مقاله در مورد سنسور فشار

بخشی از مقاله

سنسور فشار

سنسور فشار
مقدمه:
اين دستگاه براي نمايش و کنترل فشار سيستمهاي مختلف يا تجهيزات در اندازه هاي کوچک با استفاده از اجزا فشار غير رسانا مي باشد و به صورت گسترده اي در دستگاه ماشين آلات نيمه رسانا ، تجهيزات پزشکي و سيستمهاي اتوماتيک و غيره استفاده مي شود.
در ادامه درباري سنسورهاي فشار وکاربردانها بيشتر آشنا خاهيم شد.
سنسورهاي فشار داراي انواع واندازها وکاربردهاي گوناگوني مي باشندکه در اين تحقيق درباري بعضي ازاين کاربردها کمي بحث خواهيم کرد.

اين دستگاه برای نمايش و کنترل فشار سيستمهای مختلف يا تجهيزات در اندازه های کوچک با استفاده از اجزا فشار غير رسانا می باشد و به صورت گسترده ای در دستگاه ماشين آلات نيمه رسانا ، تجهيزات پزشکی و سيستمهای اتوماتيک و غيره استفاده می شود.

PSA SERIES

Features
>> High accuracy semi conductor pressure sensor.
>> High brightness red LED( Digit: 9.5mm).
>> Convertible pressure unit.
Negative pressure: kPa, kgf/cm©÷ , bar, psi, mmHg, mmH2O, inHg Positive pressure: kPa, kgf/cm©÷ , bar, psi
>> Various output mode Hysteresis moe, Automatic sensitivity setting mode, Individual, 2 output mode, Window comparative output mode
>> Chattering prevention function( Selectable response time 2.5, 5, 100, 500ms)
>> Analog output (1~5VDC)
>> Current protection circuit, Reverse power polarity protecting circuit.

عيوب مكانيكی مقدم بر عيوب برقی
سيستم الكترونيك كنترل موتور شامل مجموعه‌ای از سنسورها و محركها است كه همگی به يك مغز الكترونيكی به اسم كامپيوتر موتور متصل هستند. سنسورها در يك سيستم استاندارد عبارتند از:
1. سنسور فشار مانيفولد يا مپ سنسور (توسط شلنگ لاستيكی يا مستقيما به مانيفولد هوا متصل است)
2. سنسور دور موتور كه معمولا برروی فلايول وصل می‌شود (در موتورهای اروپايي)
3. سنسور ميل بادامك كه در انتهای ميل بادامك وصل می‌شود (در موتورهای آسيای جنوب شرقي)
4. سنسور دريچه گاز (كه متصل به محور دريچه گاز است و در سمت ديگر قرقره سيم گاز وصل می‌شود)
5. سنسور اكسيژن يا سنسور دود يا سنسور لامبدا (برروی مسير مانيفولد اگزوز وصل می‌شود)
6. سنسور دمای هوا يا فشنگی دمای هوا (كه برروی مانيفولد هوا وصل

می‌شود)
7. سنسور دمای آب يا فشنگی دمای آب ( كه برروی مسير خروج آب از موتور و كنار ترموستات وصل می‌شود)
سنسورهای فوق كه ممكن است اشكال مكانيكی پيداكنند عبارتند از:
1. سنسور دريچه گاز: فقط در صورت شتاب گيری خودرو وارد عمل می‌شود. يعني موقع شتاب عملكرد موتور بد می‌شود يا اينكه وقتی پدال گاز را كم يا زياد می‌كنيم موتور مثل گذشته رفتار خوبی ندارد. مثلا ريپ می‌زند يا كم می‌آورد و امثال آن. ولی وقتی با سرعت ثابت حركت كنيم هيچ علامتی مشاهده نمی‌شود. در اينصورت اين سنسور ممكن است معيوب شده باشد. مفهوم ديگر اين سنسور همان پمپ شتاب در كاربراتور است. يعنی هيچ كس در اثر خرابی اين سنسور معتل نمی‌ماند و فقط حالت شتاب خودرو دچار اشكال می‌شود.
2. سنسور فشار هوا يا مپ سنسور: ممكن است درون آن آب نفوذ كرده باشد. دراينصورت موتور بد كار می‌كند يا به عبارتی سوخت آن زياد يا كم شده است كه توسط دستگاه تون آپ مشخص می‌شود. طبق دستور آورده شده در كتابهای راهنما اين سنسور بايد همواره رو به پايين نصب شود. يعنی سرشلنگی آن به طرف پايين باشد تا ذرات هوا به درون آن وارد نشود. ضمنا وجود سوراخ و پوسيدگی در شلنگ ارتباطی موجب بروز اشكال خواهد شد. اگر دستگاه دياگ تولز داشته باشيد متوجه خواهيد شد كه سنسور هنگام كاركردن موتور مقدار فشار را اشتباه نشان می‌دهد. دراين صورت موتور ريچ كار می‌كند. يعنی سوخت آن زياد شده و ممكن است حتی دود كند. دراين مواقع راننده از قدرت موتور راضی است ولی آلودگی و مصرف سوخت آن غير قابل تحمل می‌باشد. خوشبختانه در اثر خرابی اين سنسور ممكن است موتور در بدترين شرايط كاری قرار گيرد .لی اگر پدال را كمی بيشتر فشار دهين موتور روشن شده و به هرحال به تعميرگاه رسانده می‌شود.
3. سنسور دور موتور: اگر از نوع مغناطيسی باشد (فشنگی دور موتور) در اثر گرم شدن بيش از حد مغناطيس ضعيف شده و سنسور كارآيی خود را از دست می‌دهد. اگر سنسور بيش از حد به اگزوز نزديد است به اين مورد شك كنيد. مخصوصا در تابستان كه روشن كردن كولر دمای زير كاپوت خودرو را چندين برابر می‌كند. اولين اتفاقی كه براثر خرابی اين سنسور پيش می‌آيد: ريپ زدن موتور، روشن نشدن هنگام استارت گرم (يعنی حدود ۲۰ تا ۳۰ دقيقه بعد از خاموش كردن موتور گرم در تابستان بخواهيم آنرا روشن كنيم). اگر سنسور كاملا معيوب باشد موتور هرگز روشن نخواهد شد و بايد بكسل شود.
4. سنسور اكسيژن: در اثر معيوب بودن اين سنسور چراغ عيب پشت آمپر روشن شده و راننده احساس می‌كند موتور بد كار می‌كند.
همچنين محركهايی در يك سيستم استاندارد وجود دارند عبارتند از:
1. انژكتورها (كه برروی مانيفولد هوا و در نزديكی سرسيلندر نصب می‌شود.)
2. كوئل خشك (كه برروی موتور در قسمت سرسيلندر يا حتی بدنه خودرو نصب می‌شود.)
3. محرك تنظيم دور آرام (كه متصل به دريچه گاز يا بروری مانيفولد هوا وصل می‌شود)
4. پمپ بنزين (درون باك بنزين يا در مسير لوله انتقال بنزين نصب می‌شود)
اين محركها (بجز كوئل خشك) همگی رفتار الكترومكانيكی دارند. يعنی در آنها عمل مكانيكی با استفاده از تحريك و فرمان الكتريكی انجام مي‌شود. حساسيت بيش از حد اين قطعات و بويژه ظرافت بکار رفته در طراحی و ساخت آنها، موجب شده تا بيش از هرچيز ديگری در معرض آسيب باشند. در نتيجه بيش از هر قطعه ديگری نيازمند رسيدگی هستند.

گرفتگی روزنه انژكتور همانطوريكه قبلا نيز توضيح دادم، ايراد مرسومی است. اما راه حل رفع آن بسيار ساده است. (رجوع كنيد به مطلب مورخ سوم خرداد ۸۳) به اين سادگيها انژكتور را عوض نكنيد، مگر آنكه سوخته باشد
*استفاده ازسنسورفشاردجرثقيل ها:
کمي اطلاعات دررابته با اين ماشين:جرثقيل ها دستگاههاي مفيدي هستند كه نقش مهمي را در جابجايي قطعات بازي مي كنندهمين وسيله اي كه تا اين اندازه مي تواند مفيد باشد اگر بدرستي مورد استفاده قرار تنگيرد مي تواند فاجعه به بار آورد رعايت نكات ايمني در همه حال ضروري است هم به هنگام بهره برداري از جرقيل و كار با آن كه خطرات بيشتري در كمين افرارد است وهم به هنگام تعمير و انجام بازرسي كه همان خطرات به گونه اي ديگر مي تواند گريبان تعمير كاران و استاد كاران را بگيرد
عدم آشنايي كارگران و استاد كاران با نكات علمي و فني جرثقيل باعث مي شود كه گاهي خطاهاي فاحشي را به هنگام كار و تعمير جرثقيل انجام مي دهند و جالب اين است كه اصلا هم فكر نمي كنند كارشان اشتباه است ! مثلا نبايد از سيم هاي فرسوده براي تعمير سيم جرثقيل استفاده شود ولي اين موضوع اصلا رعايت نمي شود . و يا روغنكاري سيمها كه شايد آنطور كه بايد و شايد مورد توجه قرار نمي گيرد و همين امر باعث زنگ زدگي خوردگي و سائيدگي سيم شده مي تواند باعث ختراتي مهيب شود. انتقال نيرو دراين ماشين ازطريق سنسورفشار وبوسيله فشار روغن انجام ميگيرد
جابجايي قانون ساده كار : يعني نيرو انتقال نقطه ديگربا سيال تحت فشار نقطه ازيك سيال.
قابل شدن فشرده incompressible fluid استفاده مي كنند يعني مايعي كه حداكثر چگالي خود را دارد . روغن يكي از سيالات غير قابل فشرده شدن است و براي استفاده در ماشين هاي هيدروليك و از جمله كرين هاي هيدروليك مناسب مي باشد . در يك سيستم ساده هيدروليك ، هنگاميكه پيستون فشاري را بر روي روغن اعمال مي كند ، روغن تمامي اين فشار وارده را به پيستون ديگري منتقل مي كند و باعث حركت دادن آن مي شود .

سنسور سرعت خودرو Vehicle Speed Sensor:
اين سنسور با داشتن يك پايه خروجي ميتواند بصورت پالس، اطلاعات مربوط به سرعت لحظه اي خودرو را به ECU ارسال كند. محل قرارگيري اين سنسور روي دياق ديفرانسيل است. داخل اين سنسور يك آهنرباي دائم و يك سيم پيچ وجود دارد و با سيم كيلومتر در ارتباط است. نحوه عملكرد اين سنسور بدين ترتيب است كه با چرخش سيم كيلومتر، پالس هايي به ECU مي فرستد. به كمك اين پالس ها ECU سرعت خودرو را محاسبه ميكند. لازم به ذكر است كه درجه كيلومتر و سرعت سنج در پژو همچنان با سيم كيلومتر كار ميكند.
سنسور دور موتور Engine Speed Sensor :
اين سنسور با داشتن دو پايه ارتباطي به ECU ميتواند بصورت امواج سينوسي، اطلاعات مربوطه به دور لحظه اي موتور را به ECU ارسال كند. اين سنسور كه وظيفه بسيار مهمي را بازي مي كند. انتهاي اين سنسور كه داراي يك آهنرباي دائم و يك سيم پيچ است با چرخ دنده هاي فلايويل دور موتور كه كمي جلوتر از فلايويل اصلي موتور است چند ميليمتر فاصله دارد. اين فلايويل ميتوانست شامل 60 دنده منظم باشد كه دو دندانه آن را برداشته اند. حين چرخش فلايويل هنگامي كه محل دو دندانه پاك شده به سر انتهايي سنسور رسيد ، دو پيستون هم كورس دقيقاً در نقطه مرگ بالا قرار دارند. 180 درجه پس از اين ، دو پيستون هم كورس ديگر هم به نقطه مرگ بالا ميرسند. نحوه عملكرد اين سنسور بدين صورت است كه با عبور هر دندانه از جلوي سنسور، يك پالس به ECU فرستاده ميشود. هنگامي كه دندانه هاي پاك شده به سر انتهايي سنسور رسيد ديگر پالسي ارسال نشده و ECU متوجه ميشود كه نقطه مرگ بالا فرا رسيده و بايد دستور پاشش سوخت و جرقه زني را صادر كند. دو دندانه پاك شده با احتساب 60 دندانه در 360 درجه،

گستره 12 درجه را شامل ميشوند. اين بدين معناست كه حداكثر آوانس استاتيكي دلكو 12 درجه ميتواند باشد.
استپ موتور Idling Regulation Step Motor:
وظيفه اصلي اين قطعه، روشن نگه داشتن خودرو در حالت دور آرام است. اين قطعه وظيفه بسيار مهمتري نيز دارد. هنگامي كه كولر را روشن ميكنيم، كمپرسور بار خود را روي موتور وارد ميكند. براي جبران آن، استپ موتور ژيگلور مربوطه را كمي به عقب تر مي كشد. تا خود به خود گاز كمي زياد شود. اگر سنسور ضربه نيز نصب شده بود استپ وظيفه گسترده تري داشت. در اين حالت استپ موتور بايد در هر لحظه سوزن ژيگلور مربوطه را طوري عقب و جلو مي كرد تا ضربه حس شده توسط سنسور ضربه ، ناشي از احتراق ناقص سوخت، به گونه مناسبي جبران شه و يا بهبود يابد. استپ موتور كار ساسات را نيز انجام ميدهد. در هنگامي كه خودرو سرد است سوزن آن طوري تنظيم ميشود كه خودرو با اولين استارت روشن شود. كار ديگر استپ موتور، تنظيم هواي مورد مصرف سيلندرها در زمان رها كردن گاز است. در خودروهايي كه فاقد اين سيستم هستند با رها كردن گاز، تنظيم سوخت و هوا به علت بسته شدن دريچه گاز به هم ميخورد و ديده ميشود كه به هنگام رها كردن گاز، خودرو به طور لحظه اي دود ميكند. اما در اين سيستم با وجود استپ موتور ديگر اين مشكل وجود ندارد. محل قرارگيري استپ موتور ، روي هوزينگ هواي ورودي است.
سنسور موقعيت دريچه گازThrottle Potentiometer :
اين سنسور كه در انتهاي دريچه گاز قرار دارد با اين دريچه كوپل شده است. اين سنسور شامل يك پتانسيومتر ساده است كه سر وسط آن با حركت دريچه گاز ، مي لغزد.
سنسور فشار هواي ورودي Inlet Manifold Pressure Sensor (MAP Sensor):
اين سنسور كه محل اصلي آن بر روي سيني فن است با يك شيلنگ به ابتداي دريچه هواي ورودي ارتباط دارد. و با هواي ورودي به اين دريچه در تماس مستقيم است. اين سنسور كه از نوع پيزوالكتريك است در واقع يك پتانسيومتر ساده است كه سر وسط آن با فشار هوا لغزيده، عقب و جلو رفته و كار ميكند. نقش اين سنسور از بعضي جهات بسيار مهم است. زيرا در شرايط مختلف فشار هوا(سطح دريا و يا كوهستان) متغير خواهد بود. اگر اين سنسور درست كار نكند ECU ديگر قادر نخواهد بود كه ميزان هواي ورودي را به درستي تعيين نمايد.
سنسور دماي هواي ورودي Inlet Air Termistor :
سنسور دماي هواي داراي ويژگي خاصي است كه بر مبناي آن ميتواند اطلاعات دماي هواي ورودي را به ECU برساند. اين سنسور در ابتداي دريچه هواي ورودي قرار دارد و با هواي ورودي اين دريچه در تماس مستقيم است. نقش اين سنسور از بعضي جهات بسيار مهم است زيرا در شرايط مختلف دمايي، وزن هواي موجود در يك حجم بخصوص، ثابت نيست. در دماي پايين چگالي هوا افزايش يافته و در دماي بالا كاهش مي يابد. پس اگر اين سنسور درست كار نكند ECU ديگر قادر نخواهد بود كه ميزان هواي ورودي را به درستي تعيين نمايد. گستره تغييرات مقاومت اين سنسور حدود 150 اهم تا 4 كيلو اهم است.
گرمكن هوزينگ دريچه گاز Throttle Housing Heater Resistor :
اين المنت گرم كننده كه يك مقاومت حرارتي از نوع PTC است در هوزينگ هواي ورودي و در كنار دريچه گاز نصب شده است. و بلافاصله پس از باز كردن سوئيچ شروع به كار ميكند. اين المنت براي گرم نمودن نسبي دريچه گاز و جلوگيري از يخ زدگي اين دريچه در روزهاي سرد و مرطوب بكار رفته و نهايتاً باعث جلوگيري از يخ زدگي دريچه گاز و منافذ هواي دور آرام ميشود. در ابتدا، جريان عبوري از المنت زياد است اما با افزايش دما مقاومت اين المنت افزايش يافته و جريان كمي از آن عبور ميكند. اما قطع نمي شود. لذا همواره اين دريچه و اين مسير گرم مي ماند. اهم گرمكن هوزينگ دريچه گاز در دماي معمولي حدود 12 اهم است. محل قرارگيري فيوز گرمكن در جعبه سياه رنگ داخل اتاق موتور سمت كمك فنر شاگرد است. فرق گرمكن كاربراتور با گرمكن سيستم انژكتوري اين است كه گرمكن كاربراتور براي گرم كردن نسبي مسير سوخت و هواي دور آرام به كار رفته اما گرمكن سيستم انژكتوري براي گرم كردن هوزينگ دريچه گاز به كار ميرود.
سنسور دماي آب رادياتور Colant Termistor :
سنسور دماي آب داراي ويژگي خاصي است كه بر مبناي آن ميتواند اطلاعات دماي آب رادياتور را به ECU برساند. وظيفه اين سنسور رسانيدن اطلاعات دماي آب رادياتور به ECU است. لذا زمان تحريك رله قطع كن كولر و متعاقب آن قطع كلاچ كولر در دماي 107 درجه سانتيگراد را اين سنسور به ECU خبر ميدهد.
سنسور دماسنج دیجیتال با نمایشگر کریستال مایع

مقاله ویژه این هفته به تشریح مدار و نحوه ساخت یک دماسنج ( ترمومتر ) دیجیتال مربوط می شود. این مدار دارای کاربرد و جذابیتهای فراوان می باشد و قابلیت ارائه به

عنوان پروژه دانشجویی و یا در در کنار مجموعه ای از وسایل دیگر با کمی چاشنی ابتکار می تواند طرحی جهت ارائه به جشنواره خوارزمی باشد.این مدار با دقت قابل قبولی دمای محیط را بر روی نمایشگر کریستال مایع ( در صورت تمایل می توانید از نمایشگر ال ای دی استفاده نمایید ) نشان می دهد. برای سنسور حسگر حرارت این مدار می توانید از آی سی S8100 استفاده نمایید که قابلیت اندازه گیری دماهایی بین -40 تا +100 درجه سانتیگراد را دارد. همچنین می توانید از دیود 1S1588 استفاده نمایید که در این صورت مدار شما قابلیت اندازه گیری دما از -20 تا +150 درجه سانتیگراد را دارا خواهد بود.
کلیه تصاویر در ابعاد بزرگ و واضح بر روی سیستم شما بارگزاری شده اند. برای مشاهده هر تصویر در ابعاد بزرگتر بر روی آن کلیک کنید.

نمایشگر کریستال مایع استفاده شده در این مدار و شکل پایه های آن
در این مدار آی سی ICL7136 به کار گرفته شده است که ولتاژ رسیده از دیود حسگر حرارت را را اندازه گیری می نماید.برای نمایش اطلاعات از یک نمایشگر کریستال مایع 3/5 رقم به شماره SP521PR استفاده شده است. که با ارزش ترین رقم آن تنها امکان نمایش عدد یک را دارد. در صورت نیاز می توانید با کمی تغییر در مدار از نمایشگرهای ال ای دی و نظیر آنها نیز استفاده نمایید. انرژی مصرفی آی سی ICL7136 بسیار اندک بوده به گونه ای که دماسنج دیجیتال شما می تواند حدود 3 ماه به صورت پیوسته تنها با یک باتری 9 ولت به خوبی دمای محیط را اندازه گیری نماید. توجه داشته باشد که برای آیسی و نمایشگر مدار حتماً از سوکت استفاده مایید.

شکل PCB ( نقشه مدارچاپی ) ترمومتر دیجیتال به صورت زیر است. دقت کنید که به خاطر واضح شدن نقشه تصویر بزرگتر از اندازه واقعی برد است. برای بدست آوردن اندازه واقعی می توانید اندازه آی سی را مبنای کار خود قرار دهید.

بررسي يك نمونه سنسور موقعيت زاويه اي مطلق

با توجه به شباهت موقعيت سنجي زاويه اي مطلق در تمام ايده ها سعي شد تا با ارائه يك نمونه صنعتي ، روش كلي اين موقعيت سنجي توضيح داده شود.

اين سنسور بر مبناي تکنولوژي CMOS عمل مي كند. کاربرد اصلي اين سنسور كنترل ميکروموتورها مي باشد. اين سنسور بر اساس اثرهال عمل مي کند.

چهار سنسورهال بر يک قطعه سيکيلن قرار گرفته اند. هر عنصر بخشي از ميدان مغناطيسي در صفحه سنسور را احساس مي كند. عناصر هال در چهار گوشه يک ديسک فرو مغناطيسي قرار گرفته اند و خروجيهاي X- Y را توليد مي کنند. براي هر محور وجوديک عنصر هال کافي است ولي با قراردادن 2 عنصر هال در هر محور، دقت افزايش و آفست کاهش مي يابد. ( از طريق اندازه گيري ولتاژ هاي تفاضلي) خروجي عناصر هال X1 - X2 - Y1-Y2 توسط يک مدار بهسازي شامل باياس، تقويت کننده و حذف کننده آفست و نيز پايدار سازي حرارتي پردازش مي شود.

خروجي خطي بين2V تا2.5V در ميدان به شدت 20mt) 200G) مي تواند به دست آيد. در صد غير خطي بودن سنسور کمتر از 0.1% است و هستيرزيس 0.03% مي باشد. ( تکرار پذيري خوب (
به دقت کمتر از 1 در رنج دمايي 60 تا 15 مي توانيم برسيم. در دماي پايدار دقت مي تواند بهتر0.2 مي باشد.

کاربرد اين سنسور در تعيين موقعيت زاويه اي يک محور چرخنده است. در اين مورد، يک آهنرباي دائمي بر محور موتور در بالاي سنسور قرارمي دهيم. اين آهنربا يک ميدان مغناطيسي موازي با سطح سنسور توليد مي کند. اين ميدان به عنوان يک واسطه غير تماس بين جهت محور و سنسور عمل مي کند.
معمولا قطر آهنربا1.5mm و ابعاد سنسور2 بعدي mm 1* 3 است.
يک آهنرباي حلقه اي که بر شفت قرارگرفته است و بر بالاي سنسور مي چرخد، نشان مي دهد.