بخشی از مقاله
چکیده
دستگاه اندازگیری ارتعاشاتی که در اینجا ارائه شده است شتاب را اندازگیری کرده و نمودار آن را برحسب شتاب،جابجایی وسرعت رسم می کند.سنسور این دستگاه یک جرم فنر در ابعاد میکرومتری می باشد که با تغییر شتاب عکس العمل نشان می دهد، با استفاده از یک میکروکنترلر داده ها را به شتاب تبدیل می کنیم سپس به کامپیوتر ارسال می کنیم.این دستگاه می تواند در هر ثانیه 100 عدد شتاب را در دو راستا اندازگیری و رسم کند که البته هر راستا را بطور جداگانه می توان مورد بررسی قرار داد.یکی از مهمترین قابلیت های این دستگاه خروجی داده ها به نرم افزار اکسل جهت محاسبات بعدی می باشد. این قابلیت می تواند جهت کارهای آزمایشگاهی و ثبت داده های یک سیستم بسیار مفید باشد. واژه های کلیدی: دستگاه اندازگیری ارتعاشات، شتاب سنج، دستگاه اندازگیری
مقدمه
حرکت جلو و عقب که از یک ذره از یک جسم الاستیک که بطور معمول نتیجه انحراف حرکت یا جابجایی یک جسم از حالت تعادل است که نتیجه آن ایجاد نیرو جهت حفظ حالت تعادل خواهد بود .مهمترین دلایل مطالعه ارتعاشات به شرح زیر است. ارتعاشات باعث شکست و تسلیم شدن مواد در سازه های ساکن و متحرک می شود .کاهش ارتعاشات قطعات نصب شده روی ماشین ها و یک طراحی مناسب، مهار کردن ارتعاشات و استفاده سودمند از آن مانند : اسیلاتور از جنس کوارتز در کامپیوتر، افزایش بازده یک ماشین ، مانند دستگاه های مورد استفاده در آهنگری ، جوش و ریخته گری، شبیه سازی کردن زمین لرزه ها در مطالعات زمین شناسی و انجام مطالعه روی واکنش های هسته ای[1] دستگاه های اندازگیری ارتعاشات زیادی وجود دارد که هرکدام نمودار هایی را برای ارتعاشات رسم می کنند بعضی نمودار جابجایی نسبت به زمان وبعضی دیگر سرعت نسبت به زمان و یا شتاب نسبت به زمان را رسم می کنند البته گونه از وسایل اندازگیری طیف فرکانسی و... را در اختیار تکنسین یا محقق قرار می دهد.
سنسور شتاب
این سنسور به این گونه ایاست که از یک سیستم ارتعاشی جرم فنر در ابعاد میکرومتریِ تشکیل شده است - شکل . - 1 به جرم و قاب سیستم صفحه ای وصل شده است که خاصیت خازنی دارد.تغیییر در پالس خروجی را می توان با فرمول زیر به شتاب تبدیل کرد - شکل . - 1مشخصات این سنسور به این شرح است.سنسور شتاب دو محوره دریک چیپ با ابعاد 5*5*2mmاز نوع MEMS،دامنه اندازگیری ، قابلیت تحمل شوک 1000gو خطایِ 2 mg و قابلیت تنظیم فرکانس خروجی[2]
معادلات ارتعاشات:
دستگاه اندازگیریی که در اینجا ارائه شده از نمودار شتاب- زمان برای رسم ارتعاشات استفاده شده است که یکی از کاربردی ترین نمودار ها برای رسم ارتعاشات است چراکه براحتی می توان آن را به نمودار نیرو تبدیل کرد و علاوه بر تحلیل ارتعاشی ، تحلیل نیرویی را بروی مکانیزم ها یا سازه های مختلف انجام داد.شیوه ای که برای محاسبات شتاب در این دستگاه اندازگیری اتخاذ شده حل مسئله از طریق ضربه است چراکه با در نظر گرفتن هر شتاب اندازگیری شده توسط دستگاه بعنوان یک ضربه که به سیستم وارد می شود می توان معادلات را نوشته و دامنه دقیق جابجایی و سرعت را محاسبه کرد.اگر پاسخ ضربه های مختلف وارد بر سیستم را با هم جمع کنیم معادله کلی بدست می آیدو میزان میرایی و فرکانس طبیعی . حال با جایگزین کردن t=tj در معادله بدست آمده پاسخ سیستم در انتهای فاصله زمانی Wj را می توان به صورت زیر محاسبه کرد [3].
برای محاسبه با شمردن تعداد پیک ها تقسیم بر زمان نمونه برداری می توان فرکانس میرایی را اندازگیری کرد.با توجه به معادله که به کاهش لگاریتمی معروف است با داشتن فرکانس میرایی ، اندازه میرایی قابل محاسبه است در نتیجه بدست آوردن فرکانس طبیعی نیز در این وضعیت ممکن است.این اعداد که در ثانیه1 ثبت شده است و مربوط به ارتعاشات آزاد یک جرم که به یک سیم انعطاف پذیر وصل شده است می باشد - شکل 13. - 2 طول موج در بازه 1/5 ثانیه اتفاق افتاده است که فرکانس میرایی برابر خواهد بود با [4]:
نحوه برنامه سازی میکروکنترولر
برای انجام یک برنامه نویسی خوب باید تمام جوانب بهینه سازی نرم افزار و سخت افزاری جهت بالا بردن سرعت اجرای برنامه و کاهش مصرف انرژی و امنیت اطلاعات مورد نظر قرار گیرد.یکی از مهمترین قسمت از اجزای برنامه امنیت اطلاعات است که هیچ اطلاعاتی گم نشود ، اندازه متغییر ها درست انتخاب شود و رزلوشن حسگر مدنظر قرار گیرد . - شکل - 4
