بخشی از مقاله
چکیده
یکی از تجهیزات مهم و کاربردی در مباحث ابزار دقیق به منظور کالیبراسیون، دستگاه جعبه مقاومت است. هم چنین از این دستگاه در آزمایشگاه ها به منظور دستیابی به مقاومت دقیق برای اهداف آموزشی استفاده می شود. کاربرد ویژه ی این دستگاه بر روی شناورها در فرآیند کالیبراسیون دستگاه های الکترونیکی می باشد. به طور کلی جعبه مقاومت، جعبهای متشکل از مقاومتهای دقیق میباشد، که به پایانههای روی یک مدار وصل یا با آنها در تماس هستند، به طوری که با خارج کردن هر یک از این مقاومت ها از مدار یا اتصال کوتاه میتوان به مقاومت عددی مورد نظر دست یافت.
جعبه های مقاومت موجود در صنعت و آزمایشگاه ها از نوع کلید سلکتوری است . استفاده از آن ها دارای مشکلاتی هم چون ، سرعت عمل پایین، وزن بالا، بهره برداری دشوار و غیره است. هم چنین در بحث حفاظت، نمونه ی سلکتوری دارای IP پایینی است. در این مقاله با بهره گیری از برنامه نویسی یک میکروکنترلر به زبان basic و استفاده از قطعاتی مانند رله و دیکدر، راهکاری برای تغییر این دستگاه از حالت مکانیکی به الکترونیکی ارائه شده است. هم چنین مشکلات موجود در نمونه ی مکانیکی نیز رفع شده است و این دستگاه از درجه حفاظت بالاتری برخوردار خواهد بود.
-1 مقدمه
امروزه همگام با پیشرفت علم ، پیشرفت کلیه تجهیزات صنعتی نیز رو به افزایش است. پارامترهای مهم در هر ابزار صنعتی ، دقت و صحت است. با پیشرفت ادوات، تجهیزاتی که دقت و صحت این وسایل را اندازه می گیرند و در جهت افزایش دقت و صحت آنها گام برمی دارند نیز رو به ترقی است. یکی از مهم ترین و پرکاربرد ترین تجهیزات ابزار دقیق جعبه ی مقاومت است.
به طور کلی جعبه مقاومت، جعبهای از مقاومت های دقیق میباشد، که به پایانههای روی یک مدار وصل یا با آن ها در تماس هستند، به طوری که با خارج کردن هر یک از این مقاومت ها از مدار یا اتصال کوتاه کردنشان، می توان به مقاومت عددی مورد نظر دست یافت. از این دستگاه در صنعت و در فرآیند کالیبراسیون برای دست یابی سریع و دقیق به مقاومت مورد نظر استفاده می شود .
منظور از کالیبراسیون اندازهگیری و تعیین صحت وسیله اندازه گیری در مطابقت با مرجع تایید شده میباشد. به عنوان مثال در فرایند کالیبره کردن سنسور های مقاومتی - حرارتی و سیستم کنترلی PLC این دستگاه نقش عمده ای را ایفا می کند. به این صورت که برای کالیبره کردن این سنسورها باید مقاومت های متنوعی به سیستم اعمال شود و بازخورد آن در سیستم PLC محاسبه و تغییرات لازم انجام شود.
جعبه های مقاومت متداول که در صنایع و آزمایشگاه ها ، معمولا به صورت کلید سلکتوری است و عملکرد آن ها به علت وجود ثابی زمانی زیاد مکانیکی، به کندی انجام می شود. هم چنین به مرور زمان واستفاده ی مکرر از کلید ها دستگاه دچار مشکلات مکانیکی می شود. مشکل دیگر این دستگاه وزن بالای آن است و با توجه به دفعات استفاده ی زیاد از این دستگاه توسط کاربر، موجب کاهش کارایی می گردد.
جعبه مقاومت بر روی ادوات دریایی، یکی از مهم ترین تجهیزات الکتریکی به شمار می رود. از مهم ترین کاربردهای این دستگاه می توان به کالیبره کردن تجهیزات الکترونیکی و ابزار دقیق موجود بر روی شناورها اشاره کرد. یکی از پارامترهای مهم در بحث الکترونیک ، حفاظت الکترونیکی و یا IP1 است. بسیاری از تجهیزات الکترونیکی باید در طول مدت استفاده در مواجه شدن با آلایندهها، رطوبت و ضربه از خود مقاومت نشان می دهند. IP مشخصکنندهی این موضوع است که تا چه حد میتوان بدون در نظر گرفتن امنیت به مقاومت دستگاه اطمینان کرد.
درجه حفاظت در دریا برای ادوات دریایی IP68 است. این عدد به این معنا است که منفذهای کلیه تجهیزات در دریا باید مسدود شده باشد و از عبور گرد و غبار و رطوبت به درون دستگاه جلوگیری شود تا از بروز اختلال در آن جلوگیری به عمل آید. هم چنین دستگاه بایستی در برابر غوطه ور شدن در آب در زمان نامحدود حفاظت شده به صورتی که وقتی دستگاه در عمق معین از آب قرار می گیرد برای زمان نامحدود آب وارد دستگاه نشود. جعبه مقاومت فعلی در شناور ها این درجه از حفاظت را ندارند و به مرور زمان رطوبت و گرد و غبار بر روی آن ها تاثیر می گذارد.
جعبه مقاومت طراحی شده در این مقاله علی رغم دقت بالا و راحتی استفاده، دارای درجه حفاظت بسیار بالاتری نسبت به نمونه ی کلید سلکتوری آن است که بر روی خشکی و آب استفاده ی به مراتب بیشتر و مطمئن تری خواهد داشت. این دستگاه در درون شناور ها در کنار دیگر تجهیزات اندازه گیری الکتریکی همانند اهم متر، ولت متر، تست کننده ها و غیره قرار دارد و اهمیت به مراتب بیشتری نسبت به دیگر تجهیزات دارد. این دستگاه به مقاومت های استاندارد مجهز است که می توان از آن در شناسایی مقاومت های نامعلوم استفاده کرد. اما مهم ترین کاربرد این دستگاه، عمل کالیبراسیون تجهیزات الکترونیکی در شناور است.
یکی دیگر از تجهیزات مهم در شناور، آوو متر است. این دستگاه ترکیبی از اهم متر، ولت متر و آمپرمتر است. این دستگاه یک آشکار ساز به شمار می رود و به منظور تعیین ولتاژ، آمپر و یا مقاومت یک قسمت به کار می رود. به دلیل ساختار این دستگاه، به مرور زمان دقت سنجش آن کاسته می شود و دستگاه کارایی خود را ازدست می دهد. به منظور افزایش دقت این دستگاه، باید عمل کالیبراسیون روی آن انجام شود. این کار به وسیله ی دستگاه جعبه مقاومت انجام می شود. از دیگر وسایل مهم در شناورها می توان به تست کننده ها اشاره کرد.
یکی از مهم ترین تست کننده ها به منظور اندازه گیری مقاومت عایقی دستگاه meger نام دارد. مقاومت عایقی یکی از پارامتر های حفاظتی هر دستگاه است که در دریا برای هرشناور از اهمیت بالایی برخوردار است. مقاومت عایقی برای وسایلی مانند ترانس، موتورها، سیم ها و کابل ها و غیره باسیتی محاسبه شود. این دستگاه نیز در طول زمان های مشخص احتیاج به کالیبراسیون دارد که به وسیله ی جعبه مقاومت دقت اولیه ی آن بازیابی می شود.
-2 سنسورهای دمایی
یکی دیگر از تجهیزات مهم در شناورها، سنسورها هستند. سنسورها به منظور کنترل یک بخش و گرفتن بازخورد از وضعیت آن به کار می روند. به عنوان مثال دمای موتور، دمای سوخت، دمای آب شیرین و شور، دمای روغن وغیره در هرلحظه بایستی کنترل شود. در صورت خرابی یکی از سنسورها، اطلاعات غلط به اپراتور مربوطه ارسال خواهد شد و ممکن است خطرات جبران ناپذیری برای کشتی به بار بیاورد. برای جلوگیری از این امر همه ی سنسورها باسیتی در دوره های زمانی مشخص کالیبره شوند. در شکل - 2 - سیستم خنک کاری موتور نشان داده شده است.
در این مقاله الگوریتمی جهت طراحی نمونه ی دیجیتال دستگاه جعبه مقاومت ارائه شده که از مزیت های این دستگاه می توان به وزن کم، سرعت و دقت بالا در عین کاربری آسان اشاره کرد. اکثر سنسورهای دمایی به کار برده شده در شناورها از نوع RTD1 است. سنسورهای RTD از مقاومت و اعمال ولتاژ به منظور نشان دادن دما استفاده می کنند.
شیوه ی کار این سنسورها به این صورت است که نوعی فلز - پلاتین، نیکل،مس، آهن، سرامیک و غیره - در درون آن ها وجود دارد که در هر دما مقاومت مختلفی از خود نشان می دهد. - 14 - به منظور محاسبه ی مقاومت در این سنسورها بایستی مقدار افت ولتاژ آن را محاسبه کرد. با توجه به ثابت بودن مقدار جریان و به کمک قانون اهم، مقدار مقاومت سنسور محاسبه می شود. در این سنسورها پارامتری به نام ضربب دمایی مقاومت تعریف می شود که با نماد نمایش داده می شود. میانگین تغییر مقاومت سنسور بر درجه بر حسب سانتی گراد در ناحیه ی 1 تا 100 درجه سانتی گراد را نشان می دهد. مقدار این ضریب به صورت روابط - 1 - و - 2 - تعریف می شود. - - 13
