزی:

فشارسنج فلزی وسیله‌ای است مکانیکی که از یک محفظه قوطی شکل استوانه‌ایبدون هوا تشکیل شده است؛ با تغییر فشار هوا این محفظه منقبظ یا منبسط می‌شود. با یکسیستم نسبتاً پیچیده که مرکب از تعدادی اهرم و قرقره است این تغییرات بزرگ شده و بهیک عقربه که بر روی صفحه مدرجی حرکت می‌کند، منتقل می‌شود. یک شاخص متحرک کهمی‌تواند در یک نقطه ثابت شود بر روی فشار سنج تعبیه شده است تا بتوان تغییرات فشاررا نسبت به آخرین قرائت اندازه گیری کرد.

فشار نگار:

فشار نگار مشابه فشارسنج فلزی است با این تفاوت که اثر تغییرات فشار درمحفظه بدون هوا ، به یک قلم انتقال داده شده و قلم بر روی کاغذی که دور یک استوانهچرخان پیچیده شده است خط پیوسته‌ای را رسم می‌کند. محور عمودی این صفحه بر حسب واحدفشار و محور افقی آن بر حسب زمان مدرج شده است که معمولاً برای هر دو ساعت یک خطوجود دارد. فشار نگارهای دقیقی هم ساخته شده است که قادرند تغییرات فشار را تا یکدهم میلی بار اندازه گیری نمایند، این دستگاهها میکرو باروگراف نامیده شده‌اند.

سنسور‌ ابزار دقیق Instrumentation :

مطالب مشابه :

آدرس دانشگاه ها

سنسور‌ ابزار دقیق Instrumentation :

" رينولدز" نخستين كاشف نفت در ايران

مناقصات تاریخ 1390/12/4