پایان نامه بررسی جامع سنسورهای دما، مغناطیسی و ترانسدیوسرهای حرارتی

مهندسی مکانیک

كميت فيزيكي كه ما آنرا گرما مي ناميم يكي از اشكال مختلف انرژي است و مقدار گرما معمولا بر حسب واحد ژول سنجيده مي شود. مقدار گرمايي كه در يك شي موجود است قابل اندازه گيري نمي باشد. اما مي توان تغييرات گرماي موجود در يك شي كه بر اثر تغيير دما و يا تغيير در حالت فيزيكي (جامد به مايع، مايع به گاز يك شكل كريستالي به شكل كريستالي ديگر) ايجاد مي شود اندازه گيري كرد.

بنابراين از اين جنبه دما ميزان گرما براي ماده است تا وقتي كه حالت فيزيكي آن بدون تغيير باقي بماند. ارتباط بين دما و انرژي گرمايي بسيار شبيه به ارتباط بين سطح ولتاژ و انرژي الكتريكي است. سنسورهاي دماي رايج تماما وابسته به تغييراتي هستند كه همراه با تغييرات دماي ماده به وجود مي آيد. ترانسيديوسرهاي انرژي الكتريكي به انرژي گرماي جريان عبوري از يك هادي استفاده مي كنند. اما ترانسديوسرهاي گرمايي به انرژي الكتريكي به طور مستقيم اين تبديل را انجام نمي دهند و مطابق با قوانين ترموديناميك نيازمند تغييرات دمايي براي عمل كردن هستند بدين گونه كه در دماي بالاتر گرما مي گيرد و در دماي پايين تر اين مقدار گرما را تخليه مي كند.

از ترموكوپل همواره به عنوان عنصر حس كننده در سنسور حرارتي و يا سويیچ حرارتي استفاده مي شود. اصول كاري ترموكوپل براساس دو فلز غيرمشابه است كه بين آنها نقطه اتصال كوچكي ايجاد شده و با تغيير دماي محيط پتانسيل نقطه اتصال تغيير مي كند. پتانسيل نقطه اتصال براي يك نقطه اتصال قابل اندازه گيري نيست اما زماني كه دو نقطه اتصال در يك مدار قرار گيرند به طوري كه هر يك از دو نقطه اتصال در دماي متفاوت با ديگري قرار داشته باشد آنگاه ولتاژي در حد چند ميلي ولت بين آن دو نقطه ايجاد مي شود.

در صورتي كه دو نقطه اتصال در محيطي با دماي يكسان قرار داشته باشد ولتاژ مزبور افزايش خواهد يافت تا اينكه به مقدار نهايي ولتاژ برسد. منحني مشخصه نمونه نشان دهنده اين است كه ترموكوپل ها به دليل رفتار غيرخطي مشخصه و حالت معكوسي كه در دماهاي بالاتر از دماي نقطه بازگشت براي مشخصه پيش مي آيد تنها در فاصله دمايي محدودي داراي كاربرد مفيد است.

سنسور

ترمیستورها نوعی از مقاومت های حساس به دما هستند که با استفاده از ترکیبات فلزات سمی ساخته می شوند. روش تولید این مقاومت ها شبیه به روشی است که در مورد مقاومت های ترکیبی کربنی به کار می رود. بعضی از این ترکیب ها دارای ضریب حرارتی مثبت هستند اما در اغلب موارد نمی توان مقدار مثبت و یا منفی ضریب حرارتی را تعیین کرد زیرا دارای مقدار ثابتی نیست. ترمیستور های با ضریب حرارتی مثبت بسیار غیرخطی عمل می کنند اما اغلب ترمیستورهای با ضریب حرارتی منفی از یک رفتار ناهموار لگاریتمی اما با تغییرات آرام در مقدار مقاومت پیروی می کنند.

تكنولوژي سنسورهاي مگنتواستريكتيو از حدود سال ۱۹۷۰ ميلادي توسط شركت MTS TEMPOSONIC بدست آمده است. هم اكنون نيز تقريباً بخش عمده سنسورهاي توليدي با اين تكنولوژي را اين شركت تهيه مي ‌كند. سنسورهاي مگنتواستريكتيو غيرتماسي و مطلق هستند. غيرتماسي بودن آنها باعث عمر طولاني و عدم فرسودگي زود هنگام آنها مي‌ شود.

وقتي يك سنسور تماسي مانند پتانسيومتر را بررسي كنيم متوجه م ي‌شويم كه با حركت لغزنده بر عنصر مقاومتي، لغزش ‌هاي كوچكي رخ مي‌ دهد كه عامل ايجاد نويز، هيسترزيس و عمر محدود آن مي ‌باشد. بنابراين با گذشت زمان و فرسوده شدن پتانسيومتر نسبت سيگنال به نويز كاهش مي ‌يابد و نيز مي ‌تواند نقاط مرده ‌اي بر عنصر مقاومتي توليد شود، كه تعويض عنصر سنسور را قطعي مي ‌كند. سنسورهاي مگنتواستريكتيو در دو مسير متفاوت رشد كرده‌ اند يكي به سوي سنسورهاي هوشمند توانا در اندازه‌ هاي كوچكي دیگری به سوي سنسورهاي ارزان ‌قيمت طراحي شده جهت كاربردهاي ويژه در صنايع می باشد.

فهرست مطالب پایان نامه بررسی جامع سنسورهای دما، مغناطیسی و ترانسدیوسرهای حرارتی…

فصل ۱- سنسور

۱-۱- تعريف عبارت سنسور

۱-۲- مشخصات یک سنسور

۱-۳- ویژگی های ترکیب سنسور و الکترونیک

۱-۴- آماري در مورد سنسورها

۱-۵- کاربرد سنسورها

فصل ۲- سنسورهاي دما و ترانسديوسرهاي حرارتي

۲-۱- گرما و دما

۲-۲- نوار بي متال

۲-۳- انبساط مايع و گاز

۲-۴- ترموكوپلها

۲-۴-۱- ترموکوپل چیست

۲-۴-۲- تئوري ترموكوپل

۲-۴-۳- مزایای ترموکوپل

۲-۴-۴- كاربرد عملي ترموكوپلها

۲-۵- انواع ترموکوپل

۲-۵-۱- ترموکوپل نوع K

۲-۵-۲- ترموکوپل نوع J

۲-۵-۳- ترموکوپل نوع E

۲-۵-۴- ترموکوپل نوع T

۲-۵-۵- ترموکوپل نوع N

۲-۵-۶- ترموکوپل نوع R ،S و B

۲-۵-۷- رایجترين انواع ترموكوپلها

۲-۶- استاندارد تعیین رنگ کابل ترموکوپل ها

۲-۷- سنسورهای مقاومت فلزی (metal-resistance sensors)

۲-۷-۱- مقاومت ویژه و تغییر مقاومت با دما

۲-۷-۲- جدول ضرایب دمایی مقاومتی برای چند نوع فلز

۲-۸- دماسنج مقاومتی (Resistance thermometer)

۲-۹- ترمیستورها

۲-۹-۱- دسته بندی ترمیستورها

۲-۹-۲- مزایا و معایب ترمیستورها

۲-۹-۳- مزایای ترمیستورهای NTC

۲-۹-۴- ترمیستورهای PTC

۲-۱۰- تشخیص انرژی گرمایی تابشی

۲-۱۱- آشکارسازهای پایروالکتریک (Pyroelectric detectors)

۲-۱۱-۱- پارامترهای اصلی آشکارساز پایروالکتریک

۲-۱۲- ترانسدیوسرهای حرارتی

۲-۱۳- ترانسدیوسرهای حرارتی به الکتریکی

فصل ۳- سنسورهاي مغناطيسي

۳-۱- انواع سنسورهای مغناطیسی

۳-۲- سنسورهاي مگنتواستريكتيو Magnetostrictive sensors

۳-۲-۱- معرفی سنسورهاي مگنتواستريكتيو

۳-۲-۲- تئوري سنسورهاي مگنتواستريكتيو

۳-۲-۳- نحوه‌ عملكرد موقعيت ‌سنج

۳-۲-۴- مشخصات كلي و مقايسه سنسورهاي مگنتو استريكتيو

۳-۲-۵- كاربردها و انواع سنسورهاي مگنتو استريكتيو

۳-۳- سنسورهاي مگنتور زيستيو Sensors Magnetoresistive

۳-۳-۱- معرفي و تاريخچه سنسورهاي مگنتور زيستيو

۳-۳-۲- تئوري سنسورهاي مگنتور زيستيو

۳-۳-۳- افزايش حساسيت سنسورهاي مگنتور زيستيو

۳-۳-۴- GMR

۳-۳-۵- كاربردهاي GMR‌

۳-۳-۶- CMR

۳-۳-۷- مقايسه اثرهال در سيليكن و نيز اثر مگنتور زيستيو در پرمالوي

۳-۳-۸- كاربردهای سنسور مگنتور زيستيو

۳-۳-۹- كاربردهاي خطي سنسور مگنتورزيستيو

۳-۳-۱۰- كاربردهاي زاويه ‌اي سنسور مگنتورزيستيو

۳-۳-۱۱- Vehicle detection

۳-۳-۱۲- قطب ‌نماي الكتريكي با استفاده از AMR

۳-۴- Reed Switch

۳-۴-۱- معرفي Reed Switch

۳-۴-۲- مزايا Reed Switch

۳-۴-۳- معايب Reed Switch

۳-۵- انكودرهاي مغناطيسي

۳-۵-۱- ويژگي‌ هاي عمومي انكودرهاي مغناطيسي

۳-۵-۲- مقايسه انكودرهاي نوري و مغناطيسي

۳-۵-۳- كاربردهای انكودرهاي مغناطيسي

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *