تحقیق درباره SENSOR

تحقیق درباره SENSOR

سنسورها المان حس کننده یک سیستم می باشد که کمیت های فیزیکی مانند فشار، حرارت، رطوبت، فلو و….. را به کمیت های الکتریکی پیوسته یا غیرپیوسته و یا حتی کمیت غیرالکتریکی( مانند تغییر مقاومت داخلی سنسور) تبدیل می کند. این سنسورها در انواع دستگاه هایی اندازه گیری و سیستمهای کنترل آنالوگ و دیجیتال مانند PLC مورد استفاده قرار می گیرند. عملکرد سنسورها و قابلیت اتصال آنها به دستگاه های مختلف از جمله PLC باعث شده است که سنسور بخشی از اجزای جدانشدنی دستگاه کنترل اتوماتیک باشد. سنسورها اطلاعات مختلف از وضعیت اجزای متحرک سیستم را به واحد کنترل ارسال نموده و باعث تغییر وضعیت عملکرد دستگاه ها می شوند.
در این بخش، ابتدا به توضیح روشهای اندازه گیری چهار کمیت مهم حرارت، جریان(Flow )، سطح ارتفاع (Level) و فشار می پردازیم و درپایان درباره سوئیچ های بدون تماس صحبت خواهیم کرد.
1) اندازه گیری درجه حرارت
برای اندازه گیری درجه حرارت از آشکارسازهای مختلفی استفاده می شود. که در دو گروه کلی زیر طبقه بندی می شوند:
– آشکارسازهایی که با سیال در تماس هستند.
– آشکارسازهایی که با سیال در تماس نیستند.
1-1) آشکارسازهایی که با سیال در تماس هستند

تحقیق درباره SENSOR
این آشکارسازها که در آنها از روش تماس سیال با المنت اخذکننده در جه حرارت استفاده می شود شامل انواع زیر می باشند:
1-1-1) ترموکوپل
یکی از عمومی ترین وسائل حساس در مقابل درجه حرارت ترموکوپل می باشد. داستان ترموکوپل به کشف See beck در سال 1821 در مورد وجود یک جریان الکتریکی در مدار بسته ای از دو فلز غیرهمجنس در حالیکه دو نقطه اتصال در درجه حرارت های مختلف باشد برمی گردد. چنین ترموکوپلی در شکل زیر نشان داده شده است.
در اینجا A و B دو فلز و T1 و T2 درجه حرارت های نقاط اتصال آنها می باشند. I نشان دهنده جریان ترموالکتریکی است که در مدار جاری است. معمولاً A نسبت به B در صورتی که T1 اتصال سردتر باشد، از لحاظ ترموکوپلی مثبت و خوانده می شود.
اثرات ترموالکتریک
آگاهی از وجود اثر کشف شده به وسیله See beck گشاینده راه برای کاربرد این دانش در اندازه گیری اختلاف درجه حرارت موجود بین اتصالات دو سیم بود. قبل از بحث مفصل در مورد پیشرفت های این وسیله به ذکر دو اثر ترموالکتریک ترکیب شده برای تولید جریان ترموالکتریک می پردازیم.
اثر peltier
این اثر بوسیله Peltier در سال 1834 کشف شده است. این اثر دفع یا جذب حرارت در یک اتصال دو فلز غیرهمجنس را هنگامی که جریانی در طول این اتصال جاری است بیان می نماید. در صورتی که جهت جریان معکوس گردد، علامت اثر حرارت نیز معکوس خواهد شد. بررسی بیشتر این اثر آشکار می سازد که مقدار حرارتی که جذب یا دفع می شود متناسب با جریان بوده وضریب تناسب بستگی به درجه حرارت و جنس ترموکوپل دارد. بنابراین مقدار حرارت انتقالی از اتصال یا به اتصال بوسیله PI نشان داده می شود که در اینجا P ضریب Peltier به وات و آمپر یا بصورت ساده تر نیروی الکترو موتوریPeltier (EMF) برحسب وات می باشد.

تحقیق درباره SENSOR
اثر تامسون
این اثر شامل جذب با دفع حرارت در هنگام جاری بودن جریان در فلزهای همجنس در صورت وجود تدریجی حرارت می باشد. اثر تامسون بطور معکوس نیز صدق می کند و اگر جهت جریان تغییر نماید، علامت اثر حرارت نیز معکوس خواهد شد. حرارت تامسون ظاهر شده در یک زمان معین و در یک ناحیه کوچک از هادی متناسب با جریان و اختلاف درجه حرارت در طول آن ناحیه می باشد. ضریب تناسب بستگی به درجه حرارت و جنس هادی دارد. بنابراین مقداری از حرارت که دریک ناحیه کوچک از هادی حامل جریان I و اختلاف درجه حرارت جذب یا دفع می گردد، معادل می باشد که در آن ضریب تامسون به وات بر آمپر بر درجه یا نیروی الکتروموتوری (EMF) تامسون به ولت بر درجه نامیده می شود.
پس از مباحث بالا نتیجه گیری می شود که برای دو فلز با جنس معین جریان I متناسب با اختلاف درجه حرارت در دو نقطه اتصال می باشد. حال در صورتی که یکی از نقاط اتصال را در صفر درجه نگهداریم جریان متناسب با درجه حرارت نقطه دیگر خواهد بود. در اینجا سری را که درجه حرارت آن ثابت نگهداشته می شود، اتصال سرد یا اتصال مقایسه و سر دیگر را اتصال گرم می گویند.
فاکتورهای مؤثر در انتخاب فلز ترموکوپل
برای دو فلز ترموکوپل از جنسهای مختلفی می توان استفاده نمودکه هرکدام از آنها دارای خصوصیات مربوط به خود می باشند. فاکتورهایی که در انتخاب جنس ترموکوپل مؤثرند عبارتند از:
الف) محدودیت های درجه حرارت
ب) روابط خطی بین درجه حرارت و EMF
ج) مقدار EMF نسبت به هر درجه تغییر حرارت

تحقیق درباره SENSOR
1) حد خطا و حساسیت
2) قابلیت پس گیری
3) دقت
د) مقاومت فیزیکی در درجه حرارت بالا
ه) تأثیرات اتمسفری
1) اکسیده شدن
2) تقلیل یافتن
ترموکوپل های استاندارد شده
الف) (Copper – Constantan)CC
– حدود درجه حرارت معمول از 150- تا 400+ درجه سانتیگراد
– اکسیده شدن در بالای 400 درجه سانتیگراد
– آسیب پذیر در مقابل بخارات اسید
ب) (Iron – Constantan)IC
– حدود درجه حرارت معمول صفر تا 800 درجه سانتیگراد
– آسیب پذیر بوسیله سولفور،اکسیژن و رطوبت
– تأثیرات اتمسفری کم( بخصوص در زیر 400 درجه سانتیگراد
ج) (Chromel – Alumel)CA
– حدود درجه حرارت معمول صفر تا 130 درجه سانتیگراد
– مقاوم در اتمسفرهای اکسیده شدنی
– آسیب پذیر در مقابل سولفور
د)(Platinum- Platinum 10% /13%Rhodium) Pt- PtRH
– حدود درجه حرارت معمول صفر تا 1500 درجه سانتیگراد
– مقاوم در اتمسفرهای اکسیده شدنی
– فاسدشدن( خورده شدن) در بالای 1000 درجه سانتیگراد
– احتیاج داشتن به لوله محافظ مقاوم در برابر نفوذ گاز
ه) (Chromel – Constantan)ChC
– حدود درجه حرارت معمول صفر تا 800 درجه سانتیگراد
– مقاوم در اتمسفرهای اکسیده شدنی
– آسیب پذیر بوسیله سولفور
ترموکوپل های استاندارد نشده
الف) Chromel – Stain steel
مقاوم در برابر اتمسفرهای سولفوری می باشد و بجای Alumel استفاده می شود.
ب) Nickel- Nickel Molybdenum
ج) Molybdenum – Tungsten
برای اندازه گیری درجه حرارت فلز گداخته بکار می رود و حدود درجه حرارت آن 1700 درجه سانتیگراد می باشد.

تحقیق درباره SENSOR

د) Graphite- Silicon Carbide
خروجی EMF زیادی تولید می کند و فاقد قابلیت پس گیری می باشد.
ه) Tungsten – Graphite
دارای خروجی EMF زیاد در بالای 1100 درجه سانتیگراد می باشد و اصلاحات کمی را در مقایسه( Reference ) باعث می شود.
و) Tungsten- Iridium
برای درجه حرارتهای تا 2100 درجه سانتیگراد استفاه شده و دارای EMF خروجی کم در درجه حرارت کمتراز 100 درجه می باشد. این ترموکوپل احتیاجی به جبران کننده اتصال سرد ندارد.
ز) Iridium – Iridium Rhodium
جبران کننده اتصال سرد( اتصال مقایسه)

تحقیق درباره SENSOR
همانطور که قبلاً گفته شده برای اندازه گیری درجه حرارت اتصال گرم فرض می کنیم که درجه حرارت نقطه سرد در صفر درجه ثابت است. ولی در عمل این نقطه در محیط قرار گرفته و با تغییرات درجه حرارت میحط، حرارت آن تغییر می کند. بنابراین اگر این درجه حرارت از صفر افزایش یابد چون میزان جریان ترموکوپل به اختلاف درجه حرار دو اتصال گرم وسرد بستگی دارد میزان جریان ترموکوپل کاهش یافته و باعث خطا در اندازه گیری درجه حرارت می شود. در زیر چند روش برای بیان جبران خطا در اثر تغییر درجه حرارت اتصال سرد ذکر شده است.
الف) حمام یخ
با قراردادن اتصال مقایسه ترموکوپل در یخ می توان درجه حرارت این اتصال را در

تحقیق درباره SENSOR

پسورد فایل: www.bazaarfile.ir

مطالعه بیشتر