whatsapp call admin

گزارش کار اموزی سنسورها

word قابل ویرایش
52 صفحه
11700 تومان
117,000 ریال – خرید و دانلود

مقدمه
بطور کلی موقعیت سنجی از روش های مختلف زیر قابل حصول است :
خازنی، جریان یورشی، نوری، مقاومتی، سونار، لیزری، پیزوالکتریک، القایی، مغناطیسی.
سنسور های مغناطیسی برای بیش از ۲۰۰۰سال است که در حال استفاده می باشند. کاربرد اخیر سنسورهای مغناطیسی در رهیابی یاناوبری(Navigation) می باشد.

سنسورهای مغناطیسی از آهنربای دائمی و یا آهنربای الکتریکیِ تولید شده از جریان ac و dc استفاده می کند. سنسورهای مغناطیسی ، بطور کلی ، بر میدان مغناطیسی عمل می کنند و ویژگیهای آنها تحت تاثیر میدان مغناطیسی تغییر می کند. از ویژگیهای این سنسورها غیر تماسی بودن (Noncontact) آنهاست. در آنها هیچ اتصال مکانیکی میان قسمت های متحرک و قسمت های ثابت وجود ندارد. این خاصیت منجر به افزایش طول عمر آنها شده است. علاوه بر این لغزش قسمت های متحرک بر هم، در دیگر سنسورها مثل پتانسیومتر باعث ایجاد نویز می شود، که این مشکل در سنسورهای مغناطیسی رفع شده است.

سنسورهای مغناطیسی به سبب ساختار مناسبی که دارند در محیط های آلوده، چرب و روغنی بخوبی عمل می کنند و به همین علت در اتومبیل و کاربرد های این چنینی بسیار مفید هستند.
سنسورهای مغناطیسی بر مبنای رنج میدان اعمالی بصورت زیر تقسیم بندی می شوند:
Low field : کمتر از ۱mG
Medium field : ما بین ۱mG و ۱۰G
High field : بالاتر از ۱۰G

جابجایی ( Displacement ) به معنی تغییر موقعیت است. سنسورهای جابحایی به دو نوع افزایشی ( Incremental ) و مطلق ( Absolute ) تقسیم می شوند. سنسور های افزایشی میزان تغییر بین موقعیت فعلی و قبلی را مشخص می کنند. چنانچه اطلاعات مربوط به موقعیت فعلی از دست برود، مثلا منبع تغذیه دستگاه قطع بشود، سیستم باید به مبدا خود منتقل شود.( reset شود.) در نوع مطلق موقعیت فعلی بدون نیاز به اطلاعات مربوط به موقعیت قبلی بدست می آید. نوع مطلق نیازی به انتقال به مرجع خود را ندارد. معمولا سنسورهای جابجایی مطلق را سنسورهای موقعیت ( Position sensor ) می نامند.

در این پروژه سعی شده است تا سنسورهای جابجایی ، موقعیت و مجاورتی ( Displacement , Position , Proximity ) ‌پوشش داده شود.
بطور کلی زمانی که بخواهیم کمیت های فیزیکی مانند جهت ، حضور یا عدم حضور ، جریان ، چرخش و زاویه را اندازه گیری کنیم و از سنسورهای مغناطیسی استفاده کنیم ، ابتدا بایستی تا این کمیت ها یک میدان مغناطیسی را بوجود آورند و یا تغییری در میدان مغناطیسی یا در خصوصیات مغناطیسی سنسور ایجاد نمایند و در نهایت سنسور این تغییر را احساس نموده و آنرا با یک مدار بهسازی به جریان یا ولتاژ مناسب تغییر دهیم.

در ادامه اصطلاحاتی جهت یادآوری بیان می شود:
شدت میدان مغناطیسی (Magnetic field intensity) : آنرا با H نمایش می دهند و نیرویی است که شار مغناطیسی را در ماده به حرکت در می آورد. به همین علت بدان نیروی مغناطیس کنندگی (Magnetizing force) نیز می گویند. واحد آن آمپر بر متر می باشد.

چگالی شار مغناطیسی (Magnetic flux density) : آنرا با B نمایش می دهند. میزان شار مغناطیسی است که در واحد سطح ماده توسط نیروی مغناطیس کنندگی بوجود آمده است. واحد آن نیوتن بر آمپر بر مترمربع می باشد.
نفوذپذیری مغناطیسی (Magnetic permeability) : آنرا با نمایش می دهند. توانایی و قابلیت ماده جهت نگهداشتن و عبور شار مغناطیسی است. در فضای آزاد
رابطه

بر قرار است که نفوذ پذیری مغناطیسی فضای آزاد است و برابر می باشد. درسایر مواد رابطه به شکل خواهد بود که و نفوذ پذیری مغناطیسی نسبی ماده می باشد.
هیسترزیس ( Hysteresis ) : پدیده ای است که در آن حالت سیستم وارون پذیر نمی باشد. در یک سنسور جابجایی یا موقعیت این پدیده باعث می شود تا مقدار خوانده شده در یک نقطه توسط سنسور هنگام رسیدن بدان از بالا و پایین تفاوت بکند. شکل زیر این پدیده را نشان می دهد.

هیسترزیس مغناطیسی (Magnetic hystresis) : زمانی که یک ماده فرومغناطیسی در یک میدان مغناطیسی متغیر قرار می گیرد به سبب عقب افتادگی چگالی شار (B) از نیروی مغناطیس کنندگی (H) ، این پدیده رخ می دهد.

اشباع مغناطیسی (Magnetic saturation) : حد بالای توانایی یک ماده جهت عبور شار مغناطیسی از خود است.

سنسورهای اثرهال (Hall Effect Sensors)
مقدمه
یک عنصر هال از لایه نازکی ماده هادی با اتصالات خروجی عمود بر مسیر شارش جریان ساخته شده است وقتی این عنصر تحت یک میدان مغناطیسی قرار می گیرد، ولتاژ خروجی متناسب با قدرت میدان مغناطیسی تولید می کند. این ولتاژ بسیار کوچک و در حدود میکرو ولت است. بنابراین استفاده از مدارات بهسازی ضروری است. اگر چه سنسور اثرهال، سنسور میدان مغناطیسی است ولی می تواند به عنوان جزء اصلی در بسیاری از انواع حسگرهای جریان، دما، فشار و موقعیت و … استفاده شود. در سنسورها، سنسور اثر هال میدانی را که کمیت فیزیکی تولید می کند و یا تغییر می دهد حس می کند.

ویژگیهای عمومی
ویژگیهای عمومی سنسورهای اثرهال به قرار زیر می باشند:
۱ – حالت جامد ؛ ۲ – عمر طولانی ؛ ۳ – عمل با سرعت بالا-پاسخ فرکانسی بالای ۱۰۰KHZ ؛ ۴ – عمل با ورودی ثابت (Zero Speed Sensor) ؛ ۵ – اجزای غیر متحرک ؛ ۶-ورودی و خروجی سازگار با سطح منطقیLogic Compatible input and output ؛ ۷ – بازه دمایی گسترده (-۴۰C ~ +150C) ؛ ۸ – عملکرد تکرار پذیرعالی Highly Repeatable Operation ؛ ۹ – یک عیب بزرگ این است که در این سیستمها پوشش مغناطیسی مناسب باید در نظرگرفته شود، چون وجود میدان های مغناطیسی دیگر باعث
می شود تا خطای زیادی در سیستم اتفاق افتد.

تاریخچه
اثرهال توسط دکتر ادوین هال (Edvin Hall) درسال ۱۸۷۹ در حالی کشف شد که او دانشجوی دکترای دانشگاه Johns Hopkins در بالتیمر(Baltimore) انگلیس بود.
هال درحال تحقیق بر تئوری جریان الکترون کلوین بود که دریافت زمانی که میدان یک آهنربا عمود بر سطح مستطیل نازکی از جنس طلا قرار گیرد که جریانی از آن عبور می کند، اختلاف پتانسیل الکتریکی در لبه های مخالف آن پدید می آید.

او دریافت که این ولتاژ متناسب با جریان عبوری از مدار و چگالی شار مغناطیسی عمود بر مدار است. اگر چه آزمایش هال موفقیت آمیز و صحیح بود ولی تا حدود ۷۰ سال پیش از کشف آن کاربردی خارج از قلمرو فیزیک تئوری برای آن بدست نیامد.

با ورود مواد نیمه هادی در دهه ۱۹۵۰ اثرهال اولین کاربرد عملی خود را بدست آورد. درسال ۱۹۶۵ Joe Maupin ,Everett Vorthman برای تولید یک سنسور حالت جامد کاربردی وکم هزینه از میان ایده های متفاوت اثرهال را انتخاب نمودند. علت این انتخاب جا دادن تمام این سنسور بر روی یک تراشه سیلیکن با هزینه کم و ابعاد کوچک بوده است این کشف مهم ورود اثر هال به دنیای عملی و پروکاربرد خود درجهان بود.

 

تئوری اثرهال
اگر یک ماده هادی یا نیمه هادی که حامل جریان الکتریکی است در یک میدان مغناطیسی به شدت B که عمود برجهت جریان عبوری به مقدار I می باشد قرار گیرد، ولتاژی به مقدار V در عرض هادی تولید می شود.

این خاصیت در مواد نیمه هادی دارای مقدار بیشتری نسبت به مواد دیگر است و از این خاصیت در قطعات اثرهال تجارتی استفاده میشود. ولتاژها به این علت پدید می آید که میدان مغناطیسی باعث می شود تا نیروی لرنتز برجریان عمل کند و توزیع آنرا برهم بزند[F=q(V´B)]. نهایتا حاملهای جریان مسیر منحنی را مطابق شکل بپیمایند
حاملهای جریان اضافی روی یک لبه قطعه ظاهر می شوند، ضمن اینکه در لبه مخالف کمبود حامل اتفاق می افتد. این عدم تعادل بار باعث ایجاد ولتاژ هال می شود، که تا زمانی که میدان مغناطیسی حضور داشته و جریان برقرار است باقی می ماند

برای یک قطعه نیمه هادی یا هادی مستطیل شکل با ضخامت t ولتاژهایV توسط رابطه زیر بدست می آید:
،
KH ضریب هال برای ماده مورد نظر است که بستگی به موبیلیته بار و مقاومت هادی دارد.
آنتیمونید ایریدیم ترکیبی است که در ساخت عنصر اثرهال استفاده می شود.

ولتاژهال در رنج در سیلیکن بوجود می آید و تقویت کننده برای آن حتمی است. سیلیکن اثر پیز و مقاومتی دارد و بنابراین براثر فشار مقاومت آن تغییر می کند. در یک سنسور اثر هال باید این خصوصیت را به حداقل رساند تا دقت و صحت اندازه گیری افزوده شود. این عمل با قرار دادن عنصر هال بریک IC برای به حداقل رساندن اثر فشار و با استفاده از چند عنصر هال انجام میشود. بطوری که بر هر یک از دو بازوی مجاور مدار پل یک عنصر هال قرار گیرد، در یکی جریان بر میدان مغاطیسی عمود است و ولتاژ هال ایجاد می شود و در دیگری جریان موازی با میدان مغناطیسی می باشد و ولتاژ هال ایجاد نمی‌شود. استفاده از ۴ عنصر هال نیز مرسوم می باشد

اساس سنسورهای اثرهال
عنصرهال، سنسور میدان مغناطیسی است. باتوجه به ویژگیهای ولتاژ خروجی این سنسور نیاز مندیک طبقه تقویت کننده و نیز جبران ساز حرارتی است. چنانچه از منبع تغذیه با ریپل فراوان استفاده کنیم وجود یک رگولاتور ولتاژ حتمی است.
رگولاتور ولتاژ باعث می شود تا جریان I ثابت باشد بنابراین ولتاژ هال تنها تابعی از شدت میدان مغناطیسی می باشد.
اگر میدان مغناطیسی وجود نداشته باشد ولتاژی تولید نمی شود. با وجود این اگر ولتاژ هر ترمینال اندازه گیری شود مقداری غیر ا ز صفر به ما خواهد داد. این ولتاژ که برای تمام ترمینال ها یکسان است با (CMV) Common Mode Voltage شناخته می‌شود. بنابراین تقویت کننده بکار گرفته شده می بایست یک تقویت کننده تفاضلی باشد تا تنها اختلاف پتانسیل را تقویت کند.

مطالبی اضافه در مورد مدارات بهسازی سنسورهای اثر هال
Applying Linear Output Hall Effect Transducers 715k
Current Sink and Outsource Interface for Solid State Sensors 367k
Interfacing Digital Hall Effect Sensors 114k
Interfacing the SS9 LOHET with Comparators and OP Amps 387k

سنسورهای هال دیجیتال
در این سنسورها وقتی بزرگی میدان مغناطیسی به اندازه مطلوبی رسید سنسور ON می شود و پس از اینکه بزرگی میدان از حد معینی کاهش یافت سنسور خاموش می شود. لذا در این سنسورها خروجی تقویت کننده تفاضلی را به مدار اشمیت تریگر می دهند تا این عمل را انجام دهد، برای جلوگیری از پرش های متوالی از تابع هسترزیس زیر استفاده می کنند.

سنسورهای آنالوگ
سنسورهای آنالوگ ولتاژ خروجی خود را متناسب با اندازه میدان مغناطیسی عمود بر سطح خود، تنظیم می کنند. با توجه به کمیت های اندازه گیری این ولتاژ می تواند مثبت یا منفی باشد. برای اینکه سنسورهای ولتاژ خروجی منفی تولید نکند و همواره خروجی تقویت کننده تفاضلی را با یک ولتاژ مثبت را پاس می کنند.

در شکل بالا توجه داریم که یک نقطه صفر وجود دارد که در آن ولتاژی تولید نمی شود . از ویژگیهای اثرهال نداشتن حالت اشباع است و نواحی اشباع در شکل مربوط به آپ امپ در سنسور اثر هال می باشد . معمولا خروجی تقویت کننده تفاضلی را به ترانزیستور پوش-پول می د هند.

سنسور آنالوگ اثر هال
سیستم های مغناطیسی
سنسور اثر هال درحقیقت بدین ترتیب عمل میکند که توسط یک سیستم مغناطیسی کمیت فیزیکی به میدان مغناطیسی تبدیل می شود. حال این میدان مغناطیسی توسط سنسور اثر هال حس می شود. بسیاری از کمیت های فیزیکی با حرکت یک آهنربا اندازه گیری می شوند.
مثلاً دما و فشار را می توان بوسیله انقباض و انبساط یک Bellows که به آهنربا متصل است اندازه گیری نمود.

روش های مختلفی جهت ایجاد میدان مغناطیسی وجود دارد.
Unipolar head-on mode *
در این حالت آهنربا نسبت به نقطه مرجع سنسور حرکت می کند.

همانطور که در شکل بالا دیده می شود منحنی تغییرات فاصله ومیدان مغناطیسی در این شکل آمده است (منحنی بدست آمده غیر خطی است) و دقت درحد متوسط است. مثلاً اگر یک سنسور اثرهال دیجیتالی را در نظر بگیریم در این حالت در فاصله أی که G1 حاصل می شود سوئیچ عمل می کند و On میشود و وقتی که فاصله به حدی رسید که G1 حاصل شود سوئیچ OFF میکند.
* Unipolar slide-by mode
در این حالت آهنربا در یک مسیر افقی نسبت به سنسور تغییر مکان می کند.

منحنی تغییرات مکان نسبت به میدان مغناطیسی بازهم غیر خطی است- دقت این روش کم است و لی حالت تقارنی کاملاً دیده می شود. مثلاً سنسور اثرهال دیجیتالی را در نظر بگیرید که در اثر میدان G1 روشن شده و در میدان G2 خاموش می شود وقتی آهنربا از سمت راست حرکت می کند و به موقعیت +D1 می رسد آنگاه سنسور عمل میکند. این حرکت ادامه می تواند داشته باشد تا به موقعیت –D2 برسد، در این هنگام سنسور آزاد می شود و به همین ترتیب.
* Bipolar Slide –By made
در این حالت از ۲ آهنربا که قطب S,N هر کدام بصورت ناهمنام در مجاورت هم قرار گرفته است استفاده می کنیم.

دقت در این روش درحد متوسط است- حالت تقارن وجود ندارد ولی می توان در بخش هایی، از خاصیت خطی منحنی استفاده نمود. اگر همان سنسور دیجیتالی قبلی را در نظر بگیریم در حرکت از راست به چپ وقتی که فاصله به D2 می رسد آنگاه سنسور عمل می کند و تا به مرحله D4 پیش می رود. بنابراین در یک حرکت پیوسته از راست به چپ سنسور در بخش شیب تند عمل می کند و در بخش شیب کند رها میکند. جهت حذف شیب تند در بخش مبدأ از یک تکنیک دیگر استفاده می شود. بدین ترتیب که در میان ایندو آهنربا فاصله معینی قرار می دهند.

این عمل بطور چشمگیری دقت را افزایش می دهد.
حالت دیگری نیز به کار می‌رود که در آن منحنی حاصل بصورت یک تابع پالس است. در این روش در میان دو آهنربا، آهنربای دیگری قرار می دهند که پهنای پالس متناسب با پهنای این آهنربا می باشد.

Bipolar Slide –By mode (ring magnet)
در این حالت از یک آهنربای حلقه استفاده می شود آهنربای حلقه ای یک قطعه آهنربای دیسک مانند است که قطب های آن در پیرامون آن قرار دارند. در شکل زیر آهنربای حلقه ای با دو جفت قطب نمایش داده می شود. به منحنی حاصل شیبه به یک منحنی سینوسی است. هرچه تعداد قطبهای آهنربای حلقه ای بیشتر باشد مقدار پیک حاصل در اندازه میدان کمتر خواهد بود. تعداد پالس های حاصل در این روش برابر با جفت قطبهای آهنربا می باشد. محدودیت در ساخت آهنربای حلقه ای با جفت قطبهای زیاد، محدودیت این روش محسوب می شود.

مقایسه ای از این سیستمها در زیر آمده است :

منظور از All حرکتهای چرخشی، پیوسته و رفت و برگشتی است.
هم اکنون به تشریح برخی از کاربرد های سنسورهای اثرهال می پردازیم .
سنسورهای موقعیت تشخیص پره ( Vane Operated Position Sensor)
این سنسورها گاهاً تحت عنوان سنسورهای پره شناخته می شوند و شامل یک آهنربا و یک سنسور اثرهال با خروجی دیجیتالی می باشند. شکل زیر این دو بخش را در یک بسته نشان میدهد.

این سنسور دارای یک فاصله هوایی میان آهنربا و سنسور اثرهال می باشد و توانایی موقعیت سنجی خطی و نیز موقعیت سنجی زاوایه ای را نیز دارد.
پره دایروی
سنسور موقعیت پیستون (Piston detection sensors)
در شکل مقابل روشی جهت موقعیت سنجی پیستون در یک سیلندر غیر آهنی داده شده است. درحالت نخست آهنربا هایی را در درون پیستون به گونه ای قرار می دهند تا توسط چند سنسور اثرهال با خروجی خطی دریافت شوند.

در حالت دوم از یک پیستون آهنی و آهنربا و سنسور اثرهال استفاده می شود. در این حالت نیاز است تا مشخصات سیستم مغناطیسی بطور مطلوبی در دسترس باشد.

برقراری های استفاده از اثرهال در این موقعیت سنجی به شرح زیر می باشد:
۱- ابعاد کوچک سنسورها ۲ – عدم نیاز به منبع قدرت خارجی برای آهنرباها۳ – رنج دمایی بزرگ از ۴۰c تا ۱۵۰c
4 – توانایی عمل در محیط کثیف و آلوده
برخی از نمونه ها
در این بخش برخی از سنسورهای شرکت Honeywell به همراه اطلاعات کلی آنها آمده است.
SS552MT Series Surface Mount Sensor 230k
SS49E/SS59ET Series Economical Linear Position Sensor 260k
RPN Series Hall-Effect Rotary Position Sensor 112k
GTN Series Hall-Effect Gear-Tooth Sensor 103k

SS 520 Series Dual Hall-effect Digital Position Sensor with speed and direction outputs 72k
SR 13/15 Series Hall Effect Sensor 247k
SS490 Series Miniature Ratiometric Linear Hall Effect Sensor 148k
103SR Series Analog Position Sensors 154k
103SR Series Digital Position Sensors 131k
2SSP Series Digital Position Sensors 124k
Analog Solid State Position Sensors 62k

Digital Solid State Position Sensors 73k
GT1 Series Hall Effect Gear Tooth Sensors 213k
SR3 Series Digital Position Sensors 126k
SS10 Series Digital Position Sensors 117k
SS40 Series Digital Position Sensors 97k
SS100 Series Digital Position Sensors 209k
SS400 Series Digital Position Sensors 238k

SS49/SS19 Series Analog Position Sensors 140k
SS94A Series Analog Position Sensors 126k
SS94B1 Series Analog Position Sensors 139k
SS490 Series Miniature Ratiometric Linear Sensors 551k
VX Series Solid State Basic Switches 222k
سنسورهای مگنتواستریکتیو ( Magnetostrictive sensors)

معـــــــرفی
تکنولوژی سنسورهای مگنتواستریکتیو از حدود سال ۱۹۷۰ میلادی توسط شرکت MTS TEMPOSONIC بدست آمده است. هم اکنون نیز تقریبا بخش عمده سنسورهای تولیدی با این تکنولوژی را این شرکت تهیه می کند.
سنسورهای مگنتو استریکتیو غیر تماسی و مطلق هستند. غیر تماسی بودن آ‌نها باعث عمر طولانی و عدم فرسودگی زود هنگام آنها می شود. وقتی یک سنسور تماسی مانند پتانسیومتر را بررسی کنیم متوجه می شویم که با حرکت لغزنده بر عنصر مقاومتی، لغزش های کوچکی رخ میدهد که عامل ایجاد نویز، هیسترزیس و عمر محدود آن می باشد. بنابراین با گذشت زمان و فرسوده شدن پتانسیومتر نسبت سیگنال به نویز کاهش می یابد و نیز می تواند نقاط مرده ای بر عنصر مقاومتی تولید شود، که تعویض عنصر سنسور را قطعی می کند.

سنسورهای مگنتواستریکتیو در دو مسیر متفاوت رشد کرده اند یکی بسوی سنسورهای هوشمند توانا در اندازه های کوچکی دومی بسوی سنسورهای ارزان قیمت طراحی شده جهت کاربردهای ویژه در صنایع.
تئـــــــــوری
Magnetostriction یک خاصیت مواد فرو مغناطیسی مانند آهن، نیکل و کبالت می باشد. وقتی این مواد در یک میدان مغناطیسی قرار می گیرند تغییر شکل و یا تغییر اندازه می دهند.
مواد مغناطیسی دارای مجموعه هایی با نام Domain می باشند که به تنهایی همانند یک آهنربای دائمی عمل می کنند و شامل تعداد زیادی اتم می باشند.

وقتی یک ماده فرو مغناطیسی، در میدان مغناطیسی قرار نگرفته باشد و به اصطلاح آهنربا نشده باشد، این حفره ها بطور دلخواه قرار گرفته اند. ولی در اثر حضور میدان مغناطیسی، حوزه ها منظم گشته و در یک جهت قرار می گیرند. بدین ترتیب خاصیت مغناطیسی حوزه ها تقویت شده و ماده از خود خواص مغناطیسی نشان میدهد. این ویژگی با خواص آلیاژ، شدت میدان مغناطیسی و شرایط گرم و سرد کردن در حین قالب گیری و ذوب کردن متناسب می باشد.
وقتی اسپین های الکترون بر اثر میدان مغناطیسی تغییر جهت دهند، برهم کنش بین اسپین الکترون و اوربیت منجر می شود تا انرژی الکترون تغییر کند. در نهایت ماده کش می آید تا الکترون ها در آخرین سطح انرژی به سطح انرژی کمتری رسیده و درحالت آرامش قرار گیرند.(پایداری)

مواد می توانند دارای خاصیت های باشند. وقتی دارای خاصیت PM باشند براثر اعمال مغناطیسی اندازه آنها بزرگتر می شود. خاصیت NM باعث کوچکتر شدن ماده در حضور میدان مغناطیسی می شود. مگنتو استریکتیو در عناصر پایه و آلیاژهای ساده تغییر اندازه های کوچکی را باعث می شود.
• Positive Magnetostriction (PM)

• Negetive Magnetostriction (NM)
عکس اثر مگنتواستریکتیو، اثر ویلاری می باشد.(Villary Effect) یعنی با اعمال فشار بریک ماده مگنتواستریکتیو خصوصیات مغناطیسی آن مانند نفوذپذیری مغناطیسی آن تغییر می کند.
وقتی یک میدان مغناطیسی محوری بر یک سیم مگنتو استریکتیو که جریانی از آن می گذرد اعمال می شود، در میدان مغناطیسی اعوجاجی براثر برهم کنش میدان مغناطیسی (مثلاً حاصل از یک آهنربای دایمی) و میدان مغناطیسی حاصل از عبور جریان الکتریکی بوجود می آید. جریان اعمالی را یک پالس با پهنای پالس کوچک( ۱ تا ۲ میکروثانیه) در نظر بگیریم.
در این حالت اثر پوستی کاملاً تاثیر گذار خواهد بود و باعث می گردد تا حداقل چگالی جریان از مرکز سیم عبور کند و حداکثر چگالی جریان از سطح سیم بگذرد. بنابراین شدت میدان مغناطیسی در سطح سیم بزرگتر است این امر اعوجاج سیم را افزایش می دهد. بنابراین این اعوجاج مکانیکی تبدیل به یک موج اولتراسونیک می شود و در طول سیم حرکت می کند. این موج با سرعت ۳۴۰ متر بر ثانیه در سیم حرکت می کند.

به این پدیده اثر وایدمن( Weidemann Effect ) می گویند .
بنابراین عبور جریان پالسی با عرض پالس کوچک از یک سیم مگنتو استریکتیو در حضور یک میدان مغناطیسی خارجی باعث اعوجاجی در میدان مغناطیسی آهنربا شده و این اعوجاج بوسیله امواج اولتراسونیک تغییر شکل سیم را سبب می شود.
نحوه عملکرد موقعیت سنج
این موقعیت سنج دارای یک آهنربا است که به قسمت متحرک دستگاه وصل می شود. سیمی نیز که بوسیله پوششی محافظت می شود به بخش ثابت دستگاه متصل است.

موقعیت سنج بدین ترتیب عمل می کند که با جاری شدن پالس جریان در سیم، شمارنده ای شروع به شمارش می کند. پالس جریان در محلی که آهنربای متصل به جسم قرار دارد یک موج اولتراسونیک تولید می کند. (اثرو ایدمن) این موج در طول سیم عبور می کند تا بوسیله یک محرک (pick-up) دریافت شود و در این هنگام به سبب ولتاژ تولید شده در بخش محرک (pick-up) تایمر متوقف می شود. زمان سپری شده توسط تایمر نشاندهنده موقعیت آهنربا می باشد. از آنجاییکه موج صوتی در جهت مخالف نیز می تواند حرکت کند، برای جلوگیری از برگشت موج از یک دامپر(Damper) استفاده می کنیم تا انرژی آنرا جذب کند.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 11700 تومان در 52 صفحه
117,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد