تحقیق درباره دی الكتريک سنج و هدايت سنج ديجيتالی

تحقیق درباره دی الكتريک سنج و هدايت سنج ديجيتالی

فهرست مطالب

عنوان

مقدمه
فصل اول : ضرايب رسانايي و دي الكتريك
فصل دوم : ساخت دي الكتريك سنج با استفاده
از يك نوسان ساز موج مربعي
فصل سوم : ساخت رسانايي سنج با استفاده از يك
Milli Ohm Meter
فصل چهارم : AVR و LCD
فصل پنجم : شرح پروژه

مقدمه

امروزه وسايل اندازه گيري متعددي در دنيا ساخته شده اند كه هر يك به منظور خاصي بكار مي روند . علت اين تعدد ، وجود عناصر و نيز پارامترهاي مختلف مانند ولتاژ ، جريان ، توان و غيره آن هم در رنج هاي گوناگون ميباشد كه باعث شده شركت هاي مختلف سازنده وسايل اندازه گيري الكتريكي و الكترونيكي رقابت تنگاتنگي در جهت بهينه نمودن هر چه بيشتر اين وسايل داشته باشند . نمونه بارز اين رقابت را مي توان دستگاه هاي اسيلوسكوپ نام برد كه امروزه بسيار پيشرفته تر شده اند و حتي مي توان با نصب يك كارت (بورد) ساده بر روي Slot كامپيوتر با هزينه بسيار كمتر يك اسيلوسكوپ پيشرفته داشت . همين طور مي توان دستگاه هاي اندازه گيري را مثال زد كه Probe اين دستگاه كه بصورت يك قلم بزرگ ميباشد ، خودش يك سيستم اندازه گيري نيز مي باشد تا هم سبكتر و هم راحت تر باشد .

تحقیق درباره دی الكتريک سنج و هدايت سنج ديجيتالی
اما در اين ميان هنوز هم پارامتر هايي هستند كه شايد تا به حال به آن ها زياد توجه نشده باشد . علت اين امر آن است كه شايد تا بحال ضرورتي پيدا نشده تا اندازه گيري شوند يا شايد با يك فرمول ساده از مقادير ديگر بدست آيند .
يكي از اين پارامترها دي الكتريك و ديگري رسانايي قطعات مختلف مي باشد. البته جهت ساخت دستگاهي كه بتواند اين مقادير را اندازه بگيرد ، بايد توجه داشت كه اين پارامتر ها با پارامتر هايي نظير مقاومت ، جريان ، ولتاژ ، ظرفيت خازن و غيره تفاوت عمده اي دارند و آن اين است كه در پارامتر هاي مذكور سه ديمانسيون طول ، عرض و ارتفاع نقشي ندارند و محدوديتي از اين نظر وجود ندارد ، اما در مورد دي الكتريك و رسانايي ( رسانايي ويژه ) بايد توجه داشت كه اندازه جسم نيز بايد مد نظر باشد .
حال فرض مي كنيم كارخانه اي براي بهينه سازي توليد محصولات خود ميخواهد اين مقادير را اندازه بگيرد تا با بررسي اين خاصيت بتواند محصولات خود را با يك درجه خلوص بسازد ( همان طور كه مي دانيم با تغيير درجه خلوص در يك ماده جامد ضريب دي- الكتريك آن فرق خواهد كرد ) . بنابراين مي دانيم كه اندازه كليه اين محصولات توليد شده همگي به يك صورت بوده و با توجه به صفحات معيني كه با فاصله به خصوصي از هم تعبيه شده اند اين جسم را در بين آن دو صفحه قرار داده و به راحتي با فشردن يك دكمه ضريب دي الكتريك و يا رسانايي آن را اندازه مي گيريم.
مسلماً ضريب دي الكتريك همان طور كه از اسمش هم پيداست بيشتر براي عايق ها و رسانايي براي اجسام رسانا مانند فلزات مناسب مي باشند . نكته حايز اهميت اين است كه چطور سيستمي بسازيم تا هم بتواند دي الكتريك و هم بتواند رسانايي اجسام ( با يك اندازه معين ) را محاسبه كرده و به ما نشان دهد .
فصل اول : ضرايب رسانايي و دي الكتريك

همان طور كه مي دانيم در مدار هاي الكتريكي سه عنصر هستند كه پايه (Base ) كليه مدارهاي الكتريكي و نيز الكترونيكي را تشكيل مي دهند . اين عناصر عبارتند از مقاومت ( R ) ، خازن ( C ) و سلف ( L ) .

تحقیق درباره دی الكتريک سنج و هدايت سنج ديجيتالی
هدف ذكر مطالبي است كه در خصوص ساخت دستگاه اندازه گيري ضرايب دي الكتريك و رسانايي حايز اهميت هستند .
مقاومت (R ) كه اولين عنصر مهم در ساخت مدارات مي باشد و جزء لاينفك هر مدار محسوب مي شود به صورت فرمول زير تعريف مي شود :

(ρ بر حسب اهم در متر مي باشد ) R = ρ

كه با توجه به مطالبي كه تا كنون آموختيم مي دانيم ρ ضريب مقاومت ويژه بوده و فقط بستگي به جنس ماده مورد نظر دارد و نيز بر حسب اين كه چه ضريبي باشد ميتواند معرفي كند كه جسم رسانا ، نيمه رسانا و يا نارسانا (عايق) مي باشد .
l طول جسم بوده و A سطح مقطع آن مي باشد ( البته بايد توجه داشت اين سطح مقطع به گونه اي فرض شده كه در تمام طول ماده مقداري ثابت باشد ، وگرنه بايد مقادير سطوح يكسان مختلف را با هم جمع كرده و يا انتگرال گرفت ) .
حال اگر جنس ماده مورد نظر تغيير كند مسلما مقدار ρ فرق خواهد كرد و اين همان موردي است كه براي سيستمي كه در مقدمه توضيح داده شد مناسب مي باشد ، يعني با توجه به رابطه ساده زير :

(. m ) = σ

مي توانيم رسانايي ويژه جسم ( σ ) را بدست آوريم .
به جدول صفحه بعد مراجعه كنيد.

جدول رسانندگي هاي اجسام مختلف بطور متوسط در فركانس پايين و درجه حرارت اتاق

ماده رسانندگي ( σ )
نقره

مس

طلا

آلومينيوم

برنج

برنز

آهن

آب ( مقطر )

خاك

شيشه

چيني

لاستيك

عنصر بعدي خازن ( C ) مي باشد كه به صورت فرمول زير تعريف شده است :

تحقیق درباره دی الكتريک سنج و هدايت سنج ديجيتالی

C = ε

البته همان طور كه مي دانيم خود ε با توجه به فرمول زير بدست مي آيد :

ε ε = ε

در مورد خازن ، موارد تا حدودي مشابه مقاومت بوده و سطح مقطع و فاصله دو جوشن از هم در آن تاثير دارند . هنگامي كه فرض كنيم دو صفحه جوشن خازن به يك اندازه ( يعني A ) بوده و به فاصله d از هم قرار گيرند به گونه اي كه دو صفحه كاملا با هم موازي باشند ، ميتوانيم با قرار دادن يك دي الكتريك در ميان اين دو صفحه مقدار C را تغيير دهيم . پس همان طور كه ملاحظه ميشود با استفاده از يك خازن سنج دقيق و داشتن اندازه هاي صفحات جوشن و فاصله آنها از يكديگر مقدار ε را بدست آورده و در نهايت ε را با يك رابطه ساده از آن استخراج كنيم ، البته بايد توجه داشت كه اين مقدار گاهي براي بعضي موارد در فركانسها و درجه حرارتهاي مختلف تغيير مي كند .
به جدول صفحه بعد مراجعه كنيد.

تحقیق درباره دی الكتريک سنج و هدايت سنج ديجيتالی

جدول گذردهي هاي نسبي اجسام مختلف ( ثابت دي الكتريك ) بطور متوسط در فركانس پايين و درجه حرارت اتاق :

ماده نفوذ پذيري نسبي ( ε )

هوا

شيشه 4 ~ 10
روغن 2.3
كاغذ 2 ~ 4
چيني 5.7
لاستيك 2.3 ~ 4
خاك 3 ~ 4
تفلن 2.1
آب ( مقطر ) 80

همان طور كه قبلا هم ذكر شد دو پارامتر σ و ε كه اهداف نهايي ما در اين پروژه ميباشند توسط فرمول هاي مربوطه بدست مي آيند . اما در بدست آوردن اين گونه مقادير محدوديت هايي نيز مي باشند كه از مهمترين آنها حرارت ، فركانس ، نويز و غيره بوده كه به طور عمده اي بر روي اين مقادير تاثير گذار هستند .

تحقیق درباره دی الكتريک سنج و هدايت سنج ديجيتالی

جدول ديگري از مقاومت و هدايت مخصوص اجسام ( دريافتي از اينترنت )

جنس مقاومت مخصوص ( m.)
هدايت مخصوص ( m.)

نقره 0.0000000163 61350000
مس 0.0000000178 56000000
طلا 0.0000000245 40800000
آلومينيوم 0.0000000283 35335000
تنگستن 0.0000000570 17540000
روي 0.0000000644 15530000
برنج 0.0000000783 12770000
پلاتين 0.0000001032 9690000
آهن 0.0000001151 8688000
نيكل 0.0000001376 7267000
قلع 0.0000001459 6854000
فولاد 0.0000001534 6519000
سرب 0.0000002271 4403300
جيوه 0.0000009718 1029000
نيكروم 0.0000001068 936300
كربن 0.000036 27800

فصل دوم : ساخت دي الكتريك سنج با استفاده از يك نوسان ساز موج مربعي

توضيحاتي در مورد مدار نوسان ساز موج مربعي :
علت استفاده از نوسان ساز موج مربعي اين است كه اطلاعات آنالوگ خازن را به اطلاعات ديجيتال تبديل كنيم ؛ در واقع مي توان گفت علت اصلي آن مناسب بودن اين سيگنال جهت AVR ( كه بعداً در مورد آن مفصلاً توضيح داده خواهد شد ) مي باشد .
در اين قسمت مي خواهيم طرز ساخت يك مدار نوسان ساز موج مربعي را تشريح كنيم . ميدانيم كه در مدار هاي ديجيتال استفاده از يك نوسان ساز موج مربعي كه بتواند در باند فركانسي مورد نظر ما نوسان كند ، بسيار مفيد مي باشد . لذا در خصوص اين سيستم ( دي- الكتريك سنج ديجيتال ) نيز كه در نهايت مي خواهد اطلاعات ديجيتال به ما

تحقیق درباره دی الكتريک سنج و هدايت سنج ديجيتالی

پسورد فایل: www.bazaarfile.ir

مطالعه بیشتر