معرفی مرجع سنسورها!!!

[Mehdi.Aref 26780]

مقدمه

يك عنصر هال از لايه نازكي ماده هادي با اتصالات خروجي عمود بر مسير شارش جريان ساخته شده است وقتي اين عنصر تحت يك ميدان مغناطيسي قرار مي گيرد، ولتاژ خروجي متناسب با قدرت ميدان مغناطيسي توليد مي كند. اين ولتاژ بسيار كوچك و در حدود ميكرو ولت است. بنابراين استفاده از مدارات بهسازي ضروري است. اگر چه سنسور اثرهال، سنسور ميدان مغناطيسي است ولي مي تواند به عنوان جزء اصلي در بسياري از انواع حسگرهاي جريان، دما، فشار و موقعيت و … استفاده شود. در سنسورها، سنسور اثر هال ميداني را كه كميت فيزيكي توليد مي كند و يا تغيير مي دهد حس مي كند.

ويژگيهاي عمومي

ويژگيهاي عمومي سنسورهاي اثرهال به قرار زير مي باشند:

1 - حالت جامد ؛

2 - عمر طولاني ؛

3 - عمل با سرعت بالا-پاسخ فركانسي بالاي 100KHZ ؛

4 - عمل با ورودي ثابت (Zero Speed Sensor) ؛

5 - اجزاي غير متحرك ؛

6-ورودي و خروجي سازگار با سطح منطقيLogic Compatible input and output ؛

7 - بازه دمايي گسترده (-40°C ~ +150°C) ؛

8 - عملكرد تكرار پذيرعالي

Highly Repeatable Operation ؛ 9 - يك عيب بزرگ اين است كه در اين سيستمها پوشش مغناطيسي مناسب بايد در نظرگرفته شود، چون وجود ميدان هاي مغناطيسي ديگر باعث مي شود تا خطاي زيادي در سيستم اتفاق افتد.

تاريخچه

اثرهال توسط دكتر ادوين هال (Edvin Hall) درسال 1879 در حالي كشف شد كه او دانشجوي دكتراي دانشگاه Johns Hopkins در بالتيمر(Baltimore) انگليس بود.

هال درحال تحقيق بر تئوري جريان الكترون كلوين بود كه دريافت زماني كه ميدان يك آهنربا عمود بر سطح مستطيل نازكي از جنس طلا قرار گيرد كه جرياني از آن عبور مي كند، اختلاف پتانسيل الكتريكي در لبه هاي مخالف آن پديد مي آيد.

او دريافت كه اين ولتاژ متناسب با جريان عبوري از مدار و چگالي شار مغناطيسي عمود بر مدار است. اگر چه آزمايش هال موفقيت آميز و صحيح بود ولي تا حدود 70 سال پيش از كشف آن كاربردي خارج از قلمرو فيزيك تئوري براي آن بدست نيامد.

با ورود مواد نيمه هادي در دهه 1950 اثرهال اولين كاربرد عملي خود را بدست آورد. درسال 1965 Joe Maupin ,Everett Vorthman براي توليد يك سنسور حالت جامد كاربردي وكم هزينه از ميان ايده هاي متفاوت اثرهال را انتخاب نمودند. علت اين انتخاب جا دادن تمام اين سنسور بر روي يك تراشه سيليكن با هزينه كم و ابعاد كوچك بوده است اين كشف مهم ورود اثر هال به دنياي عملي و پروكاربرد خود درجهان بود.

تئوري اثرهال

اگر يك ماده هادي يا نيمه هادي كه حامل جريان الكتريكي است در يك ميدان مغناطيسي به شدت B كه عمود برجهت جريان عبوري به مقدار I مي باشد قرار گيرد، ولتاژي به مقدار V در عرض هادي توليد مي شود.

اين خاصيت در مواد نيمه هادي داراي مقدار بيشتري نسبت به مواد ديگر است و از اين خاصيت در قطعات اثرهال تجارتي استفاده ميشود.

ولتاژها به اين علت پديد مي آيد كه ميدان مغناطيسي باعث مي شود تا نيروي لرنتز برجريان عمل كند و توزيع آنرا برهم بزند[F=q(V´B)]. نهايتا حاملهاي جريان مسير منحني را مطابق شكل بپيمايند.

 

حاملهاي جريان اضافي روي يك لبه قطعه ظاهر مي شوند، ضمن اينكه در لبه مخالف كمبود حامل اتفاق مي افتد. اين عدم تعادل بار باعث ايجاد ولتاژ هال مي شود، كه تا زماني كه ميدان مغناطيسي حضور داشته و جريان برقرار است باقي مي ماند.

براي يك قطعه نيمه هادي يا هادي مستطيل شكل با ضخامت t ولتاژهايV توسط رابطه زير بدست مي آيد:

KH ضريب هال براي ماده مورد نظر است كه بستگي به موبيليته بار و مقاومت هادي دارد.

آنتيمونيد ايريديم تركيبي است كه در ساخت عنصر اثرهال استفاده مي شود و مقدار KH براي آن 20 است.

ولتاژهال در رنج در سيليكن بوجود مي آيد و تقويت كننده براي آن حتمي است. سيليكن اثر پيز و مقاومتي دارد و بنابراين براثر فشار مقاومت آن تغيير مي كند. در يك سنسور اثر هال بايد اين خصوصيت را به حداقل رساند تا دقت و صحت اندازه گيري افزوده شود. اين عمل با قرار دادن عنصر هال بريك IC براي به حداقل رساندن اثر فشار و با استفاده از چند عنصر هال انجام ميشود. بطوري كه بر هر يك از دو بازوي مجاور مدار پل يك عنصر هال قرار گيرد، در يكي جريان بر ميدان مغاطيسي عمود است و ولتاژ هال ايجاد مي شود و در ديگري جريان موازي با ميدان مغناطيسي مي باشد و ولتاژ هال ايجاد نمي‌شود. استفاده از 4 عنصر هال نيز مرسوم مي باشد.

 

اساس سنسورهاي اثرهال

عنصرهال، سنسور ميدان مغناطيسي است. باتوجه به ويژگيهاي ولتاژ خروجي اين سنسور نياز منديك طبقه تقويت كننده و نيز جبران ساز حرارتي است. چنانچه از منبع تغذيه با ريپل فراوان استفاده كنيم وجود يك رگولاتور ولتاژ حتمي است.

رگولاتور ولتاژ باعث مي شود تا جريان I ثابت باشد بنابراين ولتاژ هال تنها تابعي از شدت ميدان مغناطيسي مي باشد.

اگر ميدان مغناطيسي وجود نداشته باشد ولتاژي توليد نمي شود. با وجود اين اگر ولتاژ هر ترمينال اندازه گيري شود مقداري غير ا ز صفر به ما خواهد داد. اين ولتاژ كه براي تمام ترمينال ها يكسان است با (CMV) Common Mode Voltage شناخته مي‌شود. بنابراين تقويت كننده بكار گرفته شده مي بايست يك تقويت كننده تفاضلي باشد تا تنها اختلاف پتانسيل را تقويت كند.

مطالبي اضافه در مورد مدارات بهسازي سنسورهاي اثر هال

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

715k

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

367k

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

114k

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

387k

[Mehdi.Aref 26780]

سنسورهاي هال ديجيتال

در اين سنسورها وقتي بزرگي ميدان مغناطيسي به اندازه مطلوبي رسيد سنسور ON مي شود و پس از اينكه بزرگي ميدان از حد معيني كاهش يافت سنسور خاموش مي شود. لذا در اين سنسورها خروجي تقويت كننده تفاضلي را به مدار اشميت تريگر مي دهند تا اين عمل را انجام دهد، براي جلوگيري از پرش هاي متوالي از تابع هسترزيس زير استفاده مي كنند.

سنسورهاي آنالوگ سنسورهاي آنالوگ ولتاژ خروجي خود را متناسب با اندازه ميدان مغناطيسي عمود بر سطح خود، تنظيم مي كنند. با توجه به كميت هاي اندازه گيري اين ولتاژ مي تواند مثبت يا منفي باشد. براي اينكه سنسورهاي ولتاژ خروجي منفي توليد نكند و همواره خروجي تقويت كننده تفاضلي را با يك ولتاژ مثبت را پاس مي كنند.

در شكل بالا توجه داريم كه يك نقطه صفر وجود دارد كه در آن ولتاژي توليد نمي شود . از ويژگيهاي اثرهال نداشتن حالت اشباع است و نواحي اشباع در شكل مربوط به آپ امپ در سنسور اثر هال مي باشد .

معمولا خروجي تقويت كننده تفاضلي را به ترانزيستور پوش-پول مي د هند.

سنسور آنالوگ اثر هال

[Mehdi.Aref 26780]

سيستم هاي مغناطيسي

سنسور اثر هال درحقيقت بدين ترتيب عمل ميكند كه توسط يك سيستم مغناطيسي كميت فيزيكي به ميدان مغناطيسي تبديل مي شود. حال اين ميدان مغناطيسي توسط سنسور اثر هال حس مي شود. بسياري از كميت هاي فيزيكي با حركت يك آهنربا اندازه گيري مي شوند. مثلاً دما و فشار را مي توان بوسيله انقباض و انبساط يك Bellows كه به آهنربا متصل است اندازه گيري نمود.

روش هاي مختلفي جهت ايجاد ميدان مغناطيسي وجود دارد.

] Unipolar head-on mode

در اين حالت آهنربا نسبت به نقطه مرجع سنسور حركت مي كند.

همانطور كه در شكل بالا ديده مي شود منحني تغييرات فاصله وميدان مغناطيسي در اين شكل آمده است (منحني بدست آمده غير خطي است) و دقت درحد متوسط است. مثلاً اگر يك سنسور اثرهال ديجيتالي را در نظر بگيريم در اين حالت در فاصله أي كه G1 حاصل مي شود سوئيچ عمل مي كند و On ميشود و وقتي كه فاصله به حدي رسيد كه G1 حاصل شود سوئيچ OFF ميكند.

] Unipolar slide-by mode

در اين حالت آهنربا در يك مسير افقي نسبت به سنسور تغيير مكان مي كند.

منحني تغييرات مكان نسبت به ميدان مغناطيسي بازهم غير خطي است- دقت اين روش كم است و لي حالت تقارني كاملاً ديده مي شود. مثلاً سنسور اثرهال ديجيتالي را در نظر بگيريد كه در اثر ميدان G1 روشن شده و در ميدان G2 خاموش مي شود وقتي آهنربا از سمت راست حركت مي كند و به موقعيت +D1 مي رسد آنگاه سنسور عمل ميكند. اين حركت ادامه مي تواند داشته باشد تا به موقعيت –D2 برسد، در اين هنگام سنسور آزاد مي شود و به همين ترتيب.

 

] Bipolar Slide –By made

در اين حالت از 2 آهنربا كه قطب S,N هر كدام بصورت ناهمنام در مجاورت هم قرار گرفته است استفاده مي كنيم.

دقت در اين روش درحد متوسط است- حالت تقارن وجود ندارد ولي مي توان در بخش هايي، از خاصيت خطي منحني استفاده نمود. اگر همان سنسور ديجيتالي قبلي را در نظر بگيريم در حركت از راست به چپ وقتي كه فاصله به D2 مي رسد آنگاه سنسور عمل مي كند و تا به مرحله D4 پيش مي رود. بنابراين در يك حركت پيوسته از راست به چپ سنسور در بخش شيب تند عمل مي كند و در بخش شيب كند رها ميكند.

جهت حذف شيب تند در بخش مبدأ از يك تكنيك ديگر استفاده مي شود. بدين ترتيب كه در ميان ايندو آهنربا فاصله معيني قرار مي دهند.

اين عمل بطور چشمگيري دقت را افزايش مي دهد.

حالت ديگري نيز به كار مي‌رود كه در آن منحني حاصل بصورت يك تابع پالس است. در اين روش در ميان دو آهنربا، آهنرباي ديگري قرار مي دهند كه پهناي پالس متناسب با پهناي اين آهنربا مي باشد.

] Bipolar Slide –By mode (ring magnet)

در اين حالت از يك آهنرباي حلقه استفاده مي شود آهنرباي حلقه اي يك قطعه آهنرباي ديسك مانند است كه قطب هاي آن در پيرامون آن قرار دارند. در شكل زير آهنرباي حلقه اي با دو جفت قطب نمايش داده مي شود. به منحني حاصل شيبه به يك منحني سينوسي است. هرچه تعداد قطبهاي آهنرباي حلقه اي بيشتر باشد مقدار پيك حاصل در اندازه ميدان كمتر خواهد بود. تعداد پالس هاي حاصل در اين روش برابر با جفت قطبهاي آهنربا مي باشد. محدوديت در ساخت آهنرباي حلقه اي با جفت قطبهاي زياد، محدوديت اين روش محسوب مي شود.

مقايسه اي از اين سيستمها در زير آمده است :

منظور از All حركتهاي چرخشي، پيوسته و رفت و برگشتي است.

[Mehdi.Aref 26780]

هم اكنون به تشريح برخي از كاربرد هاي سنسورهاي اثرهال مي پردازيم .

سنسورهاي موقعيت تشخيص پره ( Vane Operated Position Sensor)

اين سنسورها گاهاً تحت عنوان سنسورهاي پره شناخته مي شوند و شامل يك آهنربا و يك سنسور اثرهال با خروجي ديجيتالي مي باشند. شكل زير اين دو بخش را در يك بسته نشان ميدهد.

اين سنسور داراي يك فاصله هوايي ميان آهنربا و سنسور اثرهال مي باشد و توانايي موقعيت سنجي خطي و نيز موقعيت سنجي زاوايه اي را نيز دارد.

پره خطي

پره يكنواخت

پره دايروي

اساس عملكرد

شكل مقابل را در نظر بگيريد. وقتي كه پره در فاصله هوايي بين اهنربا وسنسور اثرهال قرار گيرد خطوط شار مغناطيسي پراكنده مي شوند و توسط سنسوراثر هال احساس نمي شوند، بنابراين خروجي سنسور در سطح منطقي صفر (OFF) قرار مي گيرد.

 

شكل بالا نشان ميدهد كه وقتي كه يك پره ميان اين سنسور مي رود چه اتفاقي مي افتد. درحركت از چپ به راست وقتي لبه جلوي پره به ناحيه b مي رسد، آنگاه سنسور از حالت ON به حالت OFF تغيير وضعيت مي دهد و اين حالت تا زماني كه لبه انتهايي پره به ناحيه d برسد ادامه پيدا مي كند تا در آن لحظه از OFF به ON تغيير وضعيت دهد. بنابراين مدت زماني كه خروجي سنسور OFF است برابر با فاصله بين d ,b بعلاوه پهناي پره مي باشد. درحركت از راست به چپ نيز وضعيت كاملاً مشابه است. در اكثر مواقع پره ها بصورت به هم پيوسته مي باشند. اين حالت در شكل زير در نظر گرفته شده است.

توجه كنيد كه اين دو حالت هيچ تفاوتي باهم ندارند.

رابطه بين مدت زمان OFF ,ON براي حالت پره دندانه اي به پيوسته در جدول زير خلاصه شده است.

نمونه هايي از اين سنسور ها در زير آمده است .

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[Mehdi.Aref 26780]

Sequence Sensors

شكل زير را در نظر داشته باشيد.

تعدادي ديسك آهني بر روي يك شفت قرار گرفته اند. اين ديسكها از فاصله هوايي سنسورهاي پره (Vane Sensor) عبور مي كنند. شكل هر كدام از اين ديسكها بگونه اي است كه يك مجموعه از آنها منجر به توليد كدهاي خاصي مي شود. سنسور پره در اثر حضور ديسك در فاصله هوايي خروجي را صفر و در اثر عدم حضور آن خروجي را يك مي گويند. به اين ترتيب كد حاصل از اين روش موقعيت يا وضعيت شفت را نشان مي دهد. به جاي استفاده از ديسك ها و سنسورهاي پره مي توان از آهنرباي حلقه اي متصل به شفت و سنسورهاي اثرهال دو قطبي (bipolar) استفاده نمود.

سنسورهاي مجاورتي Proximity Sensor

در دو طرح زير 4 سنسور اثرهال با خروجي ديجيتالي كه بر يك صفحه آلومينيومي قرار گرفته اند نشان داده شده است .در شكل اول سنسورها تك قطبي و در شكل دوم سنسورها دو قطبي هستند.

تك قطبي

دوقطبي

سنسور ماشين هاي اداري

دستگاههاي فتوكپي، فاكس، پرينترهاي كامپيوتر از اين سنسورها مي توانند استفاده كنند.

براي مثال پرينتر، جهت دريافت وجود كاغذ و نيز جريان كاغذ ازسوئيچ هاي اثرهال استفاده مي كنند.

ويژگي : بدون تماس - بدون اعمال نيروي اضافي - عمر طولاني

سنسور موقعيت چندگانه (Multiple position sensor)

شكل مقابل سنسور اثرهال را در كنار 3 مقايسه كننده ولتاژ نشان مي دهد اين سنسور چندگانه داراي 3 خروجي ديجيتالي است.

سنسور ضد لغزشي Anti-Skid sensor

شكل زير راه حلي را براي كنترل نيروي ترمز يك چرخ نشان ميدهد. هدف اين است بدون اينكه چرخ به اصطلاح قفل شود اتومبيل درحداقل زمان ممكن متوقف شود.

در اين سيستم سنسور بگونه اي قرار گرفته است كه يك چرخ دنده داخلي را حس مي كند. زمان عكس العمل سيستم توقف بر مبناي فركانس سيگنالي كه سنسور توليد مي كند تخمين زده مي شود.

سنسور موقعيت پيستون (Piston detection sensors)

در شكل مقابل روشي جهت موقعيت سنجي پيستون در يك سيلندر غير آهني داده شده است. درحالت نخست آهنربا هايي را در درون پيستون به گونه اي قرار مي دهند تا توسط چند سنسور اثرهال با خروجي خطي دريافت شوند.

در حالت دوم از يك پيستون آهني و آهنربا و سنسور اثرهال استفاده مي شود. در اين حالت نياز است تا مشخصات سيستم مغناطيسي بطور مطلوبي در دسترس باشد.

برقراري هاي استفاده از اثرهال در اين موقعيت سنجي به شرح زير مي باشد:

1- ابعاد كوچك سنسورها

2 - عدم نياز به منبع قدرت خارجي براي آهنرباها

3 - رنج دمايي بزرگ از 40°c تا 150°c

4 - توانايي عمل در محيط كثيف و آلوده

[spow 44197]

مقدمه ای بر سیستم های كنترل :

 

1-1كنترل و اتوماسیون

 

در هر صنعتی اتوماسیون سبب بهبود تولید می گردد كه این بهبود هم در كمیت ومیزان تولید موثر است و هم در كیفیت محصولات.هدف از اتوماسیون این است كه بخشی از وظایف انسان در صنعت به تجهیزات خودكار واگذار گردد.بسیاری از كارخانه ها كارگران خود را برای كنترل تجهیزات می گمارند و كارهای اصلی را به عهده ماشین می گذارند. كارگران برای اینكه كنترل ماشینها را به نحو مناسب انجام دهند لازم است كه شناخت كافی از فرایند كارخانه و ورودیهای لازم برای عملكرد صحیح ماشینها داشته باشند.یك سیستم كنترل باید قادر باشد فرایند را با دخالت اندك یا حتی بدون دخالت اپراتورها كنترل نماید.در یك سیستم اتوماتیك عملیات شروع،تنظیم و توقف فرایندبا توجه به متغیر های موجود توسط كنترل كننده سیستم انجام می گیرد.

 

2-1مشخصات سیستمهای كنترل

 

هر سیستم كنترل دارای سه بخش است:ورودی ،پردازش و خروجی . بخش ورودی وضعیت فرایندو ورودیهای كنترلی اپراتور را تعیین كرده ومی خواند بخش پردازش با توجه به ورودیها، پاسخهاو خروجیهای لازم را می سازدو بخش خروجی فرمانهای تولید شده را به فرایند اعمال می كند.در كارخانه غیر اتوماتیك بخش پردازش رااپراتورها انجام می دهند.

 

اپراتور با مشاهده وضعیت فرایند، به طور دستی فرامین لازم را به فرایند اعمال می كند.

 

§ ورودیها

 

در قسمت ورودیها،مبدلهای موجود در سیستم، كمیتهای فیزیكی را به سیگنالهای الكتریكی تبدیل می كند.در صنعت مبدلهای زیادی نظیر دما ،فشار،مكان،سرعت، شتاب و غیره وجود دارند.خروجی یك مبدل ممكن است گسسته یا پیوسته باشد.

 

§ خروجیها

 

در یك كارخانه عملگرهایی وجود دارند كه فرامین داده شده به آنها را به فرایند منتقل می كنند.پمپها، موتورهاو رله ها از جمله این عملگرها هستند.این وسایل فرامینی را كه از بخش پردازش آمده است(این فرامین معمولا الكتریكی هستند)به كمیتهای فیزیكی دیگر تبدیل می كنند.مثلایك موتور،سیگنال الكتریكی را به حركت دوار تبدیل می كند.ادوات خروجی نیز می توانندعملكرد گسسته ویا پیوسته داشته باشند.

 

§ پردازش

 

در یك فرایند غیر اتوماتیك اپراتورها با استفاده از دانش و تجربه خودوبا توجه به سیگنالهای ورودی،فرامین لازم را به فرایند اعمال می كنند.اما در یك سیستم اتوماتیك،قسمت پردازش كنترل كه طراحان در آن قرار داده اند، فرامین كنترل را تولید می كنند.طرح كنترل به دو صورت ممكن است ایجاد شود.یكی كنترل سخت افزاری و دوم كنترل برنامه پذیر.

 

در یك سیستم با كنترل سخت افزاری،بعد ازنصب سیستم، طرح كنترل ثابت و غیر قابل تغییر است. اما در سیستمهای كنترل برنامه پذیر.طرح كنترلی در یك حافظه قرار داده می شود و هر گاه لازم باشد،بدون تغییر سخت افزار و فقط برنامه درون حافظه، طرح كنترل را می توان تغییر داد.

 

3-1 انواع فرایندهای صنعتی

 

در صنایع امروز طیف متنوعی از فرایندهای تولید وجود دارند.از نظر نوع عملیاتی كه در فرایند انجام می شود،فرایند ها را می توان به سه گروه تقسیم كرد:1- تولید پیوسته 2- تولید انبوه 3- تولید اجزای جدا

 

§ فرایند تولید پیوسته:یك تولید پیوسته مواد در یك ردیف و بطور پیوسته وارد فرایند شده و در سمت دیگر،محصول تولیدی خارج می گردد. فرایند تولید، ممكن است در یك مدت طولانی به طور پیوسته در حال انجام باشد.تولید ورق فولاد نمونه ای از فرایند است. در خط تولید ورقه فولاد.بلوكهای گداخته فولاد ازبین چندین غلتك عبور می كند و تحت فشار قرار می گیرد.در اثر فشار ضخامت قطعه فولاد رفته رفته كم شده و در انتهای خط تولید ورقه فولاد تولید می گردد. بسته به طول فولاد چندین دقیقه طول می كشد تا تولید یك ورقه،كامل گردد.

 

§ فرایند تولید انبوه:در چنین فرایندی میزان مشخصی از مواد اولیه وارد خط شده و پس ازطی مراحل تولید مقدار مشخصی محصول به وجود می آید.

 

§ فرایند تولید اقلام مجزا:در این نوع فرایند،هر محصول در طول خط تولید از قسمتهای مختلفی می گذردو در هر بخش، عملیات مختلفی روی آن انجام می گیرد. در هر قسمت ممكن است اجزایی به محصول اضافه شود تا در انتهای خط تولید، محصول كامل ساخته شود.

 

4-1 استراتژی كنترل

 

كنترل حلقه باز : ایده اصلی در این كنترل این است كه سیستم تا حد ممكن دقیق طراحی شود. به طوری كه خروجیهای دلخواه را تولید كند و هیچ اطلاعاتی را از خروجی فرایند بهكنترل كننده برگردانده نشود تا كنترل كننده تشخیص دهد آیا خروجی در حد مطلوب است یا خیر.بدین خاطر ممكن است خطای خروجی در بعضی مواقع خیلی زیاد باشد. در یك سیستم با كنترل حلقه باز تا وقتی كه اختلال و جود نداشته باشد فرایند به خوبی عمل می كند، اما اگر اختلال نا خواسته ای باعث شود،خروجیها از حد مطلوب خارج شونددر این صورت ممكن است سیستم كلی از كنترل خارج شود.

 

كنترل پیشرو : درموقعی كه اختلالات خارجی كه بر عملكرد سیستم تاثیر می گذارد شناخته شده باشند می توان با مشاهده و اندازه گیری میزان اختلال تا حد امكان اثر اختلال را جبران نمود. این نوع كنترل را كنترل پیشرو می گویند. این نحوه كنترل هنگامی كه میزان اختلال كم باشد و بتوان به طور دقیق آن را اندازه گرفت مناسب است. اما اگر اختلال خیلی زیاد باشد شیوه مناسبی نیست. همچنین در مواقعی كه اندازه گیری خروجی به طور مستقیم امكان پذیر نباشد،این نوع كنترل مناسب نیست.

 

كنترل حلقه بسته (Field back) : در این كنترل برای جبران اثر اختلال ، خروجی سیستم اندازه گیری می شودو در صورتی كه خروجی از مقدار مطلوب فاصله داشته باشد،تدابیر كنترلی مناسب برای جبران آن اعمال می شود.به این صورت كه خروجی سیستم اندازه گیری شده و تفاوت آن با مقدار مطلوب محاسبه می گردد. تفاوت بین این دو كمیت به كنترل كننده داده شده و كنترل كننده با توجه به میزان این خطا فرایندرا كنترل می نماید.

 

سیگنال خطا=نقطه تنظیم - میزان اندازه گیری شده E=SP-MV

 

باید توجه كرد كه صفر نمودن خطا در عمل امكان پذیر نیست ودر هر سیستم كنترلی همیشه تفاوت ناچیزی بین خروجی مطلوب و خروجی واقعی وجود خواهد داشت، اما تا وقتی كه این خطا تا حد قابل قبول باشد از آن چشم پوشی می گردد.

 

5-1 انواع كنترلر ها

 

كنترلر مغز متفكر یك پردازش صنعتی است و تمامی فرامینی راكه یك متخصص در نظر دارد اعمال كند تا پروسه، جریان استاندارد خود را در پیش گیرد و نهایتا پاسخ مطلوب حاصل شود از طریق كنترلر به سیستم فهمانده می شود. در واقع هرگاه پروسه های صنعتی به تنهایی و بدون استفاده از كنترل كننده در حلقه كنترل قرار گیرند معمولا پاسخهای مطلوبی را به لحاظ ویژگیهای گذرا یا ماندگار نخواهند داشت.بنابراین انتخاب و برنامه ریزی یك كنترلر مناسب از مهمترین مراحل یك پروسه صنعتی است.انتخاب كنترلر با توجه به درجه اهمیت پاسخ گذرا یا ماندگار و یا هردو و همچنین ملاحظات اقتصادی ویژه صورت می پذیرد.

 

یك كنترلر چگونه عمل می كند؟ در ابتدا سیگنال خروجی از سنسور وارد كنترلر می شود و با مقدار مبنا مقایسه می گردد و نتیجه مقایسه كه همان سیگنال خطا می باشد، معمولا در داخل كنترلر هم تقویت شده و هم بسته به نوع كنترلر و پارامترهای مورد نظر، عملیاتی خاص روی ان انجام می گیرد سپس حاصل این عملیات به عنوان سیگنال خروجی كنترل كننده به بلوك بعدی وارد می شود.مقایسه سیگنالها و تقویت اولیه در همه كنترلر ها صرف نظر از نوع انها انجام می گیرد ،در واقع این عملیات بعدی است كه نوع كنترلر را مشخص می كند.كنترلر ها از نظر نوع عملكرد به انواع زیر تقسیم بندی می شوند:

 

1-5-1كنترلر های ناپیوسته (گسسته) : كنترلر های دو وضعیتی:این نوع كنترلر ها ساختمانی ساده و كم حجم دارند و به نسبت ارزنتر از دیگر كنترلرهای پیچیده هستند به همین خاطر كاربردهای فروانی در صنعت ودر مكانهایی كه كنترل تركیبی ،پیوسته و پیچیده مورد نظر نیست دارند.• كنترلر های سه وضعیتی• كنترلرهای چند وضعیتی

 

 

شكل1- 5:انواع كنترلر ها

 

2-5-1 كنترلر های پیوسته:

 

§ كنترلر تناسبی: (Proportional) : دراین نوع كنترلربین خروجی و ورودی یك نسبت مستقیم وجود دارد با یك ضریب مشخص كه آنراگین یا بهره كنترل كننده می نامند. البته كنترلر تناسبی به تنهایی كافی نیست . زیرا وقتی خروجی سیستم بسمت مقدار مطلوب پیش می رود، خطا كاهش یافته و در نتیجه خروجی كنترلی نیز كم می گردد.بنابراین همواره یك خطای ماندگار بین مقدار مطلوب و خروجی واقعی وجود دارد.این خطا را می توان با افزایش بهره كنترل كننده كاهش داد اما باعث ناپایداری سیستم و نوسان خروجی می شود. برای حل این مشكلات معمولا كنترلرتناسبی را همراه كنترلرهای مشتق و انتگرال بكار می برند.

 

§ كنترلر انتگرالی(Integral): همانطور كه از نامش پیداست بین ورودی و خروجی یك رابطه انتگرالی برقراراست ین كنترلر برای جبران خطای ماندگار به كار می رود،زیرا تا وقتی كه خطایی در خروجی وجود داشته باشد،جمله انتگرال تغییر پیدا می كند و در نتیجه خطای خروجی رفته رفته كاهش می یابد.

 

§ كنترلر تناسبی – انتگرالی (PI) : كنترلر PIتركیبی از كنترلر انتگرالی و تناسبی است كه به صورت موازی بهم وصل شده اند.(شكل2-5) این كنترلر اگر بطور صحیح طراحی شود مزایای هردونوع كنترل انتگرالی و تناسبی را خواهد داشت .پایداری ، سرعت و نداشتن خطای حالت ماندگار از ویژگیهای این كنترلر است.

 

شكل 2-5 : كنترلر PI

 

كنترلر تناسبی – مشتق گیر(PD): كنترلر PDاز تركیب موازی دونوع كنترلر مشتق گیر و انتگرالی ایجاد می شود.كنترلرمشتق گیردارای این مشخصه است كه خود را سریعا با تغییرات ورودی هماهنگ می كنند لذا در مواردی كه پاسخ سریع خروجی مد نظر است می توان از این نوع كنترلر ها استفاده كردامااز انجایی كه عمل مشتق گیری باعث تقویت نویزهای موجود در محیط پروسهمی شوندو به علاوه مشتق گیرها تنها نسبت به تغییرات ورودی حساسیت نشان می دهندبنابراین مشتق گیرها به تنهایی مورد استفاده قرار نمی گیرند بلكه هرگاه نیاز به خاصیت مشتق گیری در یك پروسه باشد ،كنترلرآان را به صورت مشتق گیر-تناسبی یا مشتق گیر-انتگرالی یا مشتق گیر-تناسبی – انتگرالی می سازند.

 

§ كنترلرPID: این نوع كنترلر از تركیب موازی سه كنترلر تناسبی ،انتگرالی و مشتق گیر ایجاد می شود و متداولترین نوع كنترلر در صنایع می باشد.

 

شكل3-5 : كنترلرPID

 

انواع دیگری از كنترلرها كه از نظر منبع تغذیه مورد استفاده ،ساختمان داخلی و انواع كاربردها با كنترلر های ذكرشده در بالا اندكی متفاوت هستند.

 

• كنترلر های نیوماتیكی(Pneumatic):این نوع كنترلر از باد و هوای فشرده بعنوان منبع تغذیه استفاده می كند.بدلیل ساختمان ساده،راحتی تعمیر و نگهداری ، ایمنی در برابر انفجار و اتش سوزی و ارزانی انها كاربردهای فراوانی در صنعت داشته اند و امروزه بدلیل جایگزین شدن سیستمهای پیچیده الكترونیكی و نرم افزارهای كنترلی قابل تغییر و پیاده سازی بر روی سیستمهای الكترونیكی ،كمتراز كنترلر هاینیو ماتیكی استفاده می شود.

 

• كنترلر های هیدرولیكی(Hydraulic):این نوع كنترل كننده ها از نیروی روغن هیدرولیك تحت فشار به عنوان منبع تغذیه استفاده می كنند، مزایای زیادی كه اینگونه سیستمها دارند، باعث شده تا جای خوبی برای خودشان در صنعت باز كنندو در جاهایی كه حركات تحت فشار و وزن بالا انجام می پذیرد سیستمهای هیدرولیك بهترین و دقیق ترین عملكرد را از خود نشان می دهند كنترلر های هیدرولیك علاوه برقابلیت انجام حركت سنگین بطور پیوسته دارای دقت و سرعت عمل بسیار خوبی نیز می باشند.امروزه باوجود جایگزینی مدلهای الكترونیكی پیچیده تر و كارامدتر هنوز هم نمی توان كارایی های بالا و منحصر بفرد سیستمهای هیدرولیكی را نادیده گرفت.

 

• كنترلرهای الكترونیكی (Electronic):كنترلرهای الكترونیكی ، كنترلرهایی هستند كه از نیروی الكتریسیته جهت كنترل، هدایت و فرمان دادن استفاده می كنند .

 

6-1 سیر تكاملی كنترل كننده ها

 

در سال 1940 برای نماسازی دستگاههای كنترلی از سیگنال فشار 3psi تا 15psi استفاده می شده است . در سال 1960سیگنالهای استاندارد انالوگ 4mA-20mA برای كنترل ابزار دقیق مورد استفاده قرار گرفته است در همان زمان برخی از استانداردهای دیگر نیز بوجود آمد.توسعه پردازنده دیجیتال در دهه 70میلادی ، استفاده از كامپیوترهای رابرای نماسازی و كنترل یك سیستم ابزار دقیق از یك نقطه مركزی توسعه داد. در دهه 90 برای بهینه سازی اجرای سیستم های كنترل و فشردگی بیشتر سیستها فیلدباس ایجاد گردید كه به تدریج استاندارد شد.انچه تصویرزیربیان می كند این است كه سیر پیشرفت علم كنترل از اتوماسیون مكانیكی اغاز گردیده و سپس با اتوماسیون پنوماتیك ادامه یافته و پس ازآن بسمت الكتریكی شدن پیش رفته است .پس از ایجاد كنترل كننده های قابل برنامه ریزی ، انفور ماتیك و الكترونیك رشد كرده و به شیوه الكترونیكی در حجم گسترده تری بوجود آمده است.

[سمندون 19437]

نمی دونم تا حالا به عملکرد چشمی های دزدگیر منازل که با مشاهده حرکت انسان دزدگیر را فعال می کنند و یا به دربهای اتوماتیک بانک ها که به هنگام ورود و خروج اشخاص به شکل اتوماتیک باز و بسته میشوند توجهی داشته اید یا نه ... ممکن هست که اصول و مبنای عملکرد این سنسورها برای شما هم مثل من دقیقا ً مشخص نباشد ولی اگر این مقاله را مطالعه نمایید نوع عملکرد این سنسورها کاملا ً برایتان روشن خواهد شد .

 

همانطور که میدانید امروزه استفاده از سنسور های تشخیص حرکت رونق بسیار بالایی پیدا کرده ، هم در زمینه های امنیتی و حفاظتی و هم در مسائل صرفه جویی و بهینه سازی ،...

سنسور تشخیص حرکت بدن انسان PIR

 

همانطور که میدانید امروزه استفاده از سنسور های تشخیص حرکت رونق بسیار بالایی پیدا کرده ، هم

 

در زمینه های امنیتی و حفاظتی و هم در مسائل صرفه جویی و بهینه سازی ، سنسور های PIR یا

 

PASSIVE INFRA RED سنسورهایی هستند که طول موج Infrared محیط اطراف را دریافت میکنند . در

 

همین زمینه مطالبی به درد بخور و مدارات آماده برای شما دوستان آماده کردم ، همچنین مقاله ای کامل

 

برای ارائه به اساتید موجود میباشد . همچنین به علت کار این سنسور در موج مادون قرمز مقاله ای نیز

 

در زمینه موجهای مادون قرمز در همین مطلب موجود است که اگر از حق نگذریم مقاله ای کامل و بدون

 

عیب و نقصی میباشد .

 

[سمندون 19437]

هر جسمی که دمایش بالاتر از صفر درجه مطلق باشد دارای تشعشعات Infrared یا مادون قرمز

 

میباشد . اما این موج دارای طول موج های مختلف برای درجه حرارتهای متفاوت است . کاری که

 

این سنسور انجام میدهد در واقع دریافت این امواج در رنج بدن انسان و تشخیص آن میباشد . از

 

این سنسور در دستگاه هایی که برای تشخیص حرکت بدن انسان حتی به صورت جزئی

 

استفاده میشود و از نظر دقت و قابلیت اعتماد در سطح بالایی میباشد

 

 

بدین وسیله شما یک آشکار ساز حرکت دارید که فقط به حرکات بدن انسان حساس است ،

 

یکی از این سنسورها SPS241EA میباشد که عکس آن را در بالا می بینید ، جدول مشخصات آن

 

به صورت زیر میباشد

 

در مسائل امنیتی ، مثل دزدگیرها مفید میباشد و در مسائل مربوط به بهینه سازی مصرف انرژی

 

میتواند بسیار مفید واقع شود . در روبات زیر که تصویر آنرا مشاهده میکنید برای پیدا کردن انسان

 

در محیط های تاریک و فاقد نور کاربرد دارد . در زیر میتوانید مقاله ای را تحت همین عنوان دانلود

 

کنید . همچنین مدارات آماده برای ساخت یک سنسور تشخیص حرکتی را نیز برای دانلود شما

 

عزیزان آماده کرده ام

 

 

اینم مداری که با استفاده از PIR ساخته شده

 

در هر زمینه ای که مطلب خواستید نظر بگذارید تا براتون پیدا کنم ...

برای دانلود فایل پیوست

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

کلیک نمایید

 

توجه داشته باشید که برای خارج کردن فایل از حالت فشرده باید برنامه winrar بر روی سیستم شما نصب باشد .

 

منبع :

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[Mehdi.Aref 26780]

معـــــــرفي

تكنولوژي سنسورهاي مگنتواستريكتيو از حدود سال 1970 ميلادي توسط شركت

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

بدست آمده است. هم اكنون نيز تقريبا بخش عمده سنسورهاي توليدي با اين تكنولوژي را اين شركت تهيه مي كند.

سنسورهاي مگنتو استريكتيو غير تماسي و مطلق هستند. غير تماسي بودن آ‌نها باعث عمر طولاني و عدم فرسودگي زود هنگام آنها مي شود. وقتي يك سنسور تماسي مانند پتانسيومتر را بررسي كنيم متوجه مي شويم كه با حركت لغزنده بر عنصر مقاومتي، لغزش هاي كوچكي رخ ميدهد كه عامل ايجاد نويز، هيسترزيس و عمر محدود آن مي باشد. بنابراين با گذشت زمان و فرسوده شدن پتانسيومتر نسبت سيگنال به نويز كاهش مي يابد و نيز مي تواند نقاط مرده اي بر عنصر مقاومتي توليد شود، كه تعويض عنصر سنسور را قطعي مي كند.

سنسورهاي مگنتواستريكتيو در دو مسير متفاوت رشد كرده اند يكي بسوي سنسورهاي هوشمند توانا در اندازه هاي كوچكي دومي بسوي سنسورهاي ارزان قيمت طراحي شده جهت كاربردهاي ويژه در صنايع.

[Mehdi.Aref 26780]

تئـــــــــوري

Magnetostriction يك خاصيت مواد فرو مغناطيسي مانند آهن، نيكل و كبالت مي باشد. وقتي اين مواد در يك ميدان مغناطيسي قرار مي گيرند تغيير شكل و يا تغيير اندازه مي دهند.

مواد مغناطيسي داراي مجموعه هايي با نام Domain مي باشند كه به تنهايي همانند يك آهنرباي دائمي عمل مي كنند و شامل تعداد زيادي اتم مي باشند.

وقتي يك ماده فرو مغناطيسي، در ميدان مغناطيسي قرار نگرفته باشد و به اصطلاح آهنربا نشده باشد، اين حفره ها بطور دلخواه قرار گرفته اند. ولي در اثر حضور ميدان مغناطيسي، حوزه ها منظم گشته و در يك جهت قرار مي گيرند. بدين ترتيب خاصيت مغناطيسي حوزه ها تقويت شده و ماده از خود خواص مغناطيسي نشان ميدهد. اين ويژگي با خواص آلياژ، شدت ميدان مغناطيسي و شرايط گرم

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

و سرد كردن

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

در حين قالب گيري و ذوب كردن متناسب مي باشد.

وقتي اسپين هاي الكترون بر اثر ميدان مغناطيسي تغيير جهت دهند، برهم كنش بين اسپين الكترون و اوربيت منجر مي شود تا انرژي الكترون تغيير كند. در نهايت ماده كش مي آيد تا الكترون ها در آخرين سطح انرژي به سطح انرژي كمتري رسيده و درحالت آرامش قرار گيرند.(پايداري)

مواد مي توانند داراي خاصيت هاي

• Positive Magnetostriction (PM)

  
  

• Negetive Magnetostriction (NM)

  
  

باشند. وقتي داراي خاصيت PM باشند براثر اعمال مغناطيسي اندازه آنها بزرگتر مي شود. خاصيت NM باعث كوچكتر شدن ماده در حضور ميدان مغناطيسي مي شود. مگنتو استريكتيو در عناصر پايه و آلياژهاي ساده تغيير اندازه هاي كوچكي را باعث مي شود.

عكس اثر مگنتواستريكتيو، اثر ويلاري مي باشد.(Villary Effect) يعني با اعمال فشار بريك ماده مگنتواستريكتيو خصوصيات مغناطيسي آن مانند نفوذپذيري مغناطيسي آن تغيير مي كند.

وقتي يك ميدان مغناطيسي محوري بر يك سيم مگنتو استريكتيو كه جرياني از آن مي گذرد اعمال مي شود، در ميدان مغناطيسي اعوجاجي براثر برهم كنش ميدان مغناطيسي (مثلاً حاصل از يك آهنرباي دايمي) و ميدان مغناطيسي حاصل از عبور جريان الكتريكي بوجود مي آيد. جريان اعمالي را يك پالس با پهناي پالس كوچك( 1 تا 2 ميكروثانيه) در نظر بگيريم.

در اين حالت اثر پوستي كاملاً تاثير گذار خواهد بود و باعث مي گردد تا حداقل چگالي جريان از مركز سيم عبور كند و حداكثر چگالي جريان از سطح سيم بگذرد. بنابراين شدت ميدان مغناطيسي در سطح سيم بزرگتر است اين امر اعوجاج سيم را افزايش مي دهد. بنابراين اين اعوجاج مكانيكي تبديل به يك موج اولتراسونيك مي شود و در طول سيم حركت مي كند. اين موج با سرعت 340 متر بر ثانيه در سيم حركت مي كند.

به اين پديده اثر وايدمن( Weidemann Effect ) مي گويند .

بنابراين عبور جريان پالسي با عرض پالس كوچك از يك سيم مگنتو استريكتيو در حضور يك ميدان مغناطيسي خارجي باعث اعوجاجي در ميدان مغناطيسي آهنربا شده و اين اعوجاج بوسيله امواج اولتراسونيك تغيير شكل سيم را سبب مي شود.

نحوه عملكرد موقعيت سنج

اين موقعيت سنج داراي يك آهنربا است كه به قسمت متحرك دستگاه وصل مي شود. سيمي نيز كه بوسيله پوششي محافظت مي شود به بخش ثابت دستگاه متصل است.

موقعيت سنج بدين ترتيب عمل مي كند كه با جاري شدن پالس جريان در سيم، شمارنده اي شروع به شمارش مي كند. پالس جريان در محلي كه آهنرباي متصل به جسم قرار دارد يك موج اولتراسونيك توليد مي كند. (

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

) اين موج در طول سيم عبور مي كند تا بوسيله يك محرك (pick-up) دريافت شود و در اين هنگام به سبب ولتاژ توليد شده در بخش محرك (pick-up) تايمر متوقف مي شود. زمان سپري شده توسط تايمر نشاندهنده موقعيت آهنربا مي باشد. از آنجاييكه موج صوتي در جهت مخالف نيز مي تواند حركت كند، براي جلوگيري از برگشت موج از يك دامپر(Damper) استفاده مي كنيم تا انرژي آنرا جذب كند.

بخش محرك يا (pick-up) از

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

استفاده مي كند. اين بخش از يك آهنربا تشكيل شده است. ماده مگنتواستريكتيو كوچكي به قسمت انتهايي سيم متصل گشته است و بوسيله اين آهنرا مگنتيزه مي شود. اين ماده مگنتواستريكتيو در درون سيم پيچ كوچكي قرار گرفته است. وقتي موج صوتي به آن مي رسد برمبناي اثر ويلاري، ضريب نفوذپذيري مغناطيسي آن تغيير مي كند. به سبب تغيير ميدان در سيم پيچي، ولتاژي در پايانه هاي آن ايجاد مي گردد.(اثر فارادي) اين ولتاژ باعث خاموش شدن تايمر مي گردد.

[Mehdi.Aref 26780]

مشخصات كلي و مقايسه

سنسورهاي موقعيت مگنتواستريكتيو خطي از ابعاد 10mm تا 20m ساخته مي شوند.

درصد غير خطي بودن اين سنسورها كمتر از 0.02% است. رزولوشن آنها نيز در حدود يك ميكرومتر مي باشد.

سنسورهاي بلندتر از نظر هزينه بسيار مطلوب مي باشند، چون تنها سيم و بخش بدنه آن بلند تر خواهد شد و ساير قسمت ها تغيير چنداني نخواهد كرد. سيم مگنتواستريكتيو براي موقعيت سنجي خطي بطور مستقيم قرار مي گيرد و براي حركت هاي چرخشي يا زاويه اي يا منحني الخط مي تواند شكل مناسبي را به خود بگيرد. البته هنوز كاربرد چرخشي اين نوع سنسورها فراگير نشده است.

در مقايسه با LVDT ها كه براي اندازه گيري 1mm با درصد غير خطي 0.1% و اندازه گيري 25mm با درصد غير خطي 1% تا 0.2% به كار مي روند، خروجي بهتري دارند. در عين حال توليد LVDT براي اندازه گيري تغييرات بيشتر از 100mm گران و دشوار است.

[Mehdi.Aref 26780]

كاربرد ها و انواع

همانطور كه گفته شد، اين تكنولوژي متعلق به شركت

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

بوده است و هم اكنون نيز بخش عمده اي از محصولات مگنتواستريكتيو توسط اين شركت توليد مي گردد.

شركت MTS داراي توليدات در مجموعه هاي

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

مي باشد.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

ااين سنسورها داراي كاربرد هاي خطي هستند كه گاها با تغيير شكل سيم‌كاربردچرخشي نيز پيدا مي كنند.

برخي از كاربرد هاي آنها اين چنين است .

[samyar 3407]

سنسور های اندازه گیری فشار در نیروگاهها

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

موفق باشید

[am in 25041]

سنسور MLX90614 از سری سنسور های اندازه گیری دما (Thermometer) بدون تماس با جسم مورد نظر و از راه دور بوسیله مادون قرمز(Infra Red) میباشد

این سنسور به صورت تکی و ۲ کاناله (Single and Dual Zone) موجود میباشد از مشخصات جالب این سنسور علاوه بر این که برای اندازه گیری دما نیازی به تماس با جسم مورد نظر ندارد ، نوئز بسیار کم و دارای مبدل داخلی ۱۷ بیتی آنالوگ به دیجیتال به کمک واحد dsp میباشد

دقت بالا و حساسیت بالا سنسور و خروجی آن به صورت پالس pwm ۱۰ بیتی و ارتباط ۲ سیمه و رنج اندازه گیری دما از -۲۰ تا ۱۲۰ درجه سانتی گراد را تا دقت ۰٫۱۴ درجه از دیگر مزایای ان میباشد

یکی از کاربرد های معمول این سنسور در روبات های امدادگر میباشد البته دامنه کاربرد این سنسور بسیار وسیع میباشد

و در صنعت نیز استفاده میشود از جمله در معادن برای اندازه گیری دمای یک بخش و یا سطح مورد نظر که براحتی قابل دسترس نیستند و…

[am in 25041]

 

ویژگی های بارز این سنسور به شرح زیر میباشد

 

• سایز کوچک
  

 

• ارتباط آسان به صورت ۲ سیمه و pwm
  

 

• کالیبره شده توسط کارخانه برای دمای -۴۰ تا ۱۲۵ برای سنسور و -۷۰ تا ۳۸۰ درجه سانتی گراد برای اندازه گیری دمای جسم
  

 

• دقت بالای ۰٫۵ درجه سانتی گراد در تمام رنج
  

 

• دقت اندازه گیری تا ۰٫۰۲ درجه سانتی گراد
  

 

• نسخه یک کاناله و ۲ کاناله
  

 

• خروجی pwm برای ارتباط با میکرو
  

 

• در۲نوع ولتاژ کاری ۳ و ۵ ولت
  

 

• انطباق ولتاژی راحت برای ولتاژ ۸ تا ۱۶ ولت
  

 

• داشتن حالت ذخیره انرژی
  

 

• دارای ۲ حالت خروجی برای اطلاعات ، به صورت pwm و ۲ سیمه – ۲ wire
  

سنسور MLX90614 خود از ۲ بخش تشکیل شده است

 

 

این سنسور در پکیج TO-39 موجود میباشد

۱: MLX81101 که وظیفه اندازه گیری دما توسط مادون قرمز را دارد

۲:MLX90302 این بخش به طور اختصاصی برای انجام پردازش از خروجی سنسور مادون قرمز میباشد

همانطور که گفته شد بخش MLX90302 دارای مبدل انالوگ به دیجیتال با دقت ۱۷ بیتی میباشد و کلیه پردازش ها در داخل رم MLX90302 تا دقت ۰٫۰۱ درجه سانتی گراد انجام میگیرد

[am in 25041]

در عکس زیر نمونه ساده اتصال سنسور به میکرو را مشاهده میکنید البته خازن اتصالی بین پایه ۳ و ۴ برای حذف نوئز مدار میباشد و مقدار ان با توجه به مدار و عدم پایداری سنسور قابل تغییر و افزایش میباشد

خروجی مدار به ۲ صورت می باشد یکی از طریق ۲ سیمه که دقت آن تا ۰٫۰۲ درجه سانتی گراد میباشد و دیگری خروجی پالس pwm با رزولیشون ۱۰ بیتی میباشد

خروجی دما سنسور میانگین دمای اجسام در میدان دید سنسور میباشد و در دما اتاق دقت ان تا ۰٫۵ درجه سانتی گراد تغییر پیدا میکند البته یک نوع پزشکی ان نیز وجود دارد که خرجی آن تا دقت ۰٫۱ درجه سانتی گراد در رنج دمای بدن انسان میباشد

درضمن در حالت عادی خروجی سنسور به صورت pwm میباشد

[am in 25041]

برای شناسایی پایه های سنسور با دید از بالا میتوانید از عکس زیر استفاده کنید

درضمن یک فایل ویدئو از نحوه عملکرد سنسور موجود میباشد که میتوانید

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

کنید

برای کسب اطلاعات بیشتر از سنسور اندازه گیری دما از راه دور با استفاده از مادون قرمز MLX90614 میتوانید به دیتا شیت ان مراجعه کنید و دیتا شیت را از طریق لینک زیر دانلود نمائید

جهت دانلود فایل mlx90614 سنسور اندازه گیری دما از طریق مادون قرمز بر روی عکس زیر کلیک نمائید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[am in 25041]

تصدیق اثر انگشت به روش اتوماتیک مقایسه بین اثرانگشتهای مختلف اطلاق می شود. شناسایی با اثر انگشت یکی از روشهای بایومتریک Biometric شناسایی افراد است. بنابه تقاضای یکی از دوستان خواننده ، در این پست بطور خلاصه درباره ی این حسگرها مطالبی را ارائه می کنم.

 

 

یک حسگر اثرانگشت قطعه ای الکترونیکی است که تصویری دیجیتالی را از اثر انگشت می گیرد. این تصویر گرفته شده "مرور زنده" یا Live Scan نامیده می شود. این تصویر سپس بطور دیجیتالی پردازش می شود تا یک الگوی بایومتریک را برای ذخیره و انطباق آتی ایجاد نماید.

معروفترین حسگرهای اثر انگشت ، حسگرهای نوری (مرئی) – که شبیه یک دوربین فیلم برداری عمل می کنند–،آلتراسونیک – که بر پایه آلتراسونوگرافی پزشکی کار میکنند – و خازنی (پسیو و اکتیو) هستند.

برای تطبیق تصویر گرفته شده با تصاویر موجود در حافظه از الگوریتمهای انطباقی نظیر PBAیا IBA (بترتیب یعنی الگوریتم بر مبنای الگوی اثرانگشت Pattern-Based-Algorithm و الگوریتم بر مبنای تصویر انگشتImage-Based-Algorithm ) و الگوریتم پیچیده تری بنام MBA الگوریتم اجزای ناچیزیا Minutia-Based-Algorithm استفاده میشود.

[am in 25041]

در الگوریتم PBA طرح اثرانگشت شامل خم، پیچش و حلقه با نمونه های حافظه مقایسه میشود. برای این منظورباید تصاویر در یک جهت معین قرار گیرند که الگوریتم نقطه مرکزی را در تصویر اثر انگشت یافته و آنرا با اثر انگشت ورودی هم مرکز میکند. هر الگو در این الگوریتم شامل نوع، اندازه و جهت طرحواره های تصویر تراز شده اثر انگشت است.

در الگوریتم MBA چندین قسمت مختلف از اجزای اثرانگشت موجود در حافظه نظیر لبه های انتهایی هر خط موجود در اثر انگشت، انشعابات در خطوط و شیارهای کوتاه بین خطوط با اثر انگشت ورودی مقایسه می شوند. این روش همچنین مانند روش قبلی نیاز به تصویری تراز شده از اثر انگشت دارد. تفاوت در این روش این است که بجای انطباق مراکز از یک قاب مرجع Reference Frame استفاده میشود. هر نقطه اجزای اثرانگشت در این الگوریتم بصورت یک بردار در طرحواره اثرانگشت ذخیره می شود.

کمپانی های لیدر در سنسورهای اثر انگشت فوجیتسو Fujitsu آوتن Authen و اتمل Atmel هستند. یک سنسور اثرانگشت MBF200 فوجیتسو شامل یک سنسور 500 دی پی آی (Dot Per Inches) هشت بیتی خازنی است. این مجموعه بصورت دوبعدی شامل 256 ردیف 300 پیکسلی است که بصورت تکنولوژی CMOS استاندارد ساخته شده اند. کل سطح سنسور ابعادی بطول 15 و عرض 12.8 میلیمتر را شامل میشود. هر پیکسل از یک الکترود فلزی ساخته شده که بصورت یک صفحه خازن عمل میکند. تماس انگشت با سطح سنسور صفحه دوم خازن را ایجاد میکند. لایه پسیویشن Passivation Layer روی سطح قطعه ، لایه دی الکتریکی بین انگشت و پیکسلها می سازد و محل سایش انگشت و مقاومت شیمیایی را بوجود می آورد. تصویر اثرانگشت با محاسبه ظرفیت خازنی هر پیکسل وتبدیل دیتا به یک تصویر 8 بیتی سیاه و سفید ایجاد می گردد.

[am in 25041]

قلب و هسته ی اصلی یک سیستم تشخیص اثر انگشت بخش پردازش سیگنال دیجیتال است که بر مبنای الگوریتمهای مختلف اثر انگشت موجود را با مدلهایی که در حافظه دارد مطابقت می دهد. شکل زیر بلوک دیاگرام کلی یک سیستم شناسایی اثر انگشت را نشان می دهد.