پاورپوینت فشار و انواع سنسورهای فشار،

پاورپوینت فشار و انواع سنسورهای فشار،

فرمت فایل دانلودی: .zip
فرمت فایل اصلی: pptx
تعداد صفحات: 85
حجم فایل: 1782
قیمت: 7000 تومان

بخشی از متن:
همه مواد موجود در طبیعت ازمولکول ساخته شده­اند و هرمولکول ازاتم­هاى مختلف تشکیل شده است. مولکول­هاى یک جسم سیال (مایع یا گاز) با سرعت زیاد در تمام جهات حرکت مى­کنند (سلطانی، 1388). در اثر این حرکت­ها با یکدیگر و با دیواره ظرفى که درآن قرار دارند برخورد مى­نمایند. در اثر برخورد مولکول­ها به دیواره ظرف نیرویى به آن وارد مى­شود؛ بنابراین مقدار نیروى وارده بر دیواره ظرف به عوامل زیر بستگى دارد(ویلانی، 1393).
الف) سرعت مولکول­ها
ب) تعداد مولکول­ها
ج) وزن مولکول­ها

سنسور چیست؟
حسگر یک وسیله الکتریکی است که تغییرات فیزیکی یا شیمیایی را اندازه­گیری می­کند و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می­نماید. حسگرها در واقع ابزار ارتباط ربات با دنیای خارج و کسب اطلاعات محیطی و نیز داخلی می­باشند (‌ه‍اپ‍ت‍م‍ن، 1371). انتخاب درست حسگرها تأثیر بسیار زیادی در میزان کارایی ربات دارد. سنسور المان حس­­کننده­ای است که کمیت­های فیزیکی مانند فشار، حرارت، رطوبت، دما و... را به کمیت­های الکتریکی پیوسته (آنالوگ) یا غیر پیوسته (دیجیتال) تبدیل می­کند (سبزپوشان، 1393). این سنسورها در انواع دستگاه­های اندازه­گیری، سیستم­های کنترل آنالوگ و دیجیتال مانند PLC مورد استفاده قرار می­گیرند (مرادی، 1394). عملکرد سنسورها و قابلیت اتصال آنها به دستگاه­های مختلف از جمله PLC باعث شده است که سنسور بخشی از اجزای جدا نشدنی دستگاه کنترل اتوماتیک باشد. سنسورها اطلاعات مختلف از وضعیت اجزای متحرک سیستم را به واحد کنترل ارسال نموده و باعث تغییر وضعیت عملکرد دستگاه­ها می­شوند. (ویلانی، 1393)

انواع حسگرها
بسته به نوع اطلاعاتی که ربات نیاز دارد از حسگرهای مختلفی می­توان استفاده نمود (مرادی، 1394؛ ‌ه‍اپ‍ت‍م‍ن، 1371):

زوج حسگر مافوق صوت
حسگر فاصله
حسگررنگ
حسگرنور
حسگرصدا
حسگر حرکت و لرزش
حسگر دما
حسگردود
مزایای سیگنال­های الکتریکی
مزایای سیگنال­های الکتریکی را می­توان بصورت زیر دسته­بندی کرد (‌ه‍اپ‍ت‍م‍ن، 1371):

پردازش راحت­تر و ارزان­تر
انتقال آسان
دقت بالا
سرعت بالا
حسگرهای مورد استفاده در رباتیک
در یک دسته­بندی کلی حسگرهای مورد استفاده در ربات­ها را می­توان در چند دسته خلاصه کرد (مرادی، 1394):

حسگرهای تماسی
مهمترین کاربردهای این حسگرها به این شرح می­باشد (‌ه‍اپ‍ت‍م‍ن، 1371):

آشکار سازی تماس دو جسم
اندازه­گیری نیروها و گشتاورهایی که حین حرکت ربات بین اجزای مختلف آن ایجاد می­شود
حسگرهای هم جواری
آشکارسازی اشیاء نزدیک به ربات مهم­ترین کاربرد این حسگرها می­باشد (‌ه‍اپ‍ت‍م‍ن، 1371).
انواع مختلفی از حسگرهای هم­جواری در بازار موجود است؛ از جمله می­توان به موارد زیر اشاره نمود:

القایی
اثرهال
خازنی
اولتراسونیک
نوری
حسگرهای دوربرد
کاربرد اصلی این حسگرها به شرح زیر می­باشد:

فاصله سنج (لیزو و اولتراسونیک)
بینایی (دوربینCCD)
حسگر نوری (گیرنده-فرستنده)
یکی از پرکاربردترین حسگرهای مورد استفاده در ساخت ربات­ها حسگرهای نوری هستند. حسگر نوری گیرنده- فرستنده از یک دیود نورانی (فرستنده) و یک ترانزیستور نوری (گیرنده) تشکیل شده است (مرادی، 1394). خروجی این حسگر در صورتی­که مقابل سطح سفید قرار بگیرد 5 ولت و در صورتی که در مقابل یک سطح تیره قرار گیرد صفر ولت می­باشد. البته این وضعیت می­تواند در مدل­های مختلف حسگر برعکس باشد. در هر حال این حسگر در مواجهه با دو سطح نوری مختلف ولتاژ متفاوتی تولید می­کند.
در زیر یک نمونه مدار راه انداز زوج حسگر نوری گیرنده- فرستنده نشان داده شده است. مقادیر مقاومت­های نشان داده شده در مدل­های متفاوت متغیر است و با مطالعه دیتاشیت آنها می­توان مقدار بهینه مقاومت را بدست آورد (‌ه‍اپ‍ت‍م‍ن، 1371).

با پیشرفت سریع تکنیک اتوماسیون و پییچیده­تر شدن پروسه­های صنعتی و کاربرد روزافزون این شاخه از تکنیک نیاز شدیدی به کاربرد سنسورهای مختلف که اطلاعات مربوط به عملیات تولید را درک و بر اساس این اطلاعات فرمان­های مقتضی صادر گردد احساس می­شود (سبزپوشان، 1393). سنسورها به عنوان اعضای حسی یک سیستم، وظیفه جمع­آوری و یا تبدیل اطلاعات را به صورتی که برای یک سیستم کنترل و با اندازه­گیری قابل تجزیه و تحلیل باشد، به عهده دارند (‌ه‍اپ‍ت‍م‍ن، 1371). در سال­های اخیر سنسورها به صورت یک عنصر غیر قابل تفکیک سیستم­های مختلف صنعتی مورد استفاده قرار گرفته و پیشرفت سریعی در جهت جوابگویی به تقاضای صنعت در این شاخه از علم الکترونیک انجام پذیرفته است (مرادی، 1394).

انواع سنسورها
سنسورها در دو نوع مختلف وجود دارند (مرادی، 1394):

با تماس مکانیکی
شکل 2-1- مدل فشار بر واحد سطح

عمده­ترین کاربرد پیزوالکتریک­ها استفاده برای اندازه­گیری فشار سیالات می­باشد (مجیدی، ۱۳۹۲). در این حالت سنسورهای فشار عموما فشار گاز یا مایع را اندازه می­گیرند. فشار به اصطلاح نیروی لازم برای جلوگیری از پخش شدن مایع است و معمولاً به صورت نیرو بر سطح تعریف می­شود. سنسور فشار معمولاً به صورت مبدل کار می‌کند و سیگنالی تابع اثر فشار تولید می­کند (ویلانی، 1393). برای این منظور می­توان سیگنال الکتریکی در نظر گرفت. سنسورهای فشار روزانه برای کنترل و مانیتورینگ هزاران کاربرد استفاده می­شوند (سبزپوشان، 1393). همچنین سنسورهای فشار می­توانند به طور غیر مستقیم برای اندازه­گیری سایر متغیرها استفاده شوند (مرادی، 1394)؛ برای مثال: دبی سیال/ گاز، سرعت، سطح مایع و ارتفاع از این متغیرها هستند. به سنسورهای فشار، مبدل­های فشار، ترنسمیتر فشار، فرستنده فشار، نشان­دهنده فشار، پیزومتر و مانومتر نیز گفته می­شود (‌ه‍اپ‍ت‍م‍ن، 1371). سنسورهای فشار از نظر تکنولوژی، طراحی، عملکرد، کاربرد و قیمت باهم متفاوت هستند (مجیدی، ۱۳۹۲). با یک تخمین محافظه­کارانه می­توان گفت بیش از۵۰ تکنولوژی و حداقل۳۰۰ شرکت در سراسر جهان سازنده سنسورهای فشار هستند. همچنین طبقه­ای از سنسورهای فشار وجود دارند که برای اندازه­گیری حالت پویای تغییرات سریع در فشار طراحی شده­اند. مثالی از کاربرد این نوع سنسور را می­توان در اندازه­گیری فشار احتراق سیلندر موتور و یا گاز توربین مشاهده کرد. این سنسورها به طور عمده از مواد پیزوالکتریک مانند کوارتز ساخته شده­اند. بعضی از سنسورهای فشار مانند آنچه در دوربین‌های کنترل ترافیک دیده می­شود، به صورت باینری (دودویی) و خاموش/ روشن کار می­کنند. برای مثال: وقتی فشاری به سنسور فشار اعمال می­شود، سنسور یک مدار الکتریکی را قطع یا وصل می­کند. این سنسورها به سوئیچ فشار معروف هستند (‌ه‍اپ‍ت‍م‍ن، 1371).

تاریخچه اندازه­گیری
سابقه اندازه­گیری به عهد باستان باز می­گردد و می توان آن را به عنوان یکی از قدیمی­ترین علوم به حساب آورد. در اوایل قرن 18 جیمز وات[1] مخترع اسکاتلندی پیشنهاد نمود تا دانشمندان جهان دور هم جمع شده یک سیستم جهانی واحد برای اندازه­گیری­ها به وجود آورند. به دنبال این پیشنهاد گروهی از دانشمندان فرانسوی برای به وجود آوردن سیستم متریک[2] وارد عمل شدند (سلطانی، 1388). سیستم پایه­ای را که دارای دو استاندارد یکی «متر» برای واحد طول و دیگری «کیلوگرم» برای وزن بوده­، به وجود آوردند. در این زمان ثانیه را به عنوان استاندارد زمان و ترمو­­سانتی­گراد را به عنوان استاندارد درجه حرارت مورد استفاده قرار دادند. در سال 1875 میلادی دانشمندان و متخصصان جهان در پاریس برای امضاء قراردادی به نام پیمان جهانی متریک دور هم گرد آمدند. این قرارداد زمینه را برای ایجاد یک دفتر بین المللی اوزان و مقیاسها در سورز[3] فرانسه‌ آماده کرد. این مؤسسه هنوز به عنوان یک منبع و مرجع جهانی استاندارد پا برجاست (ویکی­پدیا).

بنا به تعریفی که در کتاب معروف نظریه روان سنجی آمده است. اندازه­گیری از قواعدی تشکیل می­یابد که برای نسبت دادن اعداد به اشیا (یا افراد) به کار می­رود، به گونه­ای که صفاتی از آن اشیاء (یا افراد) را به صورت کمیت نشان می­دهد. اندازه­گیری یعنی تعیین یک کمیت مجهول با استفاده از یک کمیت معلوم و یا مجموعه‌ای از عملیات با هدف تعیین نمودن تعداد یک کمیت (سلطانی، 1388).

قوانین و نظریات فیزیک بصورت معادلات ریاضی بیان می‌شوند. حال ما از کجا بدانیم که هر معادله خاص، رفتار چیزی را بیان می‌کند؛ باید این قاعده امتحان شود و به مرحله آزمون گذاشته شود. بنابراین، اندازه­گیری مهارتی است که میان نظریه علمی و دنیای واقعی رابطه ایجاد می‌کند (سبزپوشان، 1393). این رابطه دو طرفه می‌باشد. هر رویداد اندازه­گیری شده‌ای که قبلا پیشگویی نشده باشد، باید نظریه جدید آنرا توجیه کند. اشخاصی که کار تجربی انجام می‌دهند باید اطلاعات فنی جامعی از اصول اندازه­گیری داشته باشند. نحوه اندازه­گیری و محدودیت­های ناشی از وسایل اندازه­گیری را بشناسد. هر دانشمندی فقط با دانستن اینکه چه اندازه­گیری­هایی انجام شده است و نحوه اندازه­گیری­ها چگونه بوده است، می‌تواند اثر و کشفیات دانشمندان دیگر را خوب بفهمد. بنابراین، اندازه­گیری هنری است که در حال حاضر تکنولوژی پیشرفته حامی آن است (سبزپوشان، 1393).

اصلاح قواعدی حاکی از آن است که اندازه­گیری دارای نظم و ترتیب است و این نظم و ترتیب را باید بطور دقیق و روشن بیان کرد. در بعضی موارد این قواعد چنان بدیهی هستند که توضیح مفصل آنها ضرورت ندارد. مانند موقعی که از خط­کش برای اندازه­گیری طول یک متر استفاده می­شود. اما قواعد مربوط به اندازه­گیری صفات روانی و متغیرهای آموزشی تا این اندازه آشکار نیستند. برای مثال، اندازه گیری هوش یا یادگیری دانش آموزان؛ به بیان دقیق قواعد اندازه­گیری نیاز دارد. به ویژه در آزمون­های میزان شده، بیان قواعد اندازه­گیری بطور روشن بسیار ضروری است (سبزپوشان، 1393). فایده بیان قواعد اندازه­گیری این است که این قواعد کمک می­کنند تا افراد مختلفی که وسیله اندازه­گیری را مورد استفاده قرار می­دهند به نحو یکسان آن­ را بکار برند.

ویژگی دیگر تعریف اندازه­گیری، کاربرد اصطلاح صفت در آن تعریف است. این مفهوم حاکی از آن است که ما در اندازه­گیری شیء یا فرد را اندازه­گیری نمی­کنیم، بلکه صفتی از آن را اندازه­گیری کنیم (مرادی، 1394). ما میز یا دانش آموزان را اندازه­گیری نمی­کنیم ؛ بلکه طول یا عرض میز یا هوش و پیشرفت تحصیلی دانش آموز را اندازه می­گیریم. مفهوم مهم دیگر تعریف اندازه­گیری، تبدیل صفات مورد اندازه­گیری به کمیت و نشان دادن آنها به صورت اعداد است (سلطانی، 1388). منظور این است که اندازه­گیری باید نشان دهد که چه مقدار از یک صفت در شیء یا شخص مورد نظر موجود دارد. امروزه سازندگان دستگاه­های مدرن آمریکایی، دقت عمل استانداردهای اصلی خود را که برای کالیبراسیون دستگاه­های اندازه­گیری خود به کار می­برند، به استناد دفتر استانداردهای ملی (N.B.S) تعیین می­نمایند.

لازم به ذکر است دستگاه­های اندازه­گیری و آزمون به دلایل گوناگون از جمله فرسایش، لقی و میزان استفاده، انحرافاتی را نسبت به وضعیت تنظیم شده قبلی نشان می­دهند. هدف کالیبراسیون اندازه­گیری مقدار انحراف مذکور در مقایسه با استانداردهای سطوح بالاتر و همچنین دستگاه در محدوده «تولرانس» اصلی خود می­باشد (عبدالکریم ماندگاری، 1393). همچنین برای اینکه کنترلی بر روی این واحد­ها وجود داشته باشد، اداره‌ای تحت عنوان اداره مرکزی استانداردها بوجود آمد. چون اداره مرکزی دفتر بین المللی استانداردها در پاریس، محل ابداع سیستم متریک واقع است نام این سیستم فرانسوی است. سیستم‌های سنتی اندازه­گیری در طول قرن­ها تکامل یافته‌اند و در کشورهای مختلف متفاوت هستند. تنها وجه اشتراک آنها این است که هیچ گونه مفهومی ندارند. به عبارت دیگر می‌توان گفت که این سیستم‌های سنتی با تفکر کافی ابداع نشده­اند. سیستم SI، سیستمی است که آگاهانه ابداع شده است و روابط آن خیلی ساده­تر است (عبدالکریم ماندگاری، 1393).

تاریخچه فشار سنج
بلز پاسکال[4]، فیلسوف فرانسوی در سال 1648 برای اولین بار در آزمایشات خود متوجه نیرویی شد و آن را فشار نامید. مطالعات پاسکال در مورد سیالات (هیدرودینامیک و هیدروستاتیک) بر اساس اصول سیالات هیدرولیک بود. اختراعات او در این زمینه شامل فشار هیدرولیک (استفاده از فشار هیدرولیک برای افزایش نیرو) و سرنگ می­باشد. در سال 1646 پاسکال از آزمایش­های «اوانجلیستا توریسلی» در ارتباط با فشارسنج آگاهی یافت. وی این آزمایش­ها را با لوله‌ای پر از جیوه تکرار کرد و این لوله را به صورت وارونه درون کاسه­‌ای از جیوه قرار داد. پاسکال این سؤال را مطرح کرد که چه نیرویی، بخشی از جیوه را درون لوله نگه­داشته و چه چیزی فضای بالای جیوه را در لوله پر کرده است. در آن زمان، بیشتر دانشمندان بر این باور بودند که غیر از خلاء، ماده­ای نامرئی در آن فضا وجود دارد (ویکی­پدیا؛ ویلانی، 1393).

پاسکال با انجام آزمایش­های دیگری در این زمینه، در سال 1647، «تجربه­های جدید از خلاء» را نوشت که در آن قوانین اصلی در مورد میزان تأثیر فشار هوا بر مایعات مختلف عنوان شده بود. در سال 1648، پاسکال مطالعات خود را ادامه داد و در همین راستا، شوهر خواهرش یک بارومتر را به ارتفاعات بالا برد و این نکته به اثبات رسید که سطح جیوه تغییر می­کند و پاسکال این آزمایش را با انتقال بارومتر به بالای برج یک کلیسا در پاریس و سپس به پایین آن تکرار کرد. این آزمایش­ها که سرانجام منجر به بنیاد نهادن اساس بارومتر شد، در سراسر اروپا با استقبال مردم روبرو گردید. در پاسخ به این نقدها که باید چیزی نامرئی در فضای خالی‌ای که پاسکال عنوان کرده، وجود داشته باشد و در پاسخ به «استین نوئل»، یکی از مهمترین نظریه­های قرن هفده در ارتباط با روش علمی از سوی پاسکال مطرح گردید:
«برای اثبات یک فرضیه، اینکه تمامی موارد مطابق با آن باشند، کافی نیست، اما اگر تنها یک مساله خلاف آن باشد، همان یک مورد برای نقض فرضیه مورد نظر کافی است».
تاکید و پافشاری وی در مورد وجود خلاء منجر به اختلاف او با برخی از دانشمندان مطرح زمان از جمله «دسکارتس[5]» شد (هاوارد، 1998؛ ویکی­پدیا).

وسایل اندازه­گیری فشار
تاکنون وسایل بسیاری با مزایا و معایب خاص خود برای اندازه‌گیری فشار اختراع شده است که با توجه به گستره اندازه‌گیری، حساسیت، پاسخ دینامیکی و هزینه طراحی و مشخصات فنی، این وسایل با هم فرق می‌کند. قدیمی­ترین وسیله ا

پرداخت با کلیه کارتهای عضو شتاب امکان پذیر است.