کاربرد سیستم Plc در صنایع مختلف

روبات یک ماشین الکترومکانیکی هوشمند است با خصوصیات زیر:
- می توان آن را مکرراً برنامه ریزی کرد.
- چند کاره است.
- کارآمد و مناسب برای محیط است.

 اجزای یک روبات:

سیستم: به مجموعه ای از اجزا می گویندکه با هماهنگی یکدیگر هدفی خاص را دنبال می کنند.
اغتشاش(نویز): هر سیگنال ناخواسته که بر عملکرد خروجی سیستم اثر نامطلوب بگذارد.
اغتشاش دو نوع است:

مبداء پیدایش اتوماسیون صنعتی با ماشینها و فرآیندهای کنترل آن به دهه 1920، با ظهور کنترل کننده‌های بادی (Pneumatic Controllers) اولیه بر می‌گردد. این وسایل که از هوای فشرده استفاده می‌کردند، ابزاری قابل انعطاف، اقتصادی و بی‌خطر بودند. آنها هیچ خطر جرقه زنی در فشارهای زیاد ایجاد نمی‌کردند و می‌توانستند حتی در محیط‌های مرطوب بدون ایجاد خطر شوک الکتریکی کار کنند.

اینم لینک دانلود مقاله

نویسنده مقاله: محمدرضا کاکاوند

 بخش دوم کتاب (کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر PLC )

مطلبی در باب شبکه در اتوماسیون plc

  Communication via MPI

باز و بسته کردن درهای بزرگ

 (برنامه مشاهده مثال اینجا کلیک کنید(

پمپ آب

 (قسمت اول برنامه( (قسمت دوم مثال)

در PLC های کوچک ، پردازنده ، حافظه نیمه هادی، ماژل های I/O و منبع تغذیه در یک واحد جای داده شده اند . در PLC های بزرگتر ، پردازنده و حافظه در یک واحد ، منبع تغذیه در واحد دوم و واسطه های I/O در واحد های بعدی قرار دارند.

سنسورها اغلب برای درک اطلاعات تماسی، تنشی، مجاورتی، بینایی و صوتی به‌کار می‌روند. عملکرد سنسورها بدین‌گونه است که با توجه به تغییرات فاکتوری که نسبت به آن حساس هستند، سطوح ولتاژی ناچیزی را در پاسخ ایجاد می‌کنند، که با پردازش این سیگنال‌های الکتریکی می‌توان اطلاعات دریافتی را تفسیر کرده و برای تصمیم‌گیری‌های بعدی از آن‌ها استفاده نمود.

در پروسه کنترل، ثبت، اندازه گیری، و نمایش حرارت یک سیستم یا شئ اختلاف بسیاری زیادی بین مفاهیم "سنسور حرارت" و "اندازه گیری حرارت" وجود دارد. یک دماسنج جیوه ای معمولی می تواند به آسانی برای اندازه گیری دمای اتاق، یک مایع و ... مورد استفاده قرار گیرد، در حالیکه از آن نمی توان برای ثبت و کنترل دمای محیط یا شئ مورد اندازه گیری استفاده نمود. متقابلاً یک سنسور گرما نمی تواند برای نشان دادن دمای محیطی که در آن قرار گرفته شده است بتنهایی مورد استفاده قرار گیرد. سنسورهای حرارت را میتوان بطور کلی به دو گروه تماسی و غیر تماسی تقسیم کرد.

شناسایی و مطالعه سطوح زیرین زمین بدون حفاری همواره موضوع مورد بحث زمین شناسان، باستان شناسان، مهندسین ساختمان و مورد علاقه صنایع نفت و گاز و معادن بوده است. روشهای مطالعه سطوح زیرین زمین متنوع و بسته به نوع کاربری متفاوت هستند. بعنوان مثال لرزه نگارها میتوانند با ثبت امواج درونی زمین نسبت به کیفیت خاک و نوع آن اطلاعات لازم را ارئه کنند. اما این روش نمی تواند به جزییات مواد و اشیا مدفون در زیر خاک کمکی کند. روشهای آلتراسونیک و استفاده از متال دتکتورها – فلزیابها – نیز تنها کاربرد خاص داشته و بعلاوه محدود به فلزاتی خاص می شوند.

موقعیت و وضعیت یک جسم بنابه تعریف عبارتست از جهت یابی جسم بصورت مشاهده آن در یک چهارچوب مرجع، مانند برداری که معرف موقعیت یک هواپیما در صفحه رادار است. عبارت دینامیک بیانگر مدل شرایط متغییر بر حسب نیروهای اعمال شده بر جسم است و منظور از کنترل دستکاریِ با هدف این نیروهای خارجی است تا موقعیت جسم (مثلاً هواپیما یا کشتی) تعیین گردد.

برای تشریح عملکرد این دسته از سنسورها ابتدا نگاهی به روابط فیزیکی فشار می اندازیم:

امروزه سه نوع مختلف از سنسورهای دربهای اتوماتیک در بازار وجود دارد:

1.       سنسورهای گاز را همچون بسیاری از انواع دیگر سنسورها بر اساس پارامترهای اصلی: میزان پایداری (Stability)، میزان حساسیت (Sensitivity) و قابلیت یا قدرت انتخاب (Selectivity) توصیف یا کرکتریزه (Characterize) میکنند. پارامترهایی نظیر زمان پاسخ (Response Time) و زمان بازیافت (Recovery Time) جزو پارامترهای ثانویه در توصیف سنسور گاز محسوب میشوند.

پس از چاپ لایه ی فعال روی الکترودهای سنسور گاز، افزودن لایه ای تحت عنوان کاتالیست می تواند به حساسیت بالاتر سنسور بیانجامد. همچنین در چندین تحقیق اشاره شده است که مواد افزودنی تحت عنوان کاتالیست و پروموتر Promotor  را می توان به پودرهای لایه ی اکتیو افزود و حساسیت سنسور نسبت به گاز هدف را افزایش داد.

یکی از کاتالیستهایی که محققان درباره آن گزارش کرده اند اکسید بیسموت Bi2O3 است. این کاتالیست بهمراه پودر اکسید قلع SnO2 می تواند به آشکارکردن گاز NO کمک کند. مقالات متعددی نسبتهای متفاوتی از  این دو پودر را گزارش کرده اند. ولی در میان چند مقاله ای که من به آنها مراجعه کرده ام این نسبت تقریباً در محدوده ی 70:6 تا 74:3 برای SnO2:Bi2O3 گزارش شده است. الباقی ترکیب (23 تا 24 درصد باقیمانده) شامل چسبی است که قبلاً توسط آلفا ترپینوئل و اتیل سلولز تهیه شده است و تحت عنوان Binder شناخته میشود.

همچنین فلزات نوبلی نظیر نقره ، نیکل، پالادیوم (که بیشترین مصرف را بدلیل نقش بسیار مثبت بعنوان کاتالیست در سنسورهای گاز دارد)، رئونیوم، روتنیوم، طلا و پلاتین و اکسیدهایی مانند اکسید رئودیوم RuO2 و اکسید کبالت CoO2 و حتی خود رئودیوم را می توان بعنوان کاتالیست  گازهای CO و CO2 بکار برد.

نقش کاتالیست در فرآیند آشکارسازی گاز را می توان در عناوین زیر خلاصه کرد:

1. باعث بالارفتن سرعت واکنش گاز هدف با لایه فعال می شود - در نتیجه زمان پاسخ سنسور به حدود چند ثانیه کاهش میآبد.

2. باعث انتخاب پذیری واکنش میشود - کاتالیست نقش فیلتر را بازی میکند. بدین معنی که تنها دسته ی خاصی از گازها (یا تنها یک نوع گاز) با سنسور واکنش صورت دهد.

در مقاله ای در IEEE (که می توانید آنرا بهمراه سه مقاله ی دیگر در انتهای این پست دانلود کنید) اشاره شده است که مقاومت لایه اکتیو - یا فیلم حساس به گاز - قویاً به ابعاد و فاز ذرات موجود در آن بستگی دارد، بطوریکه ذرات کوچکتر باعث بهتر شدن حساسیت سنسور نسبت به گاز می شوند زیرا سطح تماس بیشتر با گاز هدف را ایجاد کرده اند.

این مطلب البته تازگی نداشته و اساساً در نیمه هادیها بدین گونه تفسیر میشود که با کوچکتر شدن سایز ذرات (مثلاً استفاده از نانوپودرها)، شرایط مرزی بین ذرات توسعه یافته و الکترونها از سطح والانس زودتر به باند هدایت منتقل شده،  افزایش سرعت پاسخ را بهمراه می آورند.

در عین حال افزودن پروموتر و کاتالیست نتنها به بهبود شرایط فوق کمک میکند بلکه باعث میشود که گاز هدف بتواند در دماهای پایینتری با لایه فعال واکنش صورت دهد که این مسئله باعث کاهش توان مصرفی هیتر و در نتیجه کاهش توان مصرفی قطعه شود.

در مقاله هایی از ساینس دایرکت (انتهای این پست را ببینید) نیز به نقش سازنده کاتالیست ها و پروموتر ها اشاره شده است. در یکی از مقالات (... ELSEVIER 2005: Effect of Ni) از 5 درصد پالادیوم و پلاتین در مقابل اکسید قلع استفاده شده است تا سنسوری حساس به گازهای بوتان و متان ساخته شود. میزان حساسیت سنسور نسبت به این دو گاز در حضور کاتالیست در حدود 4 برابر افزایش یافته است.

مقالات زیر در این زمینه از IEEE و ELSEVIER انتخاب شده اند و میتوانید آنها را دانلود کنید:

1. IEEE 1996-Pt deposition effect for the catalyst of the semiconducting oxygen sensor

2. IEEE 2005-Low-temperature catalyst adding for tin-oxide nanostructure gas sensors

3. ELSEVIER 2001-Low-power thick-film gas sensor obtained by a combination of screen printing and micromachining techniques

4.ELSEVIER 2005 -Effect of Ni doping on thick film SnO2 gas sensor

در صورت بروز هرگونه مشکل در دانلود مقالات با آدرس ایمیل وبلاگ تماس بگیرد. منتظر نظرات سازنده شما هستم.

http://sensors.blogfa.com/post-36.aspx

با توجه به اینکه دمای کاری Operating Work یک سنسور گاز معمولاً بین 200 تا 400 درجه سانتیگراد قرار می گیرد و افزون بر آن شرایط محیطی و فعل و انفعالات صورت گرفته در سطح لایه فعال سنسور گاز Active Layer باعث میشود تا این لایه بیشتر در معرض صدمه و جدا شدن از بستر قرار گیرد.

در سالهای اخیر تکنولوژی بستر برای سنسور ها از رشد چشمگیری برخوردار بوده است، بطوریکه انتخاب ماده زیرلایه مناسب اهمیت زیادی یافته است.  بطورخاص، بستر یا زیرلایه برای مقاصدی نظیر سنسورهای گاز باید دارای هدایت الکتریکی کم، پایداری حرارتی و شیمیایی قابل ملاحظه و تضمین چسبندگی مناسب لایه ای که روی آن می نشیند باشد. همزمان، بستر نباید هیچ واکنش ناخواسته ای با لایه اکسید فلز حساس به گاز در زمانی که سنسور ساخته می شود یا در زمان کار سنسور داشته باشد

همه نیمه هادیها به نوعی عملکردی سنسور گونه دارند. تغییرات موبیلیتی حاملهای اقلیت با دما در نیمه هادیها کاملا شناخته شده است. لذا می توان از این اصل کمک گرفت و یک سنسور حرارت ساخت و آنرا در رنج مشخصی کالیبره نمود. بنابراین با نگاهی دقیق به عملکرد نیمه هادی و بکمک مواد جدید می توان سنسورهایی با قابلیت بمراتب بهتر ساخت.

دوستی سوال بسیار بجایی در مورد سنسورهای امپدانس مغناطیسی نموده اند که لازم دیدم آنرا موضوع این پست قرار دهم. سوال این دوست ارجمند بدین شرح است:

… I have another question. Could you possibly answer it? What’s the difference between magnetoresistance (GMR) and magnetoimpedance (GMI) sensors? Because some of the papers you have referred are about magnetoresistance sensors….

بنابر نوشته ی مجله انجمن پزشکی آمریکا Journal of American Medical Association، مسمومیت ناشی از منواکسید کربن علت عمده مرگ های ناشی از مسمومیت های تصادفی در ایالات متحده است. گاز منواکسیدکربن به میزان خیلی کم در هوا وجود دارد.

در سال 1932 گروهی از فارغ التحصیلان مدرسه مدیریت بازرگانی دانشگاه هاروارد به سرپرستی Wallace Flint کار بر روی پروژه جاه طلبانه ای را شروع کردند که سرآغازی بر استاندارد بارکد و سیستمهای مربوط به آن گردید. این پروژه به مشتریان پیشنهاد می کرد تا کالای مورد نظرشان را با برداشتن کارتهای سوراخ شده ای مرتبط به آن کالا از درون کاتالوگ انتخاب کنند. این کارتهای سوراخ شده سپس به کارمندی داده میشد تا برای خواندن، آنرا درون دستگاه "کارت ریدر" Card Reader قرار دهد. در مرحله بعد سیستم بصورت اتومات کالای مربوطه را از انبار مستقیماً به باجه خروجی فروشگاه میفرستاد تا خریدار پس از پرداخت پول، کالا را دریافت کند. در مراحل بعدی با گسترش سیستم، نحوه دریافت وجه، تحویل کالا و رسید به مشتری و ... پیشرفت کرده و به مرحله ای رسیدند که اکنون توسط دستگاه های "بارکد ریدر" Barcode Reader به راحتی عمل تحویل کالا و سپس پرداخت وجه صورت میپذیرد و همچنین هیچ کالایی را نمی توان بدون کم کردن از موجودی انبار فروشگاه از آن خارج کرد، لذا جلوی سرقت کالا تا اندازه زیادی گرفته می شود.

بارکدهای مدرن امروزی از سال 1948 توسعه یافتند. برنارد سیلور، از فارغ التحصیلان موسسه ی تکنولوژی درکسل در فیلادلفیا (Drexel Institute of Technology in Philadelphia) بطور اتفاقی شنید که رییس یک فروشگاه زنجیره ای مواد غذایی محلی از یکی از روسای دانشگاه میخواهد تا متعهد شود که سیستمی را ایجاد کند تا بطور اتومات اطلاعات کالا را در مرحله بازرسی و "چک اوت" Checkout بخواند. سیلور آنچه را شنیده بود به دوستش نورمن جوزف وودلند Norman Joseph Woodland گفت. نورمن بیست وهفت ساله فارغ التحصیل درکسل و معلم آنجا بود. نورمن شیفته این مشکل شد و شروع به کار روی این مسئله کرد.

اولین ایده ی نورمن استفاده از طرحهایی از جوهری مخصوص بود که زیر نور فرا بنفش بدرخشد. آندو دستگاهی را ساختند که که کار میکرد ولی مشکل این بود که جوهر آن ثبات لازم را نداشت و چاپ طرحواره روی کالا بسیار گران تمام میشد. وودلند معتقد بود که ایده اش جواب خواهد داد. او از محل سهام  چند فروشگاه مقداری عایدی داشت، لذا کار تدریس را رها کرد و به آپارتمان پدربزرگش در فلوریدا رفت تا برای حل این مشکل فراغت بیشتری داشته باشد. 

در بیستم اکتبر 1949 وودلند و سیلور فرم ثبت اختراعی را تحت عنوان " طبقه بندی لوازم و روش انجام آن" را پر کردند. آنها اختراعشان را بصورت " هنر طبقه بندی کالا ...از طریق شناسایی طرحواره" توصیف نمودند.

تاریخچه سیستمهای بارکد، بارکد ابداعی توسط وودلند و سیلور را بشکل یک "دایره هدف" یا  Bull’s Eye توصیف میکند که متشکل از دایره های هم مرکز بود. درحالیکه وودلند و سیلور چنین نمادی را ایجاد کردند، نماد اولیه بشکل یک خط مستقیم مشابه بار کدهای 1D امروزی توصیف گردید.                 نورمن جوزف وودلند 

سرانجام نماد بارکد با طرح چهار خط سفید در یک زمینه تیره شکل گرفت. اولین خط بعنوان خط مبنا و موقعیت سه خط باقیمانده نسبت به خط اول تعیین می شدند. اطلاعات مربوط به یک کالا با حضور یا عدم حضور یکی یا چند تا از خطوط کد بندی میشد که اجازه میداد هفت دسته مختلف از کالا ایجاد شود. بهرحال مخترعان این روش فهمیدند که با افزودن تعداد خطوط میتوان کالاهای بیشتری را کلاسه بندی کرد. مثلاً با ده خط تا 1023 کالا می توانست کد گذاری شود. درخواست حق ثبت اختراع وودلند و سیلور در هفتم اکتبر 1952 به شماره 2612994 در آمریکا به ثبت رسید.

در سال 1962 سیلور در سن 38 سالگی قبل از اینکه کاربرد تجاری باکد را ببیند درگذشت. در سال 1992 وودلند مدال ملی تکنولوژی را از دست رییس جمهور جورج بوش دریافت کرد. این دو مرد پول زیادی بابت ایده خلاقانه خود که شروعی بر تجارت بیلیون دلاری بود دریافت نکردند.

بارکد تا سال 1966 تجاری نشد. انجمن ملی زنجیره مواد غذایی (NAFC) در این سال از سازندگان تجهیزات درخواست کرد تا سیستمی را طراحی کنند که به پروسه دریافت کالا و پرداخت پول (Checkout) شتاب بیشتری دهد. در 1967 شرکت RCA (Radio Corporation of America) اولین سیستم اسکن را در فروشگاه کروگر Kroger در سین سیناتی نصب کرد. کد محصولات توسط "بارکدهای دایره هدف" مشخص میشدند که مجموعه ای از خطوط (یا بارهای bars) دایره ای هم مرکز با عرضهای متفاوت بودند. این بارکدها روی محصول پرینت نمی شدند بلکه بصورت برچسب توسط کارمندان کروگر روی کالا نصب می گردید. اما مشکلاتی برای کد موسوم به RCA/Kroger وجود داشت. در این هنگام نیاز به ارائه استانداردی بود تا تمام تولید کنندگان و فروشندگان محصولات غذایی به آن تجهیز شده و بطور یکسان مورد استفاده قرار گیرد.

بارکد128 – نوع پیشرفته بارکد

در 1969، NAFC از شرکت Logicon خواست تا نسبت به ایجاد یک سیستم بارکد صنعتی اقدام نماید. نتیجه این درخواست ارائه بخشهای یک و دو "کد جهانی شناسایی محصولات خواروبار" (UGPIC) در تابستان 1970 بود. بر اساس توصیه شرکت Logicon، کمیته ویژه فروشگاههای آمریکا جهت یکسان سازی کد محصولات خواروبار (U.S. Supermarket Ad Hoc Committee on a Uniform Grocery Product Code) شکل گرفت. سه سال بعد، این کمیته نماد UPC (Universal Product Code) را بعنوان کد محصولات غذایی معرفی کرد که امروزه هنوز هم در ایالات متحده از آن استفاده میشود. این کد توسط IBM ارائه شد و توسط جورج لارر George Laurer که بر روی نتایج ایده وودلند و سیلور کار میکرد، بهبود یافت. در آن زمان وودلند کارمند IBM بود.

در ژوئن 1974، یکی از اولین اسکنرهای UPC توسط شرکت National Cash Register (NCR) ساخته و در سوپرمارکت مارش در "تروی" واقع در اوهایو نصب شد. در 26 ژوئن 1974، اولین کالای دارای بارکد در باجه "چک اوت" اسکن شد. این کالا یک بسته ده تایی "آدامس میوه ای وریگلی" بود. اینکار با برداشتن کارتی توسط یک مشتری – که متاسفانه نام وی هیچ جا ثبت نشده است – اتفاق افتاد. این بسته آدامس اکنون در موزه ملی تاریخ آمریکا در موسسه اسمیت سونیان نگهداری میشود.

اولین تلاش برای کاربردی کردن شناسایی اتوماتیک بارکد در صنعت در اواخر دهه 1950 توسط انجمن راه آهن آمریکا صورت گرفت. در 1967، این انجمن یک بار کد نوری را اقتباس کرد. برچسب زدن واگنها و نصب اسکنر در دهم اکتبر 1967 آغاز شد. این کار هفت سال زمان برد تا 95 درصد کل ناوگان حمل و نقل ریلی برچسب زده شود. بنابه دلایل زیادی این سیستم کارآیی ساده ای نداشت و بنابراین در اواخر دهه 70 کنارگذاشته شد.

واقعه ای که باعث شد تا بارکد بشکل صنعتی کنونی درآید در اول سپتامبر 1981 هنگامی اتفاق افتاد که وزارت دفاع آمریکا سیستم کد گذاری موسوم به Code 39 را برای علامت گذاری تمامی محصولات فروخته شده به ارتش آمریکا بکار گرفت. این سیستم "لوگمارس"  LOGMARS نامیده شد که مختصر عبارت Logistics Applications of Automated Marking and Reading Symbols  است. 

طی سالها از بارکدها بعنوان دستگاه پلاک خوان استفاده گردید. هر برچسب شامل یک شماره سریال منحصر بفرد بود که با نوارهای سفید و سیاه کدگذاری شده بود. ترتیب نوارها، کلیدی بود برای راهیابی درون یک دیتابیس برای دستیابی به اطلاعات بیشتر در مورد کالا. اما کاربران خواهان دسترسی به اطلاعات بیشتری بودند. بعلاوه آنها خواهان یک دیتابیس پرتابل بودند.

در سال 1984 گرایش بسمت دیتابیسهای پرتابل با انتشار مقاله ای توسط گروه صنایع عامل خودرو AIAG، درمورد کاربرد استاندارد برای حمل و نقل و برچسبهای شناسایی قطعات که شامل چهار دسته بارکد Code39 بود، آغاز شد.  این چهار دسته شامل شماره قطعه (P/N)، تعداد، تهیه کننده، و شماره سریال (S/N) بود.

در 1988، شرکت اینترمِک اولین بارکد دو وجهی قانونی را با عنوان Code49 ارائه نمود. در زمان ارائه کد 49 شش کد دیگر جهت تامین نیازهای دیتابیس پرتابل اختراع یا تغییر طرح داده شدند تا حداقل جای ممکن را اشغال سازند.

از این میان کد دو وجهی یا 2-D به بهترین شکل ممکن نیازهای یک سیستم خبره را برآورده میکرد. با توسعه ماشینهای کد خوان، کد سه وجهی یا 3-D (که به آن کد برجسته نیز می گویند) توسعه پیدا کرد.

در پستهای بعدی این سلسله مطالب، به بررسی بارکدهای رایج و تشریح آنها و در ادامه به بررسی سیستمهای کد خوان خواهیم پرداخت.

سنسور های بارکد سری OTBC-04XX

سنسورهای بارکد سری OBTC شامل یک فوتو ترانزیستور تک امیتره اند که نور بازتابیده به نوارهای بارکد بوسیله فوتو دیود داخلی را از طریق یک لنز دریافت می کنند. در OBTC-0480  فوتو دیود داخلی نور مادون قرمزی با طول موج 940نانومتر را منتشر می سازد.  در حالیکه OTBC-0490 دارای نوری مرئی با طول موج 660 نانومتر است. در مدل OTBC-0482  نور بازتابیده به بیس فوتو ترانزیستور از ابتدا یک فیلتر عبور میکند. هدف از بکارگیری فیلتر در این نوع سنسور بارکد استفاده از آن در محیطهای با شدت نور بسیار بالاست. ولتاژ تغذیه هر سه مدل 5 ولت در توانی معادل 100 میلی وات است.

مدار شکل یک بکمک یک سنسور بارکد سری OTBC-04XX طراحی و شبیه سازی شده است. خروجی سنسور توسط اولین طبقه تقویت کننده (U2)، که یک تقویت کننده از نوع Transimpedance Amplifier است، تقویت میشود. ولتاژ پایه ی ورودی منفی U2 توسط پتانسیومتر متصل به آن در حدود 750 میلی ولت تنظیم شده است.  زوج U3 و U4 بصورت تقویت کننده پوش پول با قابلیت تثبیت گین ولتاژ بکار رفته اند. سیگنال خروجی پوش پول در تقویت کننده ی فیدبک U5 تقویت و سرانجام توسط تقویت کننده تک ترانزیستور Q1 آنرا میتوان به مصارف مختلف رسانید. برای دیدن تصاویر در اندازه بزرگتر بر روی توضیح آن کلیک کنید. 

شکل یک – مدار آشکار ساز بار کد بکمک سنسور بارکد سری OTBC-04XX

باید توجه داشت که بجای عنصر بارکد استفاده شده در شکل یک باید از شماتیک ارائه شده در شکل دو استفاده کنید. در این شکل بعلاوه شماره پایه های سنسور بارکد OTBC-04XX نیز ارائه شده است. در اینصورت خروجی متناسب با عرض خطوط بارکد بصورت شکل شماره سه را دریافت خواهید کرد. مدار فوق توسط نرم افزار EWB10 طراحی و سیموله شده است.

شکل دو – نحوه اتصال سنسور بارکد در شکل شماره یک

شکل سه – خروجی مدار در کلکتور ترانزیستور Q1 (قهوه ای) نسبت به خروجی U2 (سبز)

http://sensors.blogfa.com/post-46.aspx

سالهاست که صاحبان صنایع از تکنولوژی IR برای اندازه گیری و کنترل دما با موفقیت استفاده می کنند. اگرچه این تکنولوژی فواید اثبات شده ی بسیاری دارد؛ اما تولید کنندگان تجهیزات ابزار دقیق در جهت بهبود دقت، قابلیت اطمینان، و بکارگیری آسان این تجهیزات مطابق با نیاز محیطهای تولیدی ، توسعه تولیدات جدید را ادامه می دهند.

توسعه نقش IR

برای کارخانه داران، دما نمایشگر بحران شرایط یک فرآیند، محصول، یا بخشی از ماشین آلات است. نظارت دقیق دما کیفیت محصول را بهبود می بخشد و بهره وری را بالا می برد. زمانهای توقف تولید بدلیل اینکه فرآیند تولید بدون وقفه و تحت شرایط بهینه می تواند پیش رود کاهش می یابد. کارخانجات تولیدی و محیطهای صنعتی از ترمومترهای IR برای اندازه گیری دقیق دما در رنج وسیعی از کاربردهای اتوماسیون بهره می برند. این وسایل می توانند بدون دخالت فیزیکی در محصول یا هدف دیگری دما را اندازه بگیرند. این توانایی بر پایه قانون پلانک در تابش جسم سیاه است، که می گوید هر شیء انرژی تابشی را منتشر میکند که شدت آن تابعی از دمای شیء است. سنسور بطور ساده شدت تشعشع را اندازه می گیرد و به سبب آن دمای شیء اندازه گیری می شود (شکل یک).

شکل یک – مشخصات طیفی تابش جسم سیاه blackbody radiation

تکنولوژی IR پدیده جدیدی نیست ولی ابداعات جدید باعث کاهش هزینه ها، افزایش قابلیت اطمینان و توانایی اندازه گیری با وضوح بیشتر در آن شده است. همه این عوامل اندازه گیری دما بکمک IR را بسمت کاربردهای جدید سوق داده است.

ملاحظات عملی

اگرچه اندازه گیری دما بروش IR فوائد زیادی در عملیات صنعتی بهمراه دارد، اما باید خصایص ذاتی این تکنولوژی را وقتی در دنیای واقعی بکارمی رود، درک کرد. مثلاً میزان IR  اهداف تحت اندازه گیری باید بصورت نوری برای سنسور قابل رویت باشد. موانعی مانند یک دیواره ی فلزی یک مخزن بسته باعث می شوند که اندازه گیری دما درون مخزن بصورت محلی و نه IR صورت پذیرد. بعلاوه، نور یک سنسور IR باید از ذرات بسیار ریز و مایعات غلیظ محافظت شود.

لذا چندین عامل مهم را هنگام اندازه گیری دمای بصورت IR باید درنظر داشت. بعضی از مهمترین این عوامل بشرح زیر می باشند.

تفکیک نوری: سیستم نوری یک ترمومتر IR انرژی منتشر شده ی IR را از نقطه اندازه گیری بصورت حلقه های هم مرکز جمع می کند. هدف مورد نظر باید کاملاً این نقطه را بپوشاند در غیر اینصورت سنسور سایر تشعشعات حرارتی زمینه را " می بیند" و مقدار نادرستی را اندازه می گیرد. تفکیک نوری ترمومترهای IR با نسبت D:S مشخص می شود، که با مقایسه ی فاصله ی شیء هدف تا سنسور (D) نسبت به اندازه (قطر) نقطه تحت اندازه گیری روی هدف، تعیین میگردد. مقادیر بزرگتر این نسبت نشانه رزولوشن یا قدرت تفکیک نوری بهتر سنسور و در نتیجه کوچکترشدن نقطه ی هدف است که می توان دمای آنرا از فاصله دورتری اندازه گیری کرد (شکل دو). بعنوان مثال نقطه ای یک اینچی روی یک هدف اندازه گیری شده در فاصله ی 10 اینچی نسبت D:S مساوی 10:1 دارد.  

شکل دو – تفکیک نوری ترمومترهای IR که با نسبت D:S معین شده است

دیدن هدف و اندازه گیری دمای آن بکمک دوربین

حسگرهای حرارتی غیر تماسی IR از تکنیکهای مختلف "دید نوری" استفاده میکنند. در ترمومترهای ساده، بدلیل اینکه در آنها مکانیسم دید وجود ندارد، حرارت اجسام یا بطور کلی پروسه تعیین دما با تماس فیزیکی این نوع سنسورها با سطح جسم هدف امکان پذیر میشود. اما با دور شدن از هدف تحت اندازه گیری، نیاز به سنسورهای IR بیشتر و بیشتر می شود. در بعضی از موارد بویژه در کوره هایی که تحت هوای فشرده (اکسیژن) مواد مذاب درون کوره را در حرارت بالا نگه می دارند و وجود پاشش ناشی از مواد مذاب درون کوره مانع از دید در فاصله ی نزدیک و همچنین استفاده از روشهای اندازه گیری تماسی می شود، بکارگیری IR در فاصله ی دور کاربردی تر می گردد. نظیر چنین کوره هایی در فرآیند اکسیداسیون و احیای فلز مذاب در صنایع ریخته گری، تحت عنوان " کوره های مبدل" Converter Furnace کاربرد گسترده ای دارد. در چنین فضایی عملاً بکارگیری ترمومترهای تماسی غیر ممکن است و المان حسگر دما در سیستم کنترل ابزار دقیق از نوع تشعشی Radiation یا سایر حسگرهای غیرتماسی انتخاب میشود.

اندازه گیری دمای هدف توسط ترمومترهای IR شامل رنج وسیعی از پرتوهای باریک یکپارچه تا پرتوهای نوری تفکیک پذیر میشود. نشانه گیر لیزری این ترمومترها تک پرتویی را تولید میکند که بطور دقیق یا مرکز سطح هدف را نشانه می رود و یا دایره ای پیرامون آن میکشد. این پرتو نوری در روشنایی طبیعی روز و در محیطهای روشن و یا در اندازه گیریهای با فاصله ی زیاد ممکن است قابل رویت نباشد. اکنون اپراتور مانند یک دوربین فیلمبرداری معمولی، از درون لنز ترمومتر نقطه هدف را نشانه رفته و می بیند.

صرف نظر از خط دید، هدفگیری غلط ترمومتر IR منجر به نتیجه گیری اشتباه و کنترل غلط حرارت فرآیند می شود. این مسئله یک مشکل عمومی در نصب و بکارگیری ترمومترهای IR است که باید در رفع آن کوشید.

متغییر قابلیت انتشار 

قابلیت انتشار بصورت "میزان توانایی یک جسم در انتشار انرژی IR"  تعریف میشود که توسط این انرژی میتوان دمای جسم را تعیین کرد. به عبارت دقیق تر، نسبت انرژی منتشر شده توسط یک جسم به انرژی منتشر شده توسط یک جسم سیاه Black Body در همان دما را قابلیت انتشار یا قابلیت انتشار نسبی می گویند. در این تعریف جسم سیاه عبارت است از شئی که قابلیت جذب همه طول موجهای تشعشع الکترومغناطیس را دارد.  قابلیت انتشار میتواند از مقدار "صفر" (آیینه براق) تا "یک" (جسم سیاه) تغییر کند و بصورت یک کمیت نسبی و بدون واحد شناخته میشود. اغلب موجودات زنده، سطوح رنگ شده و اجسام اکسید شده قابلیت انتشاری در حدود 0.95 دارند (شکل سه - برای دیدن بهتر تصاویر آنها را کپی و ذخیره کنید):

             شکل سه- نمودار توزیع قابلیت انتشارنسبی اجسام مختلف در برابر طول موج

اجسام میتوانند انرژی را منعکس، منتقل، و یا منتشر کنند، ولی فقط انرژی منتشر شده دمای جسم را مشخص میکند. وقتی ترمومترهای IR دمای سطح یک هدف را می سنجند در واقع آنها هر سه نوع انرژی فوق را حس می کنند. خطاهای اندازه گیری در ترمومترهای IR معمولاً ناشی از انرژی منعکس شده توسط منابع نور میشود. بنابراین قویاً توصیه میشود هنگام بکارگیری این نوع ترمومترها از نصب صحیح و عدم دخالت پرتوهای اضافی و سرگردان – مانند منابع روشنایی درون کارگاه یا کارخانه – در قرائت دما اطمینان حاصل کنید.

ساختار ترمومتر IR

همانطوریکه قبلاً هم اشاره شد، این نوع ترمومترها دما را بکمک انرژی تابشی منتشر شده جسم سیاه Blackbody Radiation (در اینجا مادون قرمز) اندازه میگیرند. اگر بجای اشعه ی مادون قرمز از لیزر استفاده شود،  آنها را ترمومتر لیزری نیز می نامند. در واقع اصطلاح ترمومتر غیرتماسی یا Non-Contact Thermometer بهترین واژه برای توصیف این وسایل اندازه گیری دما از راه دور است.

ترمومتر IR شامل لنزی است که انرژی مادون قرمز منتشر شده توسط شئ هدف (یا سطحی از آن) را روی یک آشکارکننده که آنرا به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند، متمرکز میسازد. این سیگنال بعد از جبران سازی ِ تغییرات دمای محیط، روی صفحه نمایش بعنوان دمای شئ هدف بنمایش درمیآید.   

بطور کلی یک IRT (Infrared Thermometer) مدرن دارای ساختاری مرکب از بلوکهای اصلی زیر است (شکل چهار- برای بهتر دیدن تصویر آنرا کپی و ذخیره کنید):

1.     بلوک پردازشگر و حافظه

2.     واحد تولید پالس ساعت بلادرنگ

3.     بلوک تنظیم کننده لنز و فاصله تا هدف

4.     بلوک صفحه کلید برای ورود اطلاعات و دیتای مورد نیاز

5.     بلوک ارتباط با کامپیوتر هاست Host Computerبرای ارتباط با سایر کامپیوترهای موجود در شبکه سنسورها

6.     بلوک صفحه نمایشگر دما (و در انواع بسیار پیشرفته فاصله تا هدف، زاویه نسبت به افق، و ...)

7.     خروجی ولتاژ یا جریان در محدوده ی استاندارد ابزار دقیق (مثلاً 4 تا 20 میلی آمپر)

8.     بلوکهای منبع تغذیه و مبدل آنالوگ به دیجیتال

9.     لیزر دیود (یا هر نوع دیود مادون قرمز)

10. آشکار کننده وجود سیگنال دیود

11.  آشکارساز تشعشع برگشتی سیگنال دیود از سطح هدف

12.  لنز

http://sensors.blogfa.com/post-24.aspx

نویسنده: کارن دورداگ، فوق لیسانس مهندسی مکانیک، شرکت بین المللی وکترون، هودسن، نیوهمپشایر، آمریکا (نوامبر 2007)

چکیده – با دانستن ویسکوزیته یک روغن می توانیم شرایط آنرا برآورد کنیم. دراین تحقیق یک سنسور ویسکوزیته بلادرنگ (Real Time) را بررسی کرده و نتیجه را با نتایج بدست آمده توسط یک رِاُمیتر rheometer در آزمایشگاه مقایسه می کنیم.

ابعاد سنسورهای الکترونیکی هر روز کوچک و کوچکتر میشود. اینکار باعث کاهش توان مصرفی قطعه و مینیاتوریزه شدن آن میگردد، و در نتیجه مدارات جانبی کوچکتری را نیاز خواهد داشت. یکی از تکنولوژی های ساده و مرسوم برای نیل به این هدف استفاده از تکنولوژی "فیلم ضخیم" است. از آنجا که عمده مطالب این وبلاگ به معرفی و زیرساختهای این تکنولوژی می پردازد در این پست به معرفی یک سنسور دما که با این تکنولوژی ساخته شده است می پردازیم.

1. پروسه ی چاپ  Printing  

2. پروسه ی خشک کردن فیلم  Drying 

3. پروسه ی حرارت دادن به فیلم   Firing

سه روش اصلی متالیزه کردن یا پرینت لایه روی بستر (Substrate) های سرامیکی عبارتند از:

       فیلم ضخیم Thick Film

       فیلم نازک Thin Film

       چاپ مس Copper که خود شامل سه مدل متفاوت نظیر اتصال مستقیم فلز به فلز یا Direct Bond Copper یا DBC ، مس اندود کردن یا Plated Copper ، و جوش فلزی فعال یا Active Metal Braze (AMB) است.

      یکی از مشکلات موجود در سنسورهای گاز بر اساس تکنولوژی فیلم ضخیم پر کردن فضای خالی بین الکترودها بوسیله ترکیب اکسید فلز و ماده ی ارگانیک است. این فضاهای خالی در تکنولوژی مینیاتور کننده ی سنسور، تکنولوژی فیلم نازک، بنحو مطلوبی تحت پوشش قرار داده شده و باعث بالا رفتن حساسیت و کارآیی سنسور گاز می شود.

زندگی و سلامت نوع بشر به کیفیت محیط اطراف او بستگی دارد. یکی از عوامل تخریب محیط اطراف، پراکندگی گازهای مضراست و بنابراین شناسایی و منیتورینگ این گازها نقش بسیارمهمی درزندگی او دارد ..

 اولین بخش زیرلایه یا Substrate است که میتواند آلومینا Al2O3 یا اکسید سیلیکون SiO2 و یا هر ماده ی مناسب دیگری باشد.

شاید چند سال قبل تصور کامپیوتر هایی که زبان ادمی را درک کرده و نسبت به درک خود از پیام، واکنشی منطقی از خود نشان دهند برای بشر مضحک و دور از دسترس بود .

اما اکنون بعد ازحدود 40 سال تحقیق و کار مداوم و بی وقفه دانشمندان در حیطه علم هوش مصنوعی دیگر نه تنها این ایده خنده دارنیست، بلکه تبدیل به اموری روزمره و کاربردی در زندگی افراد و صنایع شده است.