حسگرحرارتی (Thermal sensor)

چکیده :

برای اندازه گیری دما انواع مختلفی از حسگر ها وجود دارد. برخی از حسگر ها نوع قدیمی تر عبارتند از ترموکوپل ها RTD ها و ترمیستورها . این حسگر ها به دلیل محاسن و کارایی زیاد به طور گسترده به کار می روند.

مقدمه :

نسل جدید حسگرها مانند حس گر های مدار مجتمع و ابزار های سنجش دما به روش تابش تنها برای تعداد محدودی از کاربردها شناخته شده است و مورد استفاده قرار می گیرد. انتخاب نوع حسگر بستگی به میزان دقت محدوده دمایی سرعت پاسخ اتصال حرارتی محیط    ( از نظر شیمیایی الکتریکی و یا فیزیکی بودن ) و همچنین قیمت دارد .

انواع ترانسدیوسر

ترانسدیوسرهای موقعیت
تعیین موقعیت یک جسم در غالب سیستم های کنترل از اهمیت زیادی برخودار است. بعنوان مثال دستگاههای اتوماتیک نصب قطعات با استفاده از روبات ها، نیاز به تعیین دقیق موقعیت دارند. دستگاههای تراش، فرم دادن و سوراخ کردن قطعات ماشین همانند حرکت هد یک دیسک درایو کامیپوتر و یا حرکت قلم در یک دستگاه رسم احتیاج به کنترل و بنابراین اندازه گیری موقعیت دارند. کنترل ضخامت یک فیلم و یا مقدار افزایش ابعاد یک قطعه در اثر حرارت، احتیاح به اندازه گیری موقعیت با قدرت تشخیص خیلی کمتر از یک میلی متر دارد. بررسی فوندانسیون یک ساختمان چند طبقه نیز احتیاج به اندازه گیری جابجائی با دقت های مشابه اما در بازه چند صد متر خواهد داشت. در جهان تکنیک، دانستن موقعیت، یک پارامتر بسیار مهم بشمار می آید. تکنیکهای اندازه گیری موقعیت متفاوت هستند. در این درس با سه تکنیک آشنا خواهید شد. اول پتانسیومتر ها که ارزان قیمت بوده و استفاده از آ نها آسان است، دوم ترانسفور مرهای دیفرانسیلی خطی (LVDT) که برای آشکار سازی جابجائ یهای خیلی کوچک مورد استفاده هستند، و سوم اینکودرهای نوری که دارای عمر خیلی بالایی بوده و در عین حال بسادگی به کامپیوت ر متصل می شوند.

مشخصه های ترانسدیوسر

عمل یک ترانسدیوسر، تبدیل یک کمیت فیزیکی به یک سیگنال الکتریکی می باشد. معمول ترین کمیت های اندازه گیری شده توسط ترانسدیوسر ها، موقعیت، نیرو، سرعت، شتاب، فشار ، سطح، جریان مایعات و درجه حرارت هستند . خروجی ترانسدیوسر ها معمولاً ممکن است ، ولتاژ، جریان، مقاومت، ظرفیت خازنی و یا فرکانس باشد. اینکه خروجی ترانسدیوسر در پاسخ به یک تغییر در پارامتر فیزیکی ورودی اش با چه نزدیکی و با چه سرعتی تغییر می کند. کلید اصلی مو فقیت در کنترل سیستم ها می باشد . کارائی حسگر ها و ترانسد یوسرها، بوسیله تولید کننده های آنها بصورت دو دسته مشخصه اعلام ، تعریف و گارانتی می شوند.
مشخصه های کارآئی استاتیکی، تعریف رابطه حالت پایدار بین پارامتر فیزیکی در ورودی و خروجی الکتریکی هستند. دقت ( Accuracy ) حساسیت و یا قدرت تشخیص و تفکیک (Precision،Resolution ) قابلیت تکرار پذیری ، ( Repeatability )، خطی بودن ( Linearity ) و پسماند ( Hysteresis ) همگی مشخصه های استاتیکی هستند.
مشخصه های کارآئی دینامیکی ، تعریفی از این موضوع هستند که خروجی با چه سرعتی در پاسخ به تغییرات در ورودی عکس العمل و یا پاسخ نشان میدهد. زمان جهش ،( Rise Time ) ثابت زمانی ( Time Constant ) زمان مرده ( Dead Time ) پاسخ فرکانسی ، ( Frequency Response ) و پارامتر های درجه دوم شامل میرایی ، فرکانس رزونانس، زمان قرار (Settling time) و درصد اورشوت و .... همگی مشخصه های دینامیکی هستند و برای تشریح کارآئی دینامیکی مبدلها مورد استفاده قرار میگیرند.

ترانسدیوسر

مقصود از به کار گیری یک سیستم اندازه گیری و کنترل، اطمینان از ارتباط تنگاتنگ ما بین خروجی واقعی سیستم و خروجی دلخواه و یا مورد نظر است. خروجی واقعی، متغیر فرآیند و خروجی دلخواه نقطه تنظیم نامیده می شود. ( set point ) کوشش ریاضی ، الکترونیکی و هزینه زیادی برای اطمینان از کارائی مناسب سیستم های اندازه گیری و کنترلی انجام می شود؛ هر چند، بدون وابستگی به اینکه طراحی ریاضی چگونه بوده و مدار الکتریکی چگونه پیاده سازی میشود، کنترل نهایی بهتر از درک سیستم از متغیر های فرایند نخواهد بود. بنابراین کیفیت اندازه گیری متغیر هائی که کنترل می شوند، تعیین کننده نهائی کارائی کلی سیستم است. این موضوع خیلی مهم است که اصول فیزیکی، را که حسگر ها و ترانسدیوسر ها بر اساس آن پارامترهائی همچون ( حرارت، نیرو، موقعیت و ... ) را به مقادیر الکتریکی تبدیل م یکنند، درک کنیم؛ و از سوی دیگر، به همان اندازه توانائی خواندن و تفسیر مشخصات تولید کنندگان دستگاهها مهم می باشد.

کنترلر (Controller)

سایر اسامی: دستگاه فرمان - کنترل کننده

چکیده:

هدف از کنترل، تنظیم فرایند درشرایط مورد نظر است. در آغاز سیستمهای کنترلیِ صنعتی، عموماً سیستمهای نیوماتیک ( بادی) بودند که هم برای انتقال فرمان ها (سیگنال ها) و هم برای تنظیم شیرکنترل مورد استفاده قرار می گرفتند. برخی مفاهیم اساسی در بحث کنترل عبارتند از:
متغیرهای کنترلی، مقایسه، کنترلر،فرمان، فرایند، پس خور، اغتشاش و بار، حالت یکنواخت و تاخیر زمانی  می باشد. در بحث طراحی کنترلر یکی از مهمترین قسمت ها بررسی پایداری سیستم می باشد . یک سیستم هنگامی پایدار است که اگر یک ورودی محدود به سیستم وارد شود پس از مدت زمان معینی خروجی محدود بماند.
روش های مهم در طراحی کنترلر را می توان بدین ترتیب تقسیم کرد:
 سیستم مدار بسته ، کنترل پیش خور ،کنترلر ”Feed Forward/Feed Back“، کنترل زنجیره ای.

روت (Root)

دبی سنج Roots در بسیاری از موارد مشابه دبی سنج  Oval Gears است. پره های گوشتی  (Load Impellers) در خلاف جهت یکدیگر در مخزن دبی سنج گردش می کنند . دنده های بادامی شکل ، کل مایع عبوری از مخزن را در هر عمل گردش جارو می کنند  . دبی جریان توسط اندازه گیری سرعت گردش پره ها اندازه گرفته می شود .
ضریب کالیبراسیون این دبی سنج ها در مقایسه با دبی سنج Nutating Disk با ویسکوزیته تغییر نمی کند . ماکزیمم ویسکوزیته مجاز 5000 سانتی پوز است .
 

مولتی پیستون (Multi Piston)

ین نوع دبی سنج ها به صورت تک پیستونی و چند پیستونی وجود دارند و به طور گسترده در توزیع سوخت و اندازه گیری هیدرو کربن های سبک استفاده می شوند . علی رغم پیچیدگی طراحی استفاده از آنها بسیار رایج است. در نوع چند پیستونی که در شکل زیر نمایش داده شده است پیستون ها دو به دو روبروی هم قرار گرفته اند و توسط میل لنگ هایی به سیستم اندازه گیر متصل هستند. نحوه قرار گرفتن پیستون ها به گونه ای است به هنگام پر شدن سیلندر ها از ورودی ، سیلندر مقابل در حال تخلیه به خروجی است و در نتیجه سیال با حداقل نشتی جریان می یابد. طراحی مذکور به ضربان و لرزش سیال حساس است و لذا برای دبی های بیشتر از 100 l/min مناسب نمی باشد.

دنده تخم مرغی (Oval Gear)

از دو روتور تخم مرغی شکل یکسان که توسط دو شکاف کوچک پیرامون دنده ایجاد شده ؛ تشکیل شده است . دنده های تخم مرغی حجم کل مایع عبوری از مخزن این سیله را طی هر عمل گردش جارو می کند ؛ دبی توسط اندازه گیری سرعت چرخش محاسبه می شود.