وبلاگ

 در این ویدیوی دو قسمتی، ما قصد داریم شما را با اندازه گیری جریان توسط سنسورهای فشار تفاضلی آشنا کنیم. در قسسمت دوم این ویدیو درباره پروسه چک کردن دقت خروجی یک ترنسمیتر جریان فشار تفاضلی صحبت خواهیم کرد و به شما آموزش خواهیم داد در صورت اضطرار چگونه آن را مجددا کالیبره کنید.

قبل از شروع، خلاصه ای از دو ویدیو “توضیحات ترنسمیترهای فشار تفاضلی“ را برای شما شرح میدهیم.

کالیبره شدن سنسور چیست و چرا اهمیت دارد؟ در این ویدیو تمرکز بحث ما بر روی کالیبراسیون ترنسمیتر جریان می باشد. ولی اجازه بدید که ابتدا مطالب مهمی را بازنگری کنیم.

ما می خواهیم اصطلاحات مربوط به تنظیمات  Range و Span و “zero و Span” را تعریف کنیم. و بعد از آن توضیح خواهیم داد که یک ترنسمیتر فشار تفاضلی چگونه استفاده می شود. برای اندازه گیری میزان جریان حجمی، توضیح داده خواهد شد که چرا در اندازه گیری جریان، با ترنسمیتر فشار تفاضلی به یک استخراج کننده ریشه مربعی نیاز است.

می گوییم یک ابزار کالیبره است وقتی که خروجی آن در ارتباط با یک ورودی خاص در محدوده خاصی قرار میگیرد. به بیان دیگر، کالیبراسیون ابزار یک پروسه است که در آن ابزار به ازای رسیدن به رنج خروجی مورد نظر به ازای ورودی مشخص تنظیم شده باشد. به عنوان مثال، خروجی نوع جریان یک ترنسمیتر جریان یا فلو، برای یک رنج جریان حجمی 30 گالن بر دقیقه تا 100 گالن بر دقیقه کالیبره شده است وقتی که ترنسمیتر خروجی جریان 4 میلی آمپر را برای 30 گالن در دقیقه و جریان 20 میلی آمپر را برای 100 گالن در دقیقه تولید کند و همچنین برای 65 گالن در دقیقه جریانی معادل 12 میلی آمپر را تولید خواهد کرد.

ورودی span  در یک ابزار به سادگی مقدار رنج پایین تر و یا LRV است و همین طور مقدار رنج بالاتر را URV می نامند. برای مثال میزان رنج ورودی span برای 30 گالن بر دقیقه تا 100 گالن بر دقیقه برابر 70 گالن بر دقیقه است. اسامی “zero” و “span” نام هایی برای تنظیمات در کالیبره کردن یک ابزار هستند.  راه های زیادی برای تنظیم zero  و span وجود دارد. برای مثال، تنظیمات فیزیکی مثلا با یک پتانسیو متر و یا تنظیم نرم افزاری با با یک پوش باتون.

یک روش مشترک برای اندازه گیری جریان استفاده از ترنسمیترهای جریان تفاضلی است. ترنسمیترهای فشار تفاضلی اغلب، به عنوان ترنسمیترهای DELTA P نام برده میشوند که از طریق انسداد در یک صفحه سوراخ یا دیافراگم قرار گرفته است. صفحه دیافراگم با تغییر جریان در لوله ، افت فشار دیفرانسیل متفاوتی را در سطح آن ایجاد می کند. متاسفانه، فشار تفاضلی درون دیافراگم با خود جریان متناسب نیست بلکه با  مربع آن متناسب است. برای همین است که در کاربردهایی نظیر این، ما به استخراج ریشه مربع نیاز داریم. در بعضی از مواقع تابع ریشه مربع در ترنسمیتر تعبیه شده است و گاهی مواقع هم یک استخراج کننده ریشه مربع، یک ابزار جداگانه است که به خروجی ترنسمیتر متصل است.

به یاد می آورید که قبلا گفتیم فشار تفاضلی با مربع جریان متناسب است؟  در حقیقت، رنج جریان حجمی مستقیما با ریشه مربع فشار تفاضلی متناسب است. احتمالا قبلا این معادله دیدید که در آن Q رنج جریان و DELTA P فشار تفاضلی بین دیافراگم است. اجازه بدید کمی ریاضیان انجام بدیم و ببینیم چه اتفاقی خواهد افتاد.

طبق معادله، رنج جریانی برابر با 90 درصد، فشار تفاضلی معادل 81 درصد را تولید می کند. در اینجا راهی وجود دارد که رنج جریان نسبت مستقیمی از فشار تفاضلی باشد و آن از طریق بیرون انداختن ریشه مربع از معادله است. یک استخراج کننده ریشه مربع این تابع را عملیاتی خواهد کرد. ممکن است هنوز اندکی ابهام داشته باشد که با دیدن بخش دوم ویدیو بر طرف خواهد شد.

خلاصه ای بر آنچه گفته شد:

• یک ابزار هنگامی کالیبره است که خروجی مربوط به ورودی متناظر با رنج ورودی مشخص شده باشد.
• ورودی SPAN در یک ابزار به سادگی برابر مقدار رنج پایین تر است و به همین ترتیب URV برابر  مقدار  رنج  بالاتر است.
• مقدار zero و span اسامی تنظیمات انجام شده به ازای ابزار کالیبره شده هستند.
• یک روش معمول برای اندازه گیری جریان، استفاده از ترنسمیترهای تفاضلی فشار از طریق عبور دادن از دیافراگم است.
• فشار تفاضلی در یک صفحه دیافراگم با مربع رنج جریان حجمی متناسب است، بنابراین ما به یک استخراج کننده ریشه مریع نیاز داریم.

Video Transcript:

Previously, we discussed what an Encoder is and how it can be implemented in your application. In this video, we are going to discuss the various types of encoders and which encoder may be used for which function.

There are many types of encoders but they basically fall into two main sensing techniques. Those being: Linear and Rotary. Within those categories, there are differing encoder measurement types such as absolute and incremental. There are also various electromechanical technologies such as magnetic, optical, inductive, capacitive, and laser, to name a few. There is a plethora of information regarding Encoders and it may seem hard to wrap your head arounded. Descriptions like rotary or linear, optical and magnetic, absolute and incremental. We touch on a few basics to help you understand what’s what and why.

Let’s first break these categories down a little and explain a couple of the many configurations. First, the Linear Encoder uses a transducer to measure the distance between two points. These encoders can use a rod or a cable that is run between the encoder transducer and the object that will be measured for movement.

As the object moves, the transducer’s data collected from the rod or cable, creates an output signal that is linear to the object’s movement. As the distance is measured, the Linear Encoder uses this information to determine the position of the object. An example of where a Linear Encoder may be used is for a CNC milling machine where precise movement measurements are required for accuracy in manufacturing. Linear Encoders can be “Absolute” or “Incremental” measurements. We will touch on Absolute and Incremental measurements a little later.

A Rotary Encoder collects data and provides feedback based on the rotation of an object or in other words, a rotating device. Rotary Encoders are sometimes called Shaft Encoders. This encoder type can convert an object’s angular position or motion based on the rotation of the shaft, depending on the measurement type used.

“Absolute Rotary Encoders” can measure “angular” positions while Incremental can measure things such as distance, speed, and position. Rotary Encoders are employed in a wide variety of application areas such as computer input devices like mice and trackballs as well as robotics. Rotary or Shaft encoders, as previously stated, may be “Absolute” or “Incremental”.

The next encoder, which is a “Position” Encoder, is used to determine the mechanical position of an object. This mechanical position is an “absolute” position. They may also be used to determine a change in position between the encoder and object as well. The change in position in relation to the object and encoder would be an incremental change. Position Encoders are widely used in the industrial arena for sensing the position of tooling and multi-axis positioning. The Position Encoder can also be Absolute or Incremental.

“Optical” Encoders interpret data in pulses of light which can then be used to determine such things as position, direction, and velocity. The shaft rotates a disc with opaque segments that represent a particular pattern. These encoders can determine movement of an object for “rotary” or “shaft” applications while determining exact position in “linear” functions. Optical encoders are used in various applications such as printers, CNC milling machines, and robotics. Again, these encoders may be Absolute or Incremental.

After explaining the main groups, you may be seeing a pattern. All the encoders basically do the same thing, produce an electrical signal which can then be translated to position, speed, angle, etc. Now that we have broken down the main groups, let’s discuss the difference between Absolute and Incremental measurements.

To discuss the difference between absolute and incremental measurements, we will use the Rotary Encoder type as an example. In a Rotary “Absolute” measurement type encoder, a slotted disc on a shaft is used in conjunction with a stationary pickup device. When the shaft rotates, a unique code pattern is produced. This means that each position of the shaft has a pattern and this pattern is used to determine the exact position. If the power to the encoder was lost and the shaft was rotated, when power is resumed, the encoder will record the absolute position as demonstrated by the unique pattern transmitted by the disc and received by the pickup. This type of measurement is preferred in applications requiring a great degree of certainty such as when safety is a primary concern. Because the encoder knows, at all times, its definitive position based on the unique pattern produced.

Absolute measurement encoders can be single turn or multi turn. “Single turn” encoders are used for measurements of short distance while “multi-turn” would be more suitable for longer distances and more complex positioning requirements.

For incremental measure encoders, the output signal is created each time that the shaft rotates a measured amount. That output signal is then interpreted based on the number of signals per revolution.

The incremental encoder begins its count at zero when powered on. Unlike the absolute encoder, there are no safeguards regarding the position. Because the incremental encoder begins its count at zero in startup or power disruption, it is necessary to determine a reference point for all tasks requiring positioning.

In the previous video, when describing the use of an encoder for the purpose of counts, that example is a good example of an incremental encoder. Assume that the power has not been disrupted and you have turned on the conveyor, and placed the machine in setup mode. As the encoder is turning the controller is receiving counts. Let’s say the count range is 0 to 10000. This is an incremental encoder so the absolute position is not known, we just know that a full revolution of the shaft registers a count of 10000.

We’ll place the object on the conveyor and, as soon as the entrance photo-eye sensor detects the object,

the current encoder count is captured. Let’s say that number is 5232. We will then capture the count with the object exiting and being detected by the exit photo-eye. We’ll say that the number is 6311.

So, to determine the count of the full travel, we will subtract 5232 from 6311 and determine that the object travel is 1079 counts. By this example, it is obvious that we do not know the absolute location of the object, we just know that the travel count from the entrance to exit is 1079. That doesn’t tell us that the object is three inches from the exit, just entering, etc. we just know that the object will enter, a count will be captured, and the object will exit and again, the count captured. In the event that we did not see the object exiting within the allowable travel count, plus or minus a deadband, the machine will fault and the process will stop. There are many, many encoder variations out there and we could go on for hours about the varying types.

Hopefully, we have given you a basic understanding of what’s out there

and when you may want to choose one particular type over the other.

کنترلر دما و رطوبت در اصل یک سنسور حساس به دما در کنار تشخیص سطح رطوبت محیط می باشد. این سیستم به گونه ای طراحی شده است که می ‌تواند دما را در کنار رطوبت تحت کنترل داشته باشد. این کنترل همزمان دما و رطوبت برای برخی از شرایط خاص و یا موارد صنعتی به جهت نگهداری کالاها و یا حیوانات اهلی الزامی می باشد. در واقع در برخی از موارد شاهد آن هستیم که به جهت دستیابی به نتیجه ی مطلوب در یک فرایند صنعتی نیاز به سطح دمایی خاص در رطوبتی مشخص داریم. این نیاز تا جایی مهم است که در صورت به هم خوردن تعادل مورد نظر میان رطوبت و دما احتمال خرابی، فساد و یا از دست رفتن فرآیند صنعتی وجود دارد.

در موارد کلاسیک، کنترل های حاکم بر دما و رطوبت به صورت جداگانه صورت می گرفته است. در این حال نیاز به یک سیستم مرکزی بوده تا بتواند تعادل مورد نیاز میان دما و رطوبت را تولید کند. کنترلر دما و رطوبت تفکر جذابی است که در همین سال ‌های اخیر با توسعه ی توانمندی های نرم افزاری توانسته است به خوبی نیازهای این دست از صنایع را بر طرف نماید. شما در کنترلر دما و رطوبت، کنترل هر دو فاکتور را همزمان و از طریق تنها یک سیستم کنترلی در اختیار دارید. البته باید این نکته را در نظر داشته باشید که کنترلر دما و رطوبت به جهت محیط های بسته طراحی شده است و نمی توان از این سنسورها برای محیط های باز استفاده نمود.

سنسور رطوبت چگونه کار میکند؟

همانطوریکه اشاره شد سنسورهای رطوبت نسبی (موی یال اسب یا نایلونها) با تغییر مقدار رطوبت موجود در هوا تغییر طول (افزایش طول با افزون رطوبت و کاهش طول با کاهش رطوبت) می دهند. و اگر از یک طرف، تحت کشش نیروی یک فنر ظریف قرار بگیرند، دائماً به آنها نیرویی بصورت کششی وارد می شود که با یک پیچ تنظیم ،دامنه تغییرات آن از صفر تا صد درصد رطوبت قابل تنظیم می باشد . حرکت سنسور با یک اهرم مکانیکی به یک میکروسوئیچ منتقل شده و میکروسوئیچ را تغییر وضعیت می دهد که می توان آن را در سیستم های رطوبت زن و یا سیستم های رطوبت گیر بکار برد و تدریجاً حرکت آن را به یک مقاومت متغییر (رئوستا) منتقل نمود.

مکان هایی که ملزم به خرید کنترلر دما و رطوبت هستند

همان طور که گفتیم در برخی از فرآیندهای صنعتی و یا خدماتی نیاز به تعادل همیشگی میان دما و رطوبت وجود دارد. از این رو در این موارد، هر صنعتگری سعی در ایجاد یک سیستم کنترلی در محیط مورد نظر خود خواهد بود. در ساده ترین و شاید ابتدایی ترین روش می توان این فرآیند کنترلی را به شکل دستی و آن هم با رصد دائمی دما و رطوبت انجام داد. در این حالت که هنوز هم در بسیاری از موارد شاهد آن هستیم، احتمال خطای انسانی بسیار زیادی وجود دارد. خطایی که می ‌تواند با اندک اغماضی موجب خسارت های مالی و جانی بسیار زیادی باشد.

کنترلر دما و رطوبت سیستم جذابی است که در عین سادگی، کم حجمی و هزینه ی منطقی می تواند به راحتی در تمامی ساعات شبانه روز هر فضایی را تحت کنترل خود داشته باشد. از صنایع علاقه مند به استفاده از کنترلر دما و رطوبت می توان به موارد زیر اشاره کرد.

• مرغداری ها: شرایط زیستی مرغ با انسان متفاوت است. اگر چه در حالت محلی می توان به شرایط زیست بدون دغدغه های مرغ ها توجه خاصی نداشت، اما در فضای صنعتی یعنی همان مرغداری ها شرایط به کلی فرق می‌ کند. کیفیت هوای مرغداری ها به شدت بر سلامت مرغ ها تأثیرگذار است. به گونه ای که اگر در یک مرغداری شرایط استاندارد محیط رعایت نشود، به زودی شاهد افزایش بیماری‌ های تنفسی، هاضمه و… در مرغ ها خواهیم بود. تعادل در دما و رطوبت یکی از فاکتورهای مهم در نگهداری حیوانات به خصوص مرغ می باشد. کنترلر دما و رطوبت به خوبی می تواند از عهده ی برقراری این تعادل برآید.

• یخچال ها و سردخانه ها: یخچال های صنعتی و یا سردخانه ها شرایط کاملا متفاوتی از محیط درون یخچال خانه ی شما را تجربه می کنند. البته در همان یخچال خانگی شما هم، باید یک تعادل منطقی میان دما و رطوبت وجود داشته باشد. اما در یخچال های صنعتی هدف نگهداری مواد غذایی در مدت طولانی است به گونه ای که سطح کیفی مواد غذایی آسیب نبیند. برای رسیدن به چنین هدفی باید دو فاکتور دما و رطوبت را در کنار هم داشته باشیم. در نظر داشته باشید که رطوبت می تواند علاوه بر جلوگیری از خشکی محصولات در حال انجماد، در پخش یکنواخت سرمای داخل سردخانه ها تاثیرگذار باشد.

• فروشگاه های مواد غذایی: همه ی مواد غذایی همراه با اطلاعاتی که در آن ذکر شده است، در شرایط نگهداری خود نیاز به دما و رطوبت مشخصی دارند. در یک فروشگاه بزرگ مواد غذایی نمی توان تمامی مواد غذایی را در کنار هم و تحت یک شرایط محیطی نگهداری کرد. از طرفی انبار این فروشگاه نیز باید به نوعی این تفکیک را در نظر گرفته باشد. خرید کنترلر دما و رطوبت به خوبی می تواند این اهمیت را در یک فروشگاه مواد غذایی نهادینه کند.

• بیمارستان ها: شرایط مطلوب زیستی بیمار، در کنار برخی از تجهیزات خاص بیمارستانی و حتی شرایط حاکم بر نگهداری داروها همگی به نوعی تحت تاثیر دما و رطوبت در کنار یکدیگر هستند. البته در موارد ذکر شده شاهد شرایط متنوعی از تناسب دما و رطوبت هستیم ولی به هر صورت می توان با به کارگیری کنترلر دما و رطوبت به خوبی شرایط حاکم بر فضاهای متنوع بیمارستانی را تحت نظارت مطلوبی قرار داد.

• موارد دیگر: موزه ‌ها، آزمایشگاه ‌ها، اتاق سرور، هتل ها و حتی مهدکودک ها از دیگر مکان هایی هستند که به جهت شرایط حاکم بر آنها علاقه به خرید کنترلر دما و رطوبت دارند.

حال که به طورمختصر با کنترل کننده های رطوبت و دما آشنا شدیم، کنترل دما و رطوبت دوتک را به شما معرفی خواهیم کرد:

• دارای سرمایش و گرمایش
• دارای آلارم محدود کننده
• دارای تنظیمات زمانی برای کنرل خروجی و سنسور
• تصحیح سنسور
• تشخیص خطای سنسور
• دارای حالت کنترل دستی
• دارای پروتکل ارتباطی :RS485 مدباس
• همراه سنسور رطوبت و دما

مقدمه:

هدف این طلب آشنایی مخاطب با فرآیند کنترل دما در خطوط تولید و نهایتا آشنایی با انواع کنترل و نحوه استفاده آنها خواهد بود. برای پیشبرد هر چه بهتر این موضوع از تعاریف و مفاهیم اولیه آغاز خواهیم کرد و به بخش های کاربردی خواهیم رسید.

1. سنسورهای دما
   1. انواع سنسورهای دما و کاربردهای آن : RTD، NTC، PTC، ترموکوپل
   1. نحوه انتخاب سنسور
   1. مقایسه سنسورها

سنسور دما

انواع سنسورهای دما و کاربردهای آن

این سنسور دما و حرارت را اندازه گیری به سیگنال های الکترونیکی قابل تشخیص برای تجهیزات کنترلی تبدیل میکند. سنسورهای دما به دلیل گستردگی در کاربرد انواع مختلفی دارند:

1. RTD: خروجی این نوع سنسور از جنس مقاومت می باشد، یعنی واحد اندازه گیری آن اهم است. RTD ها جزو سنسورهای فعال هستند یا active هستند. یعنی برای اینکه خروجی داشته باشند نیاز به ولتاژ تحریک و یا تغذیه دارند.
2. انواع RTD:  PT-100، PT-500، PT-1000،…  

رنج کلی سنسورهای RTD بین 640+ ~199.9- درجه سانیتگراد است. که به ازای هر دمایی مقاومتی را نشان میدهد. بسته به نوع ساخت و سازنده آن انواع RTD و PT درون کران فوق قرار میگیرند. نوع PT ها بر حسب مقاومتی که نشان میدهند، متفاوت می شود. برای مثال PT-100 در دمای  0 درجه سانتی گراد 100 اهم را نشان میدهد و pt-1000 در دمای 0 درجه سانتی گراد مقاومت 1000 اهم را نشان میدهد.

• طبقه بندی RTDها: دو نوع کلاس بندی برای RTD ها وجود دارد:

کلاس آلفا : α و کلاس بتا: β

α= 0.015+0.002t

β= 0.3+0.005t

در دمای 0 درجه سانتیگراد در کلاس α به میزان 0.015 ± خطا خواهیم داشت و در همین دما در کلاس β میزان  0.3 ± خطا خواهیم داشت. هر چه دما بیشتر شود، بازه خطا نیز بیشتر می شود و این بدان معناست که کلاس α دقت بیشتری خواهیم داشت.

• نوع سیم بندی RTD: سه دسته مختلف وجود دارد: دوسیم، سه سیم، چهار سیم. دو سیم کمترین میزان دقت را دارد و چهار سیم بیشترین میزان دقت. و معمولا از سه سیم آن استفاده می شود. اختلاف دقت به علت میزان توزیع مقاومت در بین سیم ها است، در سه سیم دو تا از سیم ها یک رنگ دارند و یک سیم هم رنگ مجزا. دو سیم که رنگ یکسان دارند از یک جا انشعاب گرفته شده اند. نوع سیگنال های RTD ها آنالوگ است.

بدنه این نوع سنسورها از ترمول و غلاف است که بسته به نوع محیط مورد استفاده ظاهر آن عوض می گردد.  بدنه ها نیز معمولا دو مدل هستند: هدمونت که کلگی دارد وو نوع اینزرتی که مدادی شکل است.

1. سنسورهای NTC  و PTC:
2. NTC و یا Negative Temperature Coefficient: این دسته از سنسورها جزء سنسورهای اکتیو هستند، با افزایش دما با توجه به ضریب منفی داده شده خروجی کاهش پیدا میکند.
3. PTC و یا Positive Temperature Coefficient: با افزایش دما با توجه به ضریب مثبت تعریف شده با افزایش دما خروجی نیز افزایش پیدا میکند.

در رابطه به رفتار خطی و یا غیرخطی سنسورها، سازندگان تمایل به خطی بودن آن دارند، ولی دربسیاری از موارد این اتفاق فقط در بازه از دما اتفاق می افتد.

این نوع از سنسورها نیز خروجی مقاومت دارند.

1. ترموکوپل: این سنسورها جز دسته پسیو هستند . خروجی آنها از جنس میلی ولت می باشد. این نوع از سنسورها از دو نوع فلز ساخته می شوند که در یک نقطه به بکدیگر متصل شده اند و وقتی دما افزایش و یا کاهش پیدا می کند، خروجی آنها بر حسب میلی ولت تغییر میکند. این نوع از سنسور های تیپ های مختلفی دارند: K, J, I, R, T,…. معروف ترین آنها تیپ K  می باشد که رنج دمای آنها بین 200- ~1370+ درجه سانتیگراد است. تشخیص نوع سنسورها از طریق مولتی مترها امکان پذیر است. بسته به اینکه در مجاورت دما مقاومت و یا mv در خروجی آنها قابل اندازه گیری باشد می توان نوع آن را تشخیص داد. باز هم برای ترموکوپل ها بنا بر شرکت سازنده ،رنج دمای قابل اندازه گیری، متفاوت می باشد ولی درون بازه استاندارد تعریف شده برای هر تیپ است.

در هنگام نصب ترموکوپل باید دقت شود چرا که جا به جا بستن سیم های سنسور سبب نشان دادن خروجی دارای خطا می شود. اگر این سیم ها جا به جا بسته شوند به عنوان مثل در دمای 100 در جه سانتی گراد به جای نشان دادن 4.7+ ، عدد 4.7- نمایش داده خواهد شد.

همچنین بنا به جا و کاربرد های مختلف، تیپ های مختلفی استفاده می شود. این تیپ ها در رنج های قابل اندازه گیری متفاوت هستند. برای مثال تیپ J  تا 750+ درجه سانتی گراد و تیپ N  از200- ~1300+ درجه سانتیگراد  و R از 0- ~1400+  درجه سانتیگراد قابل استفاده هستند.

آلیاژ استفاده شده در سیم ها نیکل-کرم و نیکل آلومینیوم است.

نحوه انتخاب سنسور:

رنج و دقت اندازه گیری دما تعیین کننده انتخاب نوع سنسور است. برای مثال در دمای   میتوان از RTD و تیپ T و یا تیپ K، و … استفاده کرد. ولی وقتی مطرح می شود که دقت اندازه گیری 2.5 و یا 3 درجه سانتی گراد باشد گزینه ترموکوپل حذف خواهد شد چون ترموکوپل ها بازه بزرگی از دما را اندازه گیری میکنند، به مراتب خطای بیشتری نیز دارند. بازه اندازه گیری آنها بین 200- ~ 1300+ درجه سانتیگراد می باشد.

مقایسه سنسورها:

RTD رفتار قابل اطمینان و همچنین رفتار خطی با دقت مناسب دارند. ولی لخت و کند هستند. و سرعت انتقال پایینی دارند. چون اکتیو هستند و نیاز به ولتاژ تحریک دارند، پروسه کند تر پیش میرود. برعکس ترموکوپل ها چون ذاتی هستند، سرعت انتقال بالاتر و دقت پایین تری دارند.

در برخی از کنترلر های دما مثل ED6 در هانیانگ حتما باید نوع ورودی را مشخص کرد. مثلا RTD و یا ترموکوپل. همچنین کد روی هر محصول نوع سنسور را مشخص میکند برای مثال در هانیانگ ED6-FPMA حرف نشان دهنده نوع کنترل دو نقطه ای یا روشن و خاموش است (رله ) و P نشان دهنده نوع سنسور     PT-100 است و یا ED6-PKMA حرف P نشان دهنده نوع کنترل پروپوشنال و K نشان دهنده ترموکوپل تیپ K است. بنابراین، برخی از ترموستات ها نیاز به تعیین نوع سنسور دارند ولی برخی هستند که قابلیت اتصال به چندین نوع را دارند که به آنها MULTI INPUT گفته می شود. دقت داشته باشید که این به معنای چند ورودی بودن کنترلر نیست، بلکه به معنای قابلیت استفاده چند نوع سنسور در ورودی است.

انواع انکودر:

پیش­تر در رابطه با انکودر و اینکه چطور می­تواند در کاربردهای مختلف پیاده سازی شود بحث کردیم.

در این ویدیو شما را با انواع انکودر و همچنین کاربردهای آن برنامه های مختلف را توضیح خواهیم داد.

انواع دسته بندی انکودر:

انکدرها دسته بندی های مختلفی دارند ولی از نظر تکنولوژی حسگر به دو مدل تفسیم میشوند:

1. دورانی یا Rotary Encoder
2. 2-     خطی و یا Linear Encoder

همچنین از نظر نوع اندازه گیری  هر یک به دو دسته دیگر زیر شاخه می شوند:

1. مطلق یا Absolute
2. افزایشی یا Incremental

و نهایتا از نظر دسته بندی های تکنولوژی الکترومکانیکال به صورت زیر دسته بندی می شوند:

1. مغناطیسی(Magnetic)
2. نوری(Optical)
3. القایی (Inductive)
4. خازنی(Capacitive)
5. لیزری(Laser)

اطلاعات گسترده در رابطه با انواع انکدر وجود دارد که برای جلوگیری از پیچیدگی به همین موارد بسنده می کنیم. توصیفاتی مانند دورانی یا خطی ، نوری و مغناطیسی ، مطلق و افزایشی. برای درک بیشتر این مفاهیم  اینکه چه هستند و چرا استفاده می شوند به بیان چند اصل می پردازیم.

ابتدا این دسته بندی را خورد کرده و در رابطه با چند پیکربندی مختلف صحبت خواهیم کرد.

انکودر خطی:

انکدرهای خطی از یک ترندیوسر برای اندازهگیری بین دونقطه استفاده می­کنند. همین طور، از میله و یا کابل که بین ترندویسر انکدر و جسم برای اندازهگیری حرکت استفاده میکنند. همچنان که مشاهده میکنید با حرکت وقتی جسم حرکت میکند، ترنسدویسر اطلاعات را از طریق میله و یا کابل جمع آوری میکند و سیگنال خروجی را که شامل حرکت خطی جسم است را ایجاد میکند. همانطور که فاصله اندازه گیری میشود، انکدر خطی این اطلاعات را برای مشخص شدن موقعیت جسم استفاده می کند.  یکی از کاربردهای آن استفاده در ماشین آلات فرز CNC  است که دقت اندازه گیری حرکت برای دقت در ساخت مهم است. انکدرهای خطی میتوانند مطلق و یا افزایشی باشند. در ادامه به بررسی این دو نوع خواهیم پرداخت.

انکودرهای دورانی:

انکدرهای دورانی،  بر اساس چرخش هدف و یا به عبارت دیگر چرخش تجهیز، اطلاعات را جمع آوری و فیدبک را مهیا میکنند. تولید و ارسال میکند. این نوع از انکدر ها را بعضا انکدرهای شفت دار نیز می نامند. این انکدر ها می توانند موقعیت و یا حرکت زاویه ای هدف را به چرخش شفت بر اساس نوع استفاده شده، تبدیل کنند.

انکدر مطلق می تواند موقعیت زاویه ای را اندازه گیری کند. در حالی که انکدر افزایشی میتواند فاصله، سرعت و موقعیت خطی را اندازه گیری کند. این انکدر های کاربردهای مختلفی در زمینه های کامپیوتر و رباتیک دارند. انکدرهای دورانی در تنوع گسترده برای کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار میگیرند، مانند دستکاه های ورودی کامپیوتر نظیر ماوس، گوی جستجو و همچنین رباتیک.

انکدرهای دورانی همانطور که قبلا هم گفته شد می توانند: مطلق و یا افزایشی باشند.

انکودر موقعیت:

این انکدر برای موقعیت مکانیکی یک جسم مورد استفاده قرار میگیرد. این نوع از انکدرهای یکی از انواع انکدرهای مطلق هستند.  همچنین از آنها ممکن است به عنوان تغییرات موقعیت بین جسم و انکدر نیز استفاده شود. تغییرات در موقعیت یک جسم و انکدر یک تغییر افزایشی خواهد بود. انکدرهای موقعیت کاربرد گسترده ای در صنعت دارند به ویژه در اندازهگیری موقعیت ابزارآلات و موقعیت دستگاه های چند محور.

انکودر نوری:

انکدرهای نوری اطلاعات را از طریق پالس های نوری تفسیر می کنند که برای تشخیص موقعیت، جهت و سرعت مورد استفاده قرار میگیرد. شفت یک دیسک را با بخشهای مات  (opaque segments)که یک الگوی خاص را نشان می دهند می چرخاند. این انکدرها می توانند هنگام تعیین موقعیت دقیق در توابع “خطی” ، حرکت یک جسم را برای کاربردهای “چرخشی” یا “شفت” تعیین کنند. انکدرهای نوری در کاربردهای مختلفی مانند چاپگرها ، فرزهای CNC و رباتیک ها مورد استفاده قرار می گیرند. باز هم ، این انکدر ها ممکن است مطلق یا افزایشی باشند.

بعد از توضیحح گروه ها اصلی، ممکن است مدل های دیگری ها نیز مشاهده کنید. اساسا تمام انکدرها یک کار مشابه انجام می دهند، یک سیگنال الکتریکی تولید میکنند که به موقعیت، سرعت و یا سرعت زاویه ای و غیره تبدیل می­شود.

انکودرهای مطلق و افزایشی:  

اکنون که گروههای اصلی را تجزیه کرده ایم ، بیایید روی تفاوت بین اندازه گیری های مطلق و افزایشی را بحث کنیم. برای مقایسه این دو از یک انکدر دورانی استفاده کرده ایم.

انکودرمطلق:

در انکودر مطلق از یک دیسک شکافدار روی یک شفت همراه  با اتصال به یک نگه دارنده ثابت استفاده می شود. هنگامی که شقت چرخش میکند، یک الگوی کد منحصر به فرد تولید میشود. این بدان معناست که هر موقعیت از شقت یک الگو ارد و این الگو برای مشخص شدن دقیق موقعیت مورد استفاده قرار میگیرد. اگر تغذیه انکدر قطع شود و شفت چرخیده شود، وقتی تغذیه مجددا متصل گردد، انکدر موقعیت مطلق را ثبت خواهد کرد، همانطور که توسط الگوی منحصر به فرد دیسک منتقل شده و توسط نگهدارنده نشان داده می شود. این نوع اندازه گیری در کاربردهایی که به درجه اطمینان بالایی نیاز دارند مانند مواردی که ایمنی یک نگرانی اصلی است، پیشنهاد داده میشود. چرا که انکدر درتمامی لحظات میداند موقعیت قطعی اش بر اساس الگوی واحد تولید شده است.

اندازه گیری مطلق می تواند به دو صورت باشد:

1. Single turn
2. Multi turn

نوع اول برای اندازه گیری در فواصل کوچک استفاده میشود. نوع دوم برای فواصل طولانی تر و همچنین سیستم های پیچیده تر استفاده خواهد شد.

انکودرهای افزایشی:

برای اندازه گیری انکدرهای افزایشی، سیگنال خروجی هر باری که شفت میچرخد یک مقدار اندازه گیری شده را ایجاد میکند. سپس آن سیگنال خروجی بر اساس تعداد سیگنالهای هر دور تحلیل می شود. انکدر افزایشی با روشن شدن شمارش خود را از صفر شروع می کند. از آنجا که انکدر افزایشی در هنگام راه اندازی یا قطع برق شمارش خود را از صفر آغاز می کند ، تعیین یک نقطه مرجع برای همه کارهایی که نیاز به موقعیت دارند لازم است.

مثال:

در ویدیوی قبلی استفاده از یک انکدر را به منظور شمارش  شرح دادیم و این مثال برای درک بهتر از انکدر های افزایشی بسایر مناسب است.

فرض کنید که برق قطع نشده باشد و شما نوار نقاله را روشن کرده و دستگاه را در حالت راه اندازی قرار داده اید. به محض اینکه انکدر روشن شود، کنترل کننده شمارش را دریافت میکند. رنج اندازه را بین 0 تا 10 هزار در نظر میگیریم. این یک انکدر افزایشی است بنابراین موقعیت مطلق مشخص نیست، ما تنها میدانیم که یک دور کامل از شفت مقدار ده هزار را ثبت می کند. جسم را روی نوار نقاله قرار میدهیم به محض اینکه سنسور چشم ورودی جسم را تشخیص دهد، موقعیت اندازهگیری شده فعلی انکدر نیز ثبت خواهد شد. این عدد 5232 در نظر گرفته شده است. سپس هنگامی که جسم در حال خارج شدن است، با سنسور چشم خروجی مجددا موقعیت انکدر خوانده میشود. این عدد نیز برابر 6311 خواهد بود. بنابراین برای شمارش یک سیر کامل، مقدار 5232 را از 6311 کم میکنیم و مشخص می وشد میزان مسافت رفته شده جسم برابر با 1079 خواهد بود. با استفاده از این مثال ، بدیهی است که ما مکان مطلق و دقیق جسم را نمی دانیم ، فقط می دانیم که میزان مسافت از ورودی تا خروجی 1079 است. این به ما نمی گوید که برای مثال جسم 3 اینچ از خروجی فاصله دارد، فقط وارد می شود و غیره. ما فقط می دانیم، جسم وار می شود، یک شمارش انجام و جسم خارج و مجددا شمارش اندازه گیری میشود. در مواقعی که ، درصورتی که شاهد خروج جسم در تعداد مجاز حرکت به اضافه یا منهای یک deadband  نباشیم ، دستگاه خطا می کند و روند متوقف می شود.

انکدرهای بسیار بسیار متفاوت وجود دارند که ما می توانیم ساعت ها راجع به آن صحبت کنیم. امیدواریم توانسته باشیم مطالب پایه ای برای زمانی بخواهید یکی از انواع آن را انتخاب کنید، در اختیارتان قرار داده باشیم.

هانیانگ یکی از برندهای معتبر در ارائه انکودر می باشد که مدل های HE40B / HE50B را شامل میشود.

برای مشاهده انکودر هانیانگ روی لینک زیر کلیک نمایید.

مشاهده انکودرهای هانیانگ

موضوع:  حسگرهای هوشمند برای هر چالش[1]:

مزایای تکنولوژی حسگرهای لیزری برای کابردهای تصحیح خطاهای پیچیده

خلاصه مطلب:

تصحیح سریع و قابل اعتماد برای اطمینان از حصول توان عملیاتی بدون از بین بردن کیفیت آن، امری ضروی به شمار می رود. بررسی های دستی کیفیت معمولا خسته کننده و مستعد خطا هستند و همچنین سیستم های بصری پیچیده نیز گران قیمت و زمان بر برای پیاده سازی هستند. در همین حال، اغلب راه حل های سنسوری برای موارد پیچیده نیاز به سنسورهای متعددی دارند. اگرچه، ممکن است همیشه اینطور نباشد.

به لطف پیشرفت تکنولوژی اندازهگیری لیزری، اکنون سنسورها می توانند در اهداف اندازهگیری چالش بر انگیزتری استفاده شوند نظیر: هدف های شفاف، بازتابنده و کنتراست[1] کم و همچنین می توان چندین وظیفه بررسی را با یک سنسور انجام داد. بعلاوه، از طریق اتصال IO-link، ردیابی عملکرد سنسور، تشخیص نتایج بررسی و حتی پیش بینی نیاز به تعمیراتی مانند تمیز کردن لنز قبل از خرب شدن سنسور آسان تر خواهد بود.

این مقاله توضیح می­دهد چگونه پیشرفت تکنولوژی اندازهگیری لیزری و استفاده از اتصال IO-link،  بررسی سیستم های پیچیده را آسان تر، قابل اطمینان تر و ارزان تر کرده است.

تشخیص حالت دوگانه: فاصله و شدت نور

به طور سنتی، سنسورهای لیزری، فقط برای اندازه­گیری ­فاصله استفاده می­شدند که عمدتا یا از تکنولوژی سه گوش­سازی لیزر و یا زمان نقطه گریز استفاده می­کردند. اکنون، برخی از سنسورهای لیزری اندازهگیری نه تنها فاصله بلکه می­توانند شدت نور (که ما آن را حالت دوگانه می نامیم) را نیز اندازهگیری کنند. این بدان معناست که سنسور نه تنها می­تواند زمانی که هدف در یک فاصله مشخص وجود دارد، بلکه زمانی که مقدار مشخصی از نور را به گیرنده باز می­گرداند را نیز تشخیص دهد. در حالی که تصویرگر CMOS ( فن آوری اساسی استفاده شده در پشت این حالت دوگانه) جدید نیست، اکنون تولید کنندگان سنسور از این فنآوری برای گشودن قفل توانایی سنسورها در ارائه چندگانه اطلاعات مانند فاصله و یا شدت نور در یک سنسور استفاده می­کنند.

بررسی­های بیشتر با تجهیزات کمتر:

یکی از علت­های مقرون به صرفه بودن سنسورهای دوگانه این است که به کاربران اجازه می­دهد چندین شرایط را با یک سنسور بررسی کنند. در استفاده اخیر، در صنعت تولید الکترونیک،  از یک سنسور فاصله لیزری با حالت دوگانه برای تصحیح خطاهای تراشه های مدار مجتمع در نوار استفاده شد.

تصحی خطا برای این کاربرد نیز به شرایط زیر دارد:

1. آیا تراشه مدار وجود دارد؟ این با اندازه فاصله تعیین می شود. در صورت عدم وجود تراشه ، فاصله بین سنسور و هدف بسیار زیاد خواهد بود.
2. آیا در هر پاکت بیش از یک تراشه وجود دارد؟ این نیز با فاصله تعیین می شود. اگر تراشه دوم در بالای تراشه اول قرار گیرد ، فاصله بین سنسور و هدف بسیار کم خواهد بود.
3. 3-    3. تراشه با کدام سمت خوددر پاکت قرار گرفته است؟ این با کنتراست تعیین می شود زیرا یک طرف تراشه نسبت به طرف دیگر رنگ تیره تری دارد. اگر سمت تاریک تراشه رو به بالا باشد ، شدت بازگشت نور به گیرنده سنسور کمتر است.

از طریق روش­های سنتی برای تشخیص این فرآیند نیاز به دو سنسور داریم: یکی برای تشخیص تغییرات فاصله و دیگری برای تشخیص تغییرات در کتراست. از طریق یک سنسور دوگانه می­توان سه حالت را تشخیص داد: حالت نبود تراشه، دوتایی شدن آن و همچنین پشت و رو شدن آن در پاکت.

اندازه گیری قابل اعتماد و تشخیص اهداف چالش برانگیز:

علاوه بر امکان بررسی و تشخیص های بیشتر از طریق یک سنسور حالت دوگانه، این سنسورها همچنین می­توانند وجود اهدافی را که سایر سنسورها مبتنی بر لیزر و LED برای آن ساخته شده اند نظیر اهداف بازتابنده و یا واضح را نیز تشخیص دهند. از آنجایی که آنها فاصله را اندازه­گیری میکنند، سنسورهای لیزری برای کاربردهایی با کتراست کم جایی که بقیه سنسورها به مشکل برخورد میکنند نیز ایده آل هستند نظیر : تشخیص آج لاستیک در صنعت خودروسازی. سنسورهای هوشمند کوچکترین نوری که به گیرنده می­رسد را نیز تشخیص می­دهند برای مثال زمانی که اهداف تاریک را تشخیص می­دهند. این سنسور به طور خودکار تنظیمات نوردهی خود را برای افزایش بیشتر و سیگنال قوی تر تنظیم می کند.

صرفه جویی در هزینه:

استفاده از سنسورهای هوشمند و قدرتمندتر به تولیدکنندگان این امکان را می دهد تا مسائل بیشتری را با تجهیزات کمتری حل کنند و هزینه های پیشین و طولانی مدت نگهداری سنسورهای اضافی را کاهش دهند. با استفاده از این دستگاه های چند منظوره ، تولیدکنندگان می توانند در مدل های سنسورهای کمتری استاندارد سازی کنند ، این امر همچنین باعث کاهش هزینه های موجودی و ساده سازی آموزش اپراتورها می شود.

ارتباطات IO-Link:

فناوری مهم دیگری که می تواند به صرفه جویی در وقت و هزینه در برنامه های کنترل کیفیت کمک کند ، ارتباطات IO-Link است. IO-Link امکان تبادل دو جهته اطلاعات را برای سنسورهایی که از IO-Link پشتیبانی می کنند و به یک master متصل هستند را فراهم می­کند. با ارتباطات IO-Link می توان به داده های سنسور در زمان واقعی دسترسی پیدا کرد و برای تجزیه و تحلیل طولانی مدت وارد آن شد. این اجازه می دهد تا فرآیندهای کنترل کیفیت در زمان واقعی کنترل و بر اساس داده های ذخیره شده در طول زمان بهینه شوند. مزایای کلیدی آن شامل مانیتور کردن و عیب یای از راه دور در زمان واقعی، پیش بینی تعمیرات و جایگزینی خودکار تجهیزات است.

مانیتور از راه دور و تشخیص در زمان واقعی:

IO-Link از طریق هر سنسور به کاربران امکان مشاهده خطاها و وضعیت سالم بودن را می دهد. این بدان معناست که کاربران می توانند نه تنها کاری که سنسور انجام می دهد بلکه نحوه عملکرد را نیز بررسی کنند. علاوه بر این ، تشخیص در زمان واقعی به کاربران این امکان را می دهد تا بدون خاموش شدن خط یا دستگاه ، هنگامی که سنسور خراب است آسانتر تشخیص داده و مشکل را تشخیص دهند. به عنوان مثال ، با استفاده از IO-Link ، کاربران می توانند به سرعت دقیقاً دلیل خرابی شرایط بررسی را شناسایی کنند ، که به حل سریعتر مشکلات کمک می کند. نرخ عبور / عدم موفقیت در بررسی را می توان با گذشت زمان پیگیری کرد تا بهترین اقدام را تعیین کند.

علاوه بر این ، عملکرد کشف با IO-Link نشان می دهد که کدام سنسور نیاز به توجه دارد ، به ویژه در جایی که بسیاری از سنسورها با هم گروه شده اند. در مثالی که در تصویر زیر وجود دارد ، چندین سنسور در یک فضای محدود وجود دارد که تعیین اینکه کدام سنسور نیاز به تمیز کردن دارد را دشوار می کند. عملکرد کشف اجازه می دهد تا سنسور مشکل ساز پررنگ تر شود ، شناسایی و رسیدگی سریع به مسئله را آسان می کند و از کار افتادگی برنامه ریزی نشده می کاهد.

پیش بینی تعمیرات:

ارتباط IO-Link همچنین می تواند برای پیش بینی های تعمیرات و نگهداری استفاده شود. به عنوان مثال ، کاهش بهره اضافی سنسور به دلیل تجمع گرده ها ، می تواند عملکرد سنسور را با گذشت زمان تحت تأثیر قرار دهد. با استفاده از IO-Link ، به اپراتورها می توان هشدار داده شود که  قبل از خرابی سنسورها تمیز شوند.  علاوه براین، با استفاده از IO-Link، اپراتورها میتوانند زمان اجرا و عملیات سنسور را ردیابی کنند برای تخمین زدن اینکه چه زمانی یک سنسور نیاز به تعمیر و یا تعویض در جدل زمانبندی شده تعمیرات به آن رسیدگی کنند.

تعویض خودکار آسان:

وقتی یک تجهیز نیر به تعویض دارد، قابلیت ذخیره اطلاعات IO-Link امکان تغییر مجدد خودکار پارامتر را فراهم می کند (این قابلیت به عنوان تعویض خودکار دستگاه یا ADR نیز شناخته می شود). کاربران می توانند مقادیر پارامتر سنسور موجود را برای جایگزینی یکپارچه به سنسور جایگزین وارد کنند ، و دستگاه جدید را در اسرع وقت فعال و راه اندازی کند.

نتیجه گیری:

به طور کلی ، استفاده از سنسورهای هوشمند با حالت دوگانه و ارتباطات IO-Link می تواند به حل برنامه های تصحیح خطا با قابلیت اطمینان بیشتر و دستگاه های کمتر کمک کند. همچنین انتخاب سنسورهای هوشمند به مدیران کارخانه امکان می دهد تا فرآیندهای بررسی کیفیت خود را بر اساس داده های خود دستگاه ها بهینه کنند.

[1] Contrast

سنسور تشخیص رنگ چیست(RGB)؟

با پیشرفت علم و تکنولوژی، سنسورها جایگاه مهمی در صنعت بدست آورده اند. یکی از سنسورهای مورد توجه اتوماسیون صنعتی و برخی خطوط تولید سنسور تشخیص رنگ می باشد. مدار این سنسورها براساس نورهای پایه(اصلی) و الکترونیک دیجیتال طراحی شده اند.

حسگرهای تشخیص رنگ از روش سه رنگه معمولی برای تشخیص رنگ استفاده میکنند.

آنها رنگهای پایه(اصلی) را (سبز- آبی-قرمز) درون اشیا امتحان کرده و قدرت هریک از از رنگهای تشکیل دهنده  شی را محاسبه کرده و با مقدار ارزش رنگی ذخیره شده در خود سیستم مقایسه میکند اگر مقدار ارزش رنگی محاسبه شده نزدیک مقدار مرجع (reference) با محاسبه ی tolerance بود یک سوییچ خاص فعال میشود. در واقع این مدارها میتوانند هشت رنگ آبی، قرمز، سبز(رنگهای اولیه)زرد، فیروزه ای، بنفش (رنگهای ثانویه)و سیاه وسفید را تشخیص دهند .

اجزا سنسورهای تشخیص رنگ و نحوه قرار گرفتن آنها:

اجزایی که نورها را از محیط اطراف جذب می کنند باید در جلو سنسور قرار گرفته و ثابت شوند به همین جهت این حسگرها در ابتدا برای جذب بهتر نور از سه عدسی همگرا(کوژ) تشکیل شده اند این عدسی ها در مقابل هر کدام از LDRها وجود دارند در واقع این عدسی ها باعث می شود که نور تابیده شده توسط محیط به طور متمرکز به LDRها برسد و باعث میشود حساسیت LDRها افزایش یابد. بعد از عدسی ها فیلتر های شیشه ای اشعه های نوری در مقابل LDRها قرار میگیرند. این فیلترها نیز باعث می شوند که نورهای خاصی به LDRها برسند. به ترتیب رنگهای آبی سبز قرمزدر مقابلLDR1-LDR2-LDR3 نصب شده است.
وقتی نورهایی که از اشیا ساطع می شوند روی قطعه مناسب می افتد فیلترهای شیشه ای مربوط به رنگها مشخص میکنند که کدامیک از LDRها باید فعال(تریگل)شوند.

معرفی سنسور رنگ EB-S11

• ساخته شده با تکنولوژی RGB به همراه دو مد قابل تنظیم: رنگ یا رنگ + روشنایی
• دارای دو نقطه تنظیم، سایز کوچک و عملکرد آسان
• دقت بالا، خاصیت مقاومت در برابر ویبره
• فاصله تشخیص از 20 تا 70 میلی متر برای سایز هی مختلف جسم، 2 تا3 برابر مشابهین
• تشخیص تاثیرپذیر و وابسته به زمینه نیست
• نقطه مستطیل شکل 7*1.5 میلیمتر(23 میلیمتر)
• مزیت این روش آن است که مرز تشخیص در موقعیت های بحرانی فاقد زمینه و یا هدف نادرست نخواهند بود و تشخیص به مراتب پایدارتر و و اقعی تر خواهد داشت.

کلاس حفاظتی IP67