معرفی ابزار دقیق ۳

بلوك_دياگرام_يك_سيستم_كنترل_حلقه_بسته

معرفی ابزار دقیق ۳

600 400 مدیرسایت آهن یک

معرفی ابزار دقیق ۳ : اندازه گيرها

اهداف آموزشي فصل دوم:

-آشنايي با سيستمهاي اندازهگيري
– تعريف اندازهگيري
– اسبابهاي اندازهگيري و وظايف آنها
– كاربردهاي سيستمهاي اندازهگيري
– عناصر تشكيلدهنده يك سيستم اندازهگيري
– خصوصيت هاي اندازهگيرها
-اندازه گيرهاي وضعيت(جا بجايي)
-دما و روشهاي اندازهگيري آن
-فشار و روشهاي اندازهگيري آن
-شدت جريان و روشهاي اندازهگيري آن
-كنترل سطح و روشهاي اندازهگيري آن

۱-۲-آشنايي با سيستمهاي اندازه گيري

۱-۱-۲-اندازه گيري تعريف

بطور كلي اندازه گيري يك كميت عبار تست از مقايسه آن كميت با يك استاندارد، از پيش تعريف شده كه
حاصل مقايسه به صورت عدد بيان ميشود. اندازه گيري كميتها به دو روش مستقيم و غير مستقيم انجام
ميشود. در اندازه گيري به روش مستقيم كميت نامعلوم مستقيما با يك استاندارد مقايسه و حاصل با يك عدد
بيان ميشود. اين روش براي اندازه گيري كميتهاي فيزيكي مانند طول، جرم و زمان مناسب است اما در
اندازه گيريهاي صنعتي و كاربردهاي مهندسي از روشهاي غير مستقيم براي اندازه گيري استفاده ميشود.

۲-۱-۲-اسبابهاي اندازهگيري و وظايف آنها

در اندازهگيري يك كميت براي مشخص شدن يك كميت يا متغير از يك اسباب استفاده ميشود.
نخستين اسبابها ماهيت مكانيكي داشتند ولي به مرور زمان، براي برآورده شدن نيازهايي مثل افزايش دقت
اندازهگيري و افزايش سرعت پاسخدهي اسبابهاي الكتريكي و الكترونيكي توليد گرديد. اسبابهاي مكانيكي در
اندازهگيريهاي حالت ايستا، بسيار اطمينان بخش هستند ولي عيب بسيار عمدهاي دارند كه نميتوانند در
اندازهگيري حالتهاي پويا و گذراي سريع، پاسخدهي مناسب داشته باشند. امروزه بسياري از اندازهگيريهاي
علمي و صنعتي به پاسخهاي بسيار سريع احتياج دارند كه اسبابها و سيستمهاي مكانيكي و الكتريكي
نميتوانند از عهده اين كار بر آيند لذا از اسبابهاي الكترونيكي استفاده ميشود. سيستمها و اسبابهاي اندازه
گيري در كاربردهاي صنعتي و مهندسي سه وظيفه عمده بر عهده دارند:

۱ -نمايش:

مايش اطالاعات كميت اندازهگيري شونده ا ز اهميت بسزايي برخوردار است.
سيستمها و اسبابها براي نمايش اطلاعات كميت اندازهگيري شونده از روشهاي گوناگوني استفاده
ميكنند. مانند انحراف عقربه سرعتسنج براي نمايش سرعت اتومبيل

۲-ثبت:

يكي ديگر از وظايف دستگاه اندازهگيري ثبت مقادير كميت اندازهگيري شونده بر حسب زمان يا
متغيير ديگر ميباشد. مانند ثبات پتانسيوتري كه براي نظارت، دما را بروي يك ثبات نواري ذخيره ميكند.

۳-كنترل:

مهمترين وظيفه سيستمها و اسبابهاي اندازهگيري در كاربردهاي مهندسي، خصوصاً در زمينه
كنترل فرآيندهاي صنعتي، كنترل ميباشد. در اين حالت، سيستم كنترلي از اطلاعات اندازهگيري شده براي
كنترل كميت اصلي استفاده ميكند.
بنابراين، اسبابهاي اندازهگيري به سه گروه عمده تقسيم ميشوند. گروهي عهدهدار نمايش هستند كه از
همه وسيعتر هستند، گروه ديگر اسبابهايي هستند كه عهدهدار نمايش و ثبت اطلاعات كميت اندازهگيري
شونده هستند و گروه آخر، دسته خاصي هستند كه هر سه وظيفه فوق يعني نمايش، ثبت و كنترل را انجام
ميدهند

۳-۱-۲-كاربردهاي سيستمهاي اندازهگيري

۱-نظارت بر فرآيندها:

در پارهاي از كاربردها وظيفه اساسي اسبابهاي اندازهگيري نظارت ميباشد. در اين
حالت تنها مقدار يا حالت پارامتر بررسي شونده را مي نمايانند و اين بازنمود براي هيچ فرآيند كنترلي بكار
نميرود. براي مثال آمپرسنجي كه مقدار جريان يا ولتاژ را در يك مدار تنها نشان ميدهد، وظيفه نظارتي
دارد.

۲-كنترل فرآيندها:

كي از كاربردهاي بسيار مفيد اسبابهاي اندازهگيري در كنترل خودكار سيستمها
ميباشد. براي كنترل متغييرهاي يك فرآيند مثل دما، فشار، سطح و شدت جريان بايد بتوان آنها را در نقاط
مورد نظر اندازهگيري كرد. در شكل(۲-۱ (بلوك دياگرام يك سيستم كنترل نشان داده شده است. با توجه به
قرار گرفتن اسبابهاي اندازهگيري در مسير فيدبك كيفيت اندازهگيري روي رفتار پروسه تحت كنترل و طراحي
كنترلكننده بسيار موثر است. شايان ذكر است كه حساسيت يك سيستم حلقه بسته نسبت به عناصر موجود
در مسير فيدبك بسيار بالا ميباشد. مثال اين نوع كاربرد، سيستم كنترل دماي يخچال است كه از كنترل
ترموستاتي استفاده ميكند.

بلوك_دياگرام_يك_سيستم_كنترل_حلقه_بسته

۳ -تحليل آماري مسائل مهندسي:

در حل برخي از مسائل مهندسي استفاده از روشهاي آماري بر اساس
دادههاي تجربي از روشهاي تحليلي مفيدتر و مناسبتر است. در روشهاي آماري براي بدست آوردن دادههاي
تجربي از دادههاي اندازهگيري شده استفاده ميشود.

۴-۱-۲-عناصر تشكيل دهنده يك سيستم اندازه گيري

يك سيستم اندازه گيري همانطوركه در شكل (۲-۲) نشان داده شده از سه بخش اساسي تشكيل مي شود.

عناصر_يك_سيستم_اندازه_گيري

۱ -عناصر حس كننده نخستين سنسور (Sensor ) :

عنصري كه به كميت خاصي حساس ميباشد و يا در برابر
آن كميت خاص، از خود عكسالعمل نشان ميدهد، مثلا ترموكوپل يك سنسور دما است، زيرا خروجي آن
(ولتاژ) با تغييرات دما تغيير ميكند.
اولين تماس كميت اندازهگيري شونده با عناصر حسكننده از سيستم اندازهگيري است. بعبارت ديگر
كميت اندازهگيري شونده را ابتدا حس كننده آشكار ميكند. معمولا كميت اندازهگيري شونده به سيگنال
الكتريكي همسان تبديل ميشوند.

۲ -عناصر تبديل متغيرها (ترانسديوسر Transducer ) :

عنصري است كه يك نوع انرژي را به نوع ديگر تبديل
ميكند. ورودي ترانسديوسر ميتواند هر يك از شش نوع انرژي شناخته شده يعني تششعي، مكانيكي، گرمايي،
الكتريكي، مغناطيسي و شيميايي باشد و خروجي آن در حوزه انرژي الكتريكي يا هر يك از انرژيهاي فوقالذكر
باشد. بنابراين ترانسديوسر يك مبدل انرژي يا بطور خلاصه يك مبدل ميباشد. با تعريف فوق يك سنسور
ميتواند در عين حال يك ترانسديوسر نيز باشد. مثلا ترموكوپل علاوه بر آنكه يك عنصر حساس به دماست يك
ترانسديوسر نيز ميباشد، چرا كه انرژي گرمايي (دما) را به انرژي الكتريكي (ولتاژ) تبديل ميكند. در صورتيكه
در سنسورها تبديل انرژي انجام شود، تمام انرژي از كميت تحت اندازهگيري گرفته ميشود، بنابراين بسبب
جذب انرژي از كميت تحت اندازهگيري از نظر تئوري اندازهگيري دقيق ممكن نميباشد. يك ترانسديوسر
صنعتي براي تبديل انرژي ممكن است از منبع تغذيه خارجي نيز استفاده كند. مثلا يك ترانسديوسر فشار به
ولتاژ معمولا داراي يك منبع تغذيه الكتريكي ميباشد، تا انرژي مكانيكي (فشار) را با مقياس بزرگتري به انرژي
الكتريكي (ولتاژ) تبديل كند.
پتانسيومترها،مبدلهاي خازني،مبدلهاي رلوكتانس متغير، ترانسفورماتورهاي خطي تفاضلي (LVDT (از جمله
مبدلهاي جابجايي (موقعيت) هستند.

۳ -عنصر نمايش داده ها (ترانسميتر Transmiter ) :

اكثر وسايل و تجهيزاتي كه براي كنترل يك پروسه
بكار برده ميشود، معمولا در اتاق فرمان و در فاصلهاي دور از پروسه نصب ميشوند، از طرفي عنصر اندازهگير
معمولا روي پروسه و يا در فاصلهاي نزديك به آن نصب ميشود. بنابراين سيگنال ناشي از كميت اندازهگيري
شده ميبايستي به گونهاي مطمئن به اتاق فرمان ارسال گردد، اين كار توسط ترانسميتر انجام ميشود.
ترانسميترها سيگنال ناشي از سنسور را معمولا تقويت و گاهي تبديل به كميتي ديگر ميكنند. از ديدگاه
تقويت كنندگي و تبديل انرژي ممكن است نتوان يك ترانسديوسر را از ترانسميتر متمايز ساخت. اما معمولا
ترانسديوسرها به كميت تحت اندازهگيري نزديكترند و گاهي با آن تماس مستقيم دارند. ولي ترانسميترها با
كميت مورد اندازهگيري تماس ندارند و بعلاوه ميزان انرژي و توان ترانسميترها بسيار بيشتر از ترانسديوسرها
است.
معمولا كمپانيهاي سازنده سنسور، مبدل و انتقالدهندهها را بصورت يكجا و بصورت يك دستگاه ميسازندمانند
(۳-۲)شكل

ترانسميتر_از_نوع_دما

})
شماره تماس
تلگرام