دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 52 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
تاریخچه این سنسور به سال 1912 میلادی و بعد از غرق شدن کشتی تایتانیک بر می گردد .
بعد از غرق شدن تایتانیک دانشمندان به دنبال راه حلی برای تکرار نشدن این فاجعه افتادند ، که اگر
کاپتان کشتی به هر دلیلی قادر به دیدن جلو کشتی نبود وسیله ای هشدار دهنده او را از وجود
مانع مطلع سازد .
در سال 1912 میلادی آقای L F Richartson با الهام از طبیعت و استفاده از مسیریابی
خفاشها موفق به ساخت سنسور فراصوتی شد . خفاشها به دلیل بینایی ضعیف و حساس به نو
ر، از امواج فراصوتی برای تشخیص موانع استفاده می کنند .
اما از آن سال تا کنون که نزدیک به یک قرن از آن می گذرد این سنسور کاربردهای فراوانی در
زندگی ما پیدا کرده است که به چند نمونه از این کاربردها می پردازیم .
1 . ابتدا برای نزدیک شدن بیشتر به این سنسور به معرفی آن در دزدگیر اتوموبیل و وسیله
هشدار دهنده فاصله در اتوموبیل می پردازیم که مطمعنا همه ما کاربرد سنسور فراصوتی
را در دزدگیر اتوموبیل از نزدیک دیده ایم .
2 . سپس به کاربردهایی همچون استفاده در ثبت دقیق ترین زمان ممکنه در ورزش دومیدانی
3 . استفاده در باک هواپیما برای فهمیدن مقدار سوخت
4 . استفاده در کنترل دور ماشینهای صنعتی
5 . کاربرد در علم هواشناسی جدید
6 . و در آخر به دبی متر التراسونیک می پردازیم که امیدوارم مورد توجه شما عزیزان
قرار گیرد .
چکیده ای از چگونگی کار سنسور التراسونیک :
امواج التراسونیک به دسته¬ای از امواج مکانیکی گفته می¬شود که فرکانس نوسانشان بیش از
محدوده شنوایی انسان 20KHz باشد.
یک سنسور التراسونیک غالبا دارای یک فرستنده و یک گیرنده امواج التراسونیک
می باشد که این امواج بعد از برخورد با یک مانع منعکس شده و به طرف سنسور
برمی گردند و با توجه به زمان بازگشت و همچنین کیفیت امواج بازتابش شده به فاکتورهایی
همچون فاصله تا مانع ، نوع مانع و سرعت مانع دست پیدا می کنیم . لازم به ذکر است که هر
ماده ای به یک کیفیت خاص امواج التراسونیک را از خود عبور و مقداری از آن را
باز تابش می دهد .
سنسور آلتراسونیک یا ماوراء صوت یکی دیگر از سنسورهای غیر تماسی و مجاورتی یا پراگسیمیتی میباشد در کاربردهای گوناگون آشکار سازی اجسام تا اندازه گیری فاصله یا سطح سنجی به کار میرود . به طور معمول سنسورهای آلتراسونیک با ارسال یک پالس صوتی کوتاه در فرکانس فراصوت به سمت هدفی که این پالس را منعکس میکند و دریافت و شناسائی این امواج به شکل یک ترانسیور عمل کرده و در مدلهائی که فاصله را محاسبه میکنند با اندازه گیری اختلاف زمانی ارسال و دریافت پالس میتوانند به فاصله یاب تبدیل شوند .
سنسور آلتراسونیک را در بازار به شکلهای گوناگون و برای کاربردهای مختلف میتوان یافت . سنسورهائی با نحوه مختلف نصب ، پیکربندی ، IP و فرکانس متفاوت
سنسور آلتراسونیک
این سنسور به صورت دو pack مجزای گیرنده و فرستنده موجو د می باشد.این دو سنسور به صورت یک پک(pack) واحد نیز وجود دارد. فرکانس تولید شده توسط این سنسور 40 کیلو هرتز می باشد.به شماتیک درونی این سنسور در شکل زیر توجه کنید.
میکروکنترلر PIC 16F873
در این مدار از ویژگی تولید امواج (A/D) آنالوگ به دیجیتال این آیسی و ههچنین از آن جهت محاسبه و درایو کردن 7segment ها جهت نمایش فاصله نیز استفاده شده است.
LM833
این آیسی جهت تقویت امواج آلتراسونیک به میزان 60 <u>دسی بل</u>(db) در قسمت گیرنده مورد استفاده قرار می گیرد.
LM538
این آیسی جهت آشکار سازی امواج آلتراسونیک، در این مدار مورد استفاده قرار می گیرد.
4011
امواج آلتراسونیک تقویت شده توسط دو آیسی فوق، توسط این آیسی hold یا نگهداری می شود.،و وارد میکروکنترلر می شود .،عملکرد این آیسی در این مدار به نوعی شبیه فلیپ فلاپ نوع D است.این آیسی همانطور که در شکل ملاحظه می کنید.، دارای 4 گیت NAND است.
رگولاتور 7805
این آیسی جهت تثبیت ولتاژ به میزان 5 ولت جهت مصارف قطعاتی که این حد از ولتاژ برای آنها تعریف شده مورد استفاده قرار می گیرد.
رگولاتور 7809
این آیسی نیز جهت تثبیت ولتاژ به میزان 9 ولت در مدار مورد استفاده قرار می گیرد.
ترانزیستور 1815
این ترانزیستور از نوع npn است .،در این مدار ترانزیستور 1815 جهت درایو کردن آیسی 4069 (not buffer) با تغذیه 9 ولت مورد استفاده قرار می گیرد.،فعال شدن این ترانزیستور توسط میکروکنترلر انجام می گیرد.
ترانزیستور1015
این ترانزیستور از نوع pnp است.،و بیشتر جهت درایو کردن 7segmentوled مورد استفاده قرار می گیرد.
4069
این آیسی دارای 6 عدد بافر not است.،در این مدار این آیسی جهت درایو کردن سنسور آلتراسونیک در قسمت فرستنده مورد استفاده قرار می گیرد.
خازن
خازنها در مدار جهت حذف جریان dc وعبور جریان متغییر مورد استفاده قرار می گیرد.،همچنین عمل حذف نویز را در مدار نیز انجام می دهند.خازنهای سرامیکی در فرکانسهای بالا کاربرد دارند.،خازنهای مولتی لایر نیز از نوع سرامیک هستند.با این تفاوت که تعداد لایه بیشتری دارند.و در فرکانسهای بالا عملکرد بهتری به خاطر چند لایه بودن از نوع سرامیکی دارند. خازنهای الکترولیتی بیشتر جهت حذف نویز در منابع تغذیه کاربرد دارند و دارای جهت مثبت و منفی هستند.،در هنگام اتصال آنها بر روی برد به جهت مثبت و منفی آنها دقت کنید.
نقشه مدار
در این مدار به نوع خازنها توجه کنید.سه نوع خازن مولتی لایر ، الکترولیت و سرامیکی مورد استفاده قرار گرفته است.همانطور که در نقشه ملاحظه می کنید.،این خازنها با حروف اولشان مشخص هستند.c نمایانگر خازن سرامیکی ، m نمایانگر خازن مو لتی لایر و E نمایانگر خازن الکترولیت است.
توضیحات مدار
در زیر شکل مدار تقویت سیگنال را مشاهده می کنید.هنگامیکه امواج آلتراسونیک توسط سنسور گیرنده آلتراسونیک که در نقشه با RX مشخص شده است.،دریافت می شود.،به میزان 60 دسی بل تقویت می شو د.40 دسی بل در مرحله اول و 20 دسی بل در مرحله دوم تقویت می شو د.عمل تقویت به میزان 60 دسی بل را آیسی LM388 انجام می دهد.9 ولت ورودی توسط تقسیم ولتاژ دو مقاومت10K به میزان 4.5 ولت کاهش می یابد.،و وارد پایه مثبت <u>آپ امپ</u> می شود.
در زیر شکل مدار آشکار ساز را مشاهده می کنید.در این قسمت از مدار تنها نصف موج را پس از عبور از دیود خواهیم داشت.دیود دیگر منفی نصف موج حاصل شده را حذدف می کند.
dc موج و پوش آن نیز توسط خازن حذف می شود.
در قسمت بعدی مدار امواج پس از عبور از دیودها وخازن وارد پایه 3 آیسی LM358 می شود.همانطور که در شکل ملاحظه می کنید.، فیدبک در پایه منفی آپ امپ این آیسی وجود ندارد.در این حالت خروجی به سرعت به اشباع می رود.
بنابر قوانین مدار در تقسیم ولتاژ در مدارات سری ولتاژ ثابتی را در پایه منفی خواهیم داشت.زمانیکه ورودی مثبت که از قسمت قبلی مدار تحریک می شود.،ولتاژش اندکی بیشتر از VCC باشد.خروجی به سرعت در ولتاژ VCC قرار می گیرد.عکس این مطلب نیز وجود دارد.،زمانیکه ولتاژ در پایه 3 اندکی کمتر از ولتاژ در پایه 2 باشد.خروجی به سرعت صفر می شود.
در این قسمت امواج وارد مرحله hold یا نگهداری می شوند.عملکرد این قسمت از مدار به نوعی شبیه به فلیپ فلاپ (flip flop) نوع D است.
قسمت انتقال امواج آلتراسونیک
در قسمت انتقال از آیسی معکوس کننده یا invertor استفاده شده است.در هر سر این سنسور دو بافر NOT به صورت موازی یا parallel با هم قرار دارند.این کار برای افزایش توان انتقال است.در پایه مثبت فاز اصلی ودر پایه منفی سنسور 180 درجه همان فاز را خواهیم داشت.خازن نیز در این قسمت جهت حذف جریان d c است.
نمایش فاصله
در این مدار از 3 عدد 7Segment جهت نمایش فاصله استفاده شده است.در این مدار 7segmentها از نوع آند مشترک هستند.
این 7segment دارای پایه مشترک مثبت است است.،که با منفی شدن پایه های a,b,c,d,e,f,g توسط میکروکنترلر فاصله را نشان می دهد.
سرعت صوت
سرعت صوت در دماهای مختلف متفاوت است.به طور مثال سرعت صوت در دمای صفر درجه سانتی گراد331.5m/s است.و سرعت صوت در دمای 40 درجه سانتی گراد355.5m/s است.سرعت صوت در دماهای مختلف از رابطه زیر تبعیت می کند.
X=V*T
با توجه به فرمول سرعت،سرعت رابطه مستقیمی با زمان دارد.به طور مثال سرعت نور در دمای صفر درجه سانتی گراد331.5m/s است.،اگر فاصله ما تا دیوار 2m باشد.با احتساب برگشت نور 4m می شود.بنابراین مدت زمان برگشت موج به سنسور گیرنده از رابطه زیر حساب می شود.
X=V*T, T=4/331.5, T=0.01206
تست غیرمخرب: تست مواد گوناگون از نظر وجود هر نوع گسستگی، بدون هر گونه اثر تخریبی بر آن.
مهمترین روشهای تست غیر مخرب شامل:
1. آلتراسونیک ﴿UT﴾
2. رادیوگرافی ﴿RT﴾
3. ذرات مغناطیس ﴿MT﴾
4. مواد رنگی نافذ ﴿PT﴾
5. بازرسی چشمی ﴿VT﴾
6. جریان گردابی ﴿ET﴾
در تمام روشهای فوق تفسیر نتایج بدست آمده اهمیت حیاتی دارد که بیشتر به مهارت و تجربه اپراتور بستگی دارد. اگر چه استفاده از فرمولهای متناسب با نوع تست، تکنیک و دستورالعملهای لازم صحت کار را افزایش خواهد داد.
تاریخچه تست التراسونیک
در قرون وسطی کارگران ماهری که برای کلیساها ناقوس می¬ساختند بصورت تجربی بعداز ضربه زدن به ناقوس از روی صدای آن به سلامت یا وجود عیب در آن پی می¬بردند. از این قانون کارگران راه آهن نیز استفاده می¬کردند بدین ترتیب که با چکش ضرباتی به چرخهای واگنها می-زدند و از روی نتهای صدا وجود عیب یا شل بودن چرخها را تشخیص می¬دادند.
در سال 1880 برادران کوری کشف کردند که اگر کریستالهای کوارتز به شیوه خاصی بریده شده و در معرض فشار یا ضربه قرار بگیرند پتانسیل الکتریکی تولید می¬کنند، در سال 1881 لیبمن فرضیه¬ای ارایه کرد و گفت این اثر کریستالها بصورت معکوس هم قابل انجام است یعنی اگر کوارتز در معرض جریان الکترسیته متناوب قرار گیرد شروع به ارتعاش می¬کند. در 1912 بعد از غرق شدن کشتی تایتانیک نیروی دریایی سعی کرد از طریق ارسال امواج صوتی و دریافت اکوهای برگشتی راهی برای تشخیص محل دقیق کوههای یخی بیابد، آنها از این طریق به شناسایی زیر دریاییها در طول جنگ جهانی اول پرداختند. در جنگ جهانی دوم نیز با استفاده از همین روش کمیته تحقیق و تشخیص ضد زیردریایی تشکیل شد که در جنگ آتلانتیک علیه قایقهای U کمک گسترده¬ای به ارتش امریکا نمود. در 1929 فیزیکدان روسی بنام سوکولف به دانش ارسال ارتعاشات تولیدی به درون فلزات پی برد این کار بعدها توسط آلمانها دنبال شد.
اولین عیب یاب التراسونیک توسط اسبرول در1942 ساخته شد، اینکار همزمان توسط فایراستون امریکایی و یک فیزیکدان آلمانی انجام شد.
در ابتدا تست التراسونیک فقط در هواپیمایی کاربرد داشت ولی در 1950 در نیروگاههای برق بریتانیا برای تست قطعات فولادی با ضخامتهای بالا مورد استفاده قرار گرفت. بعد از جنگ جهانی دوم در ساخت نیروگاههای هسته¬ای، صنعت نفت و هواپیمایی تست UT استفاده گسترده¬تری یافت. امروزه دستگاههای UT از نظر اندازه، کارایی و تنوع در کاربرد پیشرفتهای چشمگیری نموده-اند.
مزایای استفاده از روش UT نسبت به RT
1) UT خطری برای سلامتی ندارد و تکنسین می¬تواند بدون تعطیل کردن کار دیگر کارگران در کنار آنها به تست قطعات بپردازد.
2) یکی از بهترین راههای تشخیص LOF دیواره لوله بویلرها و ترکهای جدار آنها که از عوامل مهم انفجار در بویلرها محسوب می شود.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 52 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
