مدار صنعتی کنترل 9 رله
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه:11
کاربرد الکترونیک قدرت
از سالها پیش ، نیاز به کنترل قدرت الکتریکی در سیستم های محرک موتورهای الکتریکی و کنترل کننده های صنعتی احساس می شد . این نیاز ، در ابتدا منجر به ظهور سیستم وارد - لئونارد شد که از آن می توان ولتاژ dc متغیری برای کنترل محرکهای موتورهای dc به دست آورد . الکترونیک قدرت ، انقلابی در مفهوم کنترل قدرت ، برای تبدیل قدرت و کنترل محرکهای موتورهای الکتریکی ، به وجود آورده است .
الکترونیک قدرت تلفیقی از الکترونیک ، قدرت و کنترل است . در کنترل ، مشخصات حالت پایدار و دینامیک سیستم های حلقه بسته بررسی می شود . در قدرت ، تجهیزات ساکن و گردان قدرت جهت تولید ، انتقال و توزیع قدرت الکتریکی مورد مطالعه قرار می گیرد . الکترونیک درباره قطعات حالت جامد و مدارهای پردازش سیگنال ، جهت دستیابی به اهداف کنترل مورد نظر تحقیق و بررسی می کند . می توان الکترونیک قدرت را چنین تعریف کرد : کاربرد الکترونیک حالت جامد برای کنترل و تبدیل قدرت الکتریکی .ارتباط متقابل الکترونیک قدرت با الکترونیک ، قدرت و کنترل در شکل نشان داده شده است .
الکترونیک قدرت مبتنی بر قطع و وصل افزارهای نیمه هادی قدرت .با توسعه تکنولوژی نیمه هادی قدرت ، توانایی در کنترل قدرت و سرعت و وصل افزارهای قدرت به طور چشمگیری بهبود یافته است . پیشرفت تکنولوژی میکروپرسسور / میکروکامپیوتر تاثیر زیادی روی کنترل و ابداع روشهای کنترل برای قطعات نیمه هادی قدرت داشته است . تجهیزات الکترونیک قدرت مدرن از (1) نیمه هادیهای قدرت استفاده می کند که می توان آنها را مانند ماهیچه در نظر گرفت ، و (2) از میکروالکترونیک بهره می جوید که دارای قدرت و هوش مغز است .
انواع استاندارد و اصول طراحی لوله و اتصالات صنعتی
الکترونیک قدرت ترکیبی از قدرت، الکترونیک و کنترل است.
الکترونیک، مدارها وسایل پردازشگر یا پردازنده سیگنالها را بررسی میکند که برای بدست آوردن هدفهای کنترلی مطلوب مورد استفاده قرار میگیرد.
قدرت، وسایل قدرت استاتیک و گردنده را که در تولید، انتقال و توزیع توان الکتریکی به کار گرفته میشود بررسی میکند.
کنترل به بررسی مشخصه های دینامیک و حالت پایدار سیستمهای با حلقه بسته میپردازد.
الکترونیک براساس خاصیت کلید زنی عناصر نیمه هادی قدرت پایه گذاری شده است.
شکل بعد رابطه الکترونیک قدرت با قدرت، الکترونیک و کنترل را نشان میدهد.
یکی از اصلی ترین وسایل در صنعت برق هدایت این انرژی توسط سیم و کابل هاست .نقش کابل ها بسیار پر اهمیت است که می بایست اصول اولیه در انتخابو نصب و کاربرد و شرایط نگهداری از آن را به درستی اجرا نمود تا موجبات خسران در این سیستم نگردد. در این مبحث به کابلهای مورد استفاده درپست های برق فوق توزیع و انتقال می پردازیم . کابلهای بکار رفته در پستهای فشار قوی از لحاظ کاربرد و سطح ولتاژ به سه دسته کابلهای فشارمتوسط ،فشار ضعیف و کابلهای فرمان سیستم های حفاظتی تقسیمبندی میشوند. در انتخاب کابل ها دانستن خصوصیاتی همچون مواد عایقی ، جنس و تعداد هادیها،سطح مقطع هادیها، جنس غلاف و زره دارای اهمیت میباشد . انتخاب صحیح کابل و نصب آن اهمیت دارد . انتخاب بدون رعایت اصول و استاندارد هاباعث تلفات بیش از اندازه در کابل و یا از بین رفتن خود کابل میشود . لذا با شناخت اصول و استانداردهای تعریف شده برای کابل ها سعی می کنیمبهره وری در این سیستم را به بیشینه برسانیم:
کابلدر حقیقت نوعی هادی است که دارای پوشش عایقی میباشد. ساختمان کابل از بخشهای مختلفی تشکیل شده است که عبارتند از هادی،عایق، پوسته عایق، پوسته هادی، پوسته فلزی، پرکننده، زره و غلاف که هر یک وظیفه خاصی را بعهده داشته و در مجموع قابلیت هدایتالکتریکی و استقامت الکتریکی، مکانیکی و شیمیایی کابل را برآورده میسازند.
در ساختمان کابلها به طور عمده دو دسته مواد هادی و عایق بکار میروند. کابلها اغلب از هادیهایی در مرکز، پوشش عایقی، پوسته در اطراف هادی و عایق، زره و غلاف بیرونی جهت حفاظت در برابر اثرات شیمیایی و مکانیکی تشکیل میگردند.
شکل زیر برش مقطعی کابل را نشان میدهد. پوسته بکار رفته در اطراف هادی برای جلوگیری از تخلیه جزئی بین هادی و عایق بکار میرود،به همین دلیل باید اتصالات این پوسته با پوشش عایقی بطور کامل برقرار باشد .
پوسته فلزی کابل شامل سیمها و نوارهایی است که در راستای طول کابل، در اطراف آن، زیر یک غلاف بیرونی پیچیده میشوند. این مجموعهمسیری را با امپدانس بسیار پایین برای جریانهای اتصال کوتاه فراهم میآورند.
برای برسی کابلها ابتدای امر باید واژه هایی که توسط آن کابلها را دسته بندی می کنیم - مغزی: هادیهای قرار گرفته در داخل کابل که وظیفه انتقال توان را بعهده دارند.
- پوسته: لایهای که وظیفه کنترل میدان الکتریکی را در درون عایق بعهده دارد. همچنین سطح یکنواختی را در مرزهای عایقی ایجاد کرده وبه پرکردن فضای خالی در این مرزها کمک میکند.
- غلاف: پوشش استوانهای شکل یکپارچه و پیوسته فلزی یا غیرفلزی که معمولاً اکسترودشده میباشد.
- غلاف بیرونی: غلاف غیرفلزی که جهت اطمینان از حفاظت کابل در برابر عوامل خارجی، بر روی پوششهای فلزی بکار میرود.
- غلاف فلزی: غلافی که معمولاً از جنس سرب، آلیاژ سرب، آلومینیوم و یا آلیاژ آلومینیوم میباشد و بصورت صاف یا موجداربر روی مغزی(های) کابل بکار میرود تا از لحاظ مکانیکی حفاظت آن را برآورده سازد.
- غلاف جداکننده: غلاف داخلی که بین دو پوشش فلزی غیر هم جنس بکار میرود.
- زره: پوششی که از نوار(ها) یا سیمهای فلزی تشکیل شده و عموماً جهت حفاظت کابل در برابر اثرات مکانیکی
خارجی بکار میرود.
- پوسته فلزی (شیلد): لایه فلزی زمینشدهای که جهت محدودکردن میدان الکتریکی درون کابل و محافظت از آن در برابر اثرات الکتریکی خارجی بکار میرود. غلاف فلزی و زره هم میتوانند نقش شیلد را بعهده بگیرند.
- پوسته هادی: پوستهای الکتریکی که از مواد فلزی یا غیرفلزی نیمه هادی تشکیل شده و روی مغزیهای بهم تابیده بکار میرود تا بایکنواخت کردن سطح خارجی هادی و میدان روی آن از بروز تخلیه جزئی در فواصل احتمالی بین عایق و هادی جلوگیری کند.
- پوسته عایق: پوستهای الکتریکی که از مواد غیرفلزی یا فلزی نیمه هادی تشکیل شده و عایق را میپوشاند. این پوسته با محدود کردنمیدان الکتریکی مغزیها از تخلیه جزئی و نشت جریان بین مغزیها و سایر لایههای پوشاننده جلوگیری میکند.
- پوشش داخلی: پوششی غیرفلزی که مجموعه مغزیهای (و در صورت وجود پرکنندههای) یک کابل چند مغزی را در بر گرفته و بر روی پوشش محافظ بکار میرود.
- پرکننده: موادی که جهت پرکردن فضای خالی باقیمانده بین مغزیهای یک هادی چند مغزی بکار میرود.
- عایق ترموپلاستیک: عایق ساخته شده از جنس پلاستیک که در محدوده حرارتی مربوط به مشخصه پلاستیک، در اثر گرم شدن شل شدهو در اثر سردکردن، مجدداً سخت میشود. این نوع عایق در هنگام شل شدن انعطافپذیر بوده و قادر به شکل گرفتن میباشد.
- عایق کراس لینکشده: عایق ساخته شده از مواد ترموپلاستیک یا کوپلیمر یا ترکیبی بر پایه یکی از این مواد که ساختار مولکولی داخلیآن تحت فعل و انفعالات شیمیایی از قبیل جوشدادن و یا پروسههای فیزیکی از قبیل تابش، تغییر مییابد.
خصوصیات کابلها :
تقسیمبندی هادیهای بکاررفته در کابلهای عایقی از دو دیدگاه صورت میگیرد، کابلهای با نصب ثابت و کابلهای انعطافپذیر.در نصب ثابت دو نوع هادی وجود دارد. کلاس 1 تنها برای هادیهای یکپارچه و کلاس 2 برای هادیهای رشتهای. هادیهای بکاررفته د ر کابلهای انعطافپذیر نیز به دو کلاس 5 و 6 تقسیم میشوند، که هادی کلاس 6 انعطافپذیرتر هستند .
هادیهای یکپارچه از مس خالص، مس انیله شده با روکش فلزی، آلومینیوم خالص یا آلیاژ آلومینیوم ساخته میشوند.سطح مقطع این هادیها دایرهای میباشد و مشخصات آنها در جدول زیر ارائه شده است. هادیهای با سطح مقطع 25 میلیمترمربع و بیشتر تنها جهت کاربردهای خاص میباشند. برای این دسته از هادیها در صورتی که کابل چند مغزی باشد،سطح مقطع هادی میتواند دایرهای یا فرم داده شده باشد .
جدول مشخصات هادیهای یکپارچه (کلاس 1 )
سطح مقطع نامیmm2
حداکثر مقاومت هادی در 20 درجه سانتیگراد(W/km)
هادی مسی گرد
هادی آلومینیوم گرد یا فرمداده شده، بدون روکش، با پوشش فلزی یا با روکش فلزی
بدون روکش
با پوشش فلزی
5/0
36
7/36
-
75/0
5/24
8/24
-
1
1/18
2/18
-
5/1
1/12
2/12
1/18
5/2
41/7
56/7
1/12
4
61/4
7/4
41/7
6
08/3
11/3
61/4
10
83/1
84/1
08/3
16
15/1
16/1
91/1
25
727/0
-
20/1
35
524/0
-
868/0
50
387/0
-
641/0
70
268/0
-
443/0
95
193/0
-
320/0
120
153/0
-
253/0
150
124/0
-
206/0
185
-
-
164/0
240
-
-
125/0
300
-
-
100/0
ابعاد هادیهای کابل فشار متوسط و فشار ضعیف باید به گونهای باشد که ظرفیت مناسب جهت حمل جریان مشخص شده را داشته باشند.
کلیه کابلهای قدرت تک فاز باید یک هادی با ابعاد مناسب جهت حمل جریان و یک هادی اتصال زمین که مقدار ظرفیت جریان نامی آن حداقل 100درصدهادی فاز باشد، داشته باشند.در کابلهای قدرت سه فاز باید عمر سرویسدهی کابل حداقل برابر با عمر طراحی پست باشد.
کابل باید مشخصههای عایق موردنیاز را در محدودههای دمایی نامی خود و حداکثر دمای محیط و گرمای ایجادشده توسط خود کابل، در حین سرویسدهی را حفظ کند .
سه هادی با ابعاد مناسب و یک هادی با اتصال زمین با ظرفیت جریان نامی حداقل 58درصد هادی فاز، داشته باشند.
کلیه کابلهای قدرت و کنترل باید از طول یکپارچه بوده و هیچگونه اتصال در آن وجود نداشته باشد. هادیهای متعلق به فیدرهای مختلف و یا دسته سیمهای مختلف نباید در یک کابل قرار گیرند.
کابل CT وPT باید چهارمغزی باشند به جز کابلهایی که برای سیگنالهای سنکرونیزاسیون میباشند که میتوانند2 مغزی داشته باشند .
اگر غلاف و اتصال آن نتواند در برابر حداکثر جریان 50 هرتز تخمین زده شده عبوری از غلاف به مدت 5/0 ثانیه در لحظه خطای زمین، پایداری کند، هادیهای زمین موازی باید در طول کابل کشیده شوند . در صورتی که کابل در محل مرطوبی نصب شود، علیالخصوص در مواردی که در زمین دفن میگردد، و نیز در مواردی که درمحیطهای خورنده شیمایی نصب میگردد باید مشخصههای عایق خود را حفظ کند .
برای انتخاب کابلهای قدرت، پارامترهای زیر باید در نظر گرفته شود:
ظرفیت عبور پیوسته جریان
- ظرفیت اتصال کوتاه
- افت ولتاژ
برای انتخاب کابلهای کنترل پارامترهای زیر باید در نظر گرفته شود:
- افت ولتاژ مجاز
- ضرایب بار و اضافه جریان ترانسفورماتورهای اندازهگیری
- بزرگترین جریان بار
- کابل قدرت فشار متوسط ، فشار ضعیف و کابلهای کنترل و حفاظت باید دارای لایههای زیر باشند :
- پوستههادی (تنها برای کابلهای فشار متوسط):پوسته هادی باید از ترکیبات نیمه هادی اکسترودشده باشد .
- عایقبندی : کلیه کابلهای فشار ضعیف و کنترل و حفاظت باید عایقPVCمقاوم در برابر آتش داشته باشند. کابلهای فشار متوسط باید دارای عایقXLPE(پلیاتیلن کرانس لینک شده)، مناسب برای کلاس مربوطه باشند.
- پوشش عایق: پوشش PVC باید بر روی عایق هادیهای کابلهای فشار ضعیف و حفاظت و کنترل بکار رود این پوشش باید بدون هیچ مشکلی جدا شود. بعنوان مثال هنگامی که کابل در حال نصب میباشد، عایق هادیها نباید صدمه ببیند.
- غلاف ( تنها برای کابلهای فشار متوسط و کنترل و حفاظت) : کلیه کابلهای مدارهایCT و PT، مدارهای کنترل و کابلهای فشار متوسط باید دارای غلاف سربی باشند، ضخامت غلاف سربی باید به گونهای باشد که در برابر حداکثر جریان خطای زمین به مدت 5/0 ثانیه پایداری نماید .
- پوششPVC (تنها برای کابلهای فشار متوسط، کنترل و حفاظت): پوشش PVC باید بر روی غلاف بکار رود تا غلاف و زره را از لحاظ الکتریکی از هم جدا کند .
- زره :کلیه کابلهای چندمغزی باید دارای زرهی از نوارهای فولاد گالوانیزه باشند. نوارهای بکاررفته در زره کلید کابلهای تک مغزی باید از جنس مواد غیرمغناطیسی (آلومینیوم) باشند همچنین زره باید در برابر حداکثر جریان خطای زمین به مدت 5/0 ثانیه پایداری کند.
- غلاف کلی : کلید کابلها باید بوسیله غلافی از جنسPVC پوشانده شوند. این غلاف باید ضداشتعال بوده و از مواد ضدآب تهیه شود .
- قرقره کابل : کلیه کابلها باید بر روی قرقرهای پیچیده شوند که قطر آن به اندازه کافی بزرگ باشد تا از تغییر مشخصههای فیزیکی هادی جلوگیری بعمل آید . طراحی، ساختار و استحکام قرقرهها باید به گونهای باشد که امکان حمل مطلوب هادی به مقصد موردنظر بدون هیچگونه جابجایی، ساییدگی و یا سایر آسیبهای ناشی از حمل و نقل، مسیر باشد. قرقرهها باید قادر به پایداری در برابر کلیه تنشهای ناشی از عملیات نصب باشند. هر انتهای هادی باید به طرز ایمن و مناسبی آببندی و به قرقره بسته شود. علاوه بر علامتهای موردنیاز جهت حمل و نقل، هر قرقره باید دارای صفحه نشانهای باشد که شماره سریال، ابعاد و تعداد هادیها، طول هادی، فلش مشخصکننده انتهای کابل، وزن کل و وزن خالص بر روی آن درج شود. علامتهای مربوط به اندازهگیری باید به فاصله هر 1 متر بر روی کابل فراهم گردد.
- طول کابل : کابلها باید در حداکثر طول ممکن جهت حمل و نقل، تهیه گردند. استوانهای که کابل بر روی آن پیچیده میشود باید بیش از یک تکه از کابل را شامل گردد.
- مشخصههای مغزی : کابلها باید بصورت زیر براساس رنگکدگذاری شوند .
- رنگهای قرمز، زرد و سبز جهت هادیهای فاز
- سیاه برای نوترال و سایر اتصالات
- زرد / سبز برای اتصالات زمین (تنها مورد کابلهای فشار ضعیف )
- خاکستری برای مدار DC
هادیهای کابلهای کنترل باید دارای نشانهگذاری عددی باشند. این نشانهگذاری باید از بهترین کیفیت پوده و نباید بر اثر تماس در حین حمل و نقل پاک شود. همچنین شمارهها باید قابل تشخیص باشند .
مشخصههای کابل و سازنده باید در طول کابل و در جای مناسب بصورت پیوسته آورده شود و دارای جزئیات زیر باشد :
- نام و علامت تجاری سازنده
- سال تولید
- ولتاژ نامی
- تعداد مغزیها و سطح مقطع
- طول کابل
- سینی کابل:
در صورتی که از سینی کابل استفاده شود، سینی باید از فولاد گالوانیزه گرم ساخته شود. ساختار سینی باید به گونهای باشد که در صورت قرار گرفتن کابلها در سینی کابل، در نقطه میانی بین پایههای نگهدارنده آن بیش از 5/0 سانتیمتر شکم وجود نداشته باشد. نگهدارندههای کابل باید به فاصله حداکثر 3 متر از هم قرار گیرند.
- متعلقات کابل:
گلندهای کابل باید برای نوع کابل مورداستفاده مناسب باشند. گلند کابل باید از فولاد ضد زنگ ساخته شود.
تعداد کافی نسبت پلاستیکی کابل باید در نظر گرفته شود.
کلیه تجهیزات و متعلقات جهت تکمیل کابلکشی باید مطابق با نیازهای نصب فراهم گردد.
- سر کابلها و کلمپها:
سرکابلها و کلمپها باید در برابر حرارت قابل جمعشدن باشند .
سرکابل باید با کلیه متعلقات لازم جهت نصب مطلوب، کامل گردد.
لعاب باید صاف و سخت بوده و کلیه بخشهای چینی را که در معرض هوا قراردارد کاملاً بپوشان و برای نصب خارج از ساختمان باید به رنگ قهوهای تیره باشد.چینی نباید مستقیماً با مواد سخت پوشانده شود و در صورت نیاز، باید واشری بین چینی و قطعه اتصال قرار گیرد.
کلیه سطوح کلمپهای چینی که در تماس با واشر هستند باید به دقت زمین شود و بدون لعاب باشد وسیله چفت و سب زره باید قادر به بستن زره کابل باشد به گونهایکه کلمپ در برابر هرگونه اتصال کوتاه ناشی از کنده شدن زره که از بدنه گلند به اتصالدهندهها جریان مییابد ناپایداری نماید .
- کابل کششی:
کلیه کابلها باید در سینی کابل و یا در داکتها نصب شوند، بر روی صفحات فولادی محکم شوند و یا در شیارها و یا نمونههایی در زمین خوابانده شوند .
یک سیستم مشترک برای شمارهگذاری کابل باید در مورد سایر وسایل نیز بکار گرفته شود.
کابلها باید از تابش مستقیم آفتاب مصون بمانند، یعنی کلیه کابلهایی که روی سطح زمین قرار دارند باید پوشانده شوند یا در محفظهای قرار گیرند.
کلیه سوارخها و یا گودیهای موجود در مجموعه کابل باید بعد از اینکه کابل بوسیله مواد مقاوم در برابر آتش نصب گردید، بسته شوند.
در صورتی که کابل از زیر جاده رد شود، باید در درون لولههایی قرار گرفته و حداقل 80 سانتیمتر زیر سطح زمین دفن شوند.
هادیهای درون اطاقک و بین جعبه ترمینالها و تجهیزات باید در مجراهای پلاستیکی خوابانده شوند. کلید سیمکشیها باید علامتگذاری شود .
کابلهای کنترل، هادیها و سیمهای کنترل باید دارای علامتگذاری باشند. انتهای کابل باید با یک شماره هادی مجزا و شماره کابل، علامتگذاری شود. هادی باید علاوه بر آنبا مشخصههای ترمینال خود علامتگذاری شود. مدارهای کابل قدرت باید علامتگذاری توان AC داشته باشند .
کابلهای کنترل باید با وسیله جداکننده مناسب از کابلهای قدرت جدا شود .
کابلهایی که در داخل ساختمان در درجه حرارت بالا نصب میگردند باید از مواد عایقی تشکیل شوند که با نیازهای مربوط به این نوع محیط همخوانی داشته باشد .
خطر آتش باید با انتخاب کابلهایی که غلافهای مقاوم در برابر آتش دارند و با آرایش مناسب مسیر کابلها، محدود گردد.
عواقب ناشی از آتش باید با آرایش کابل بوسیله جداسازی فیزیکی یا ایجاد فاصله، محدود گردد .
جعبهها و جعبه اتصالات باید به اندازه کافی جا داشته باشد که هادیها بتوانند به طرز مرتب و قابل اطمینان درون آن اتصال یابند و آرایش جعبهترمینالها و جایگذاری آنها باید به گونهای باشد که آزمون و تشخیص خطا به سهولت امکانپذیر باشد. جعبه کنترلها، جعبه اتصالات و کابلها باید دارای ذخیره باشند تا در صورتی که تجهیز اضافهای در آینده نصب گردید، حداقل گسترش در آنها موردنیاز باشد.
به منظور افزایش در سطح مقطع، هادیها میتوانند بصورت مواردی نصب گردند. سطح مقطع هادی به گونهای انتخاب میگردد که نیازی به موازی کردن بیش از دو هادی نباشد.
هادی کابل فشار متوسط و فشار ضعیف باید از رشته سیمهای مسی انیله شده نرم تشکیل شود.هادی کابلهای کنترل و حفاظت باید از حداقل 3 رشته مسی تشکیل شوند. مسطح مقطع این رشتهها در مورد کابلهای کنترل نباید کمتر از 5/2 میلیمتر مربع و در مورد هادیهای مدار CTوVT نباید کمتر از 6 میلیمتر مربع باشد.
درهادیهای رشتهای غیرمتراکم با سطح مقطع دایره (کلاس 2) ،این هادیها از جنس مس خالص، مس انیلهشده با پوشش فلزی، آلومینیوم خالص، آلیاژ آلومینیوم با پوشش فلزی، آلومینیوم با روکش فلزی یا آلومینیوم دارای روکش و پوشش فلزی ساخته میشوند.
سطح مقطع هادیها رشتهای آلومینیومی بیش از 10 میلیمتر مربع میباشد، اما در کاربردهای خاص سطوح مقطع 4 و 6 میلیمتر مربع نیز میتواند استفاده شود. کلیه سیمهای بکاررفته در هادیهای رشتهای کلاس 2 دارای سطح مقطع یکسان میباشند.
- هادیهای رشتهای متراکم با سطح مقطع دایرهای و فرم داده شده (کلاس 2 )
این نوع هادیها از جنس مس خالص، مس انیلهشده با پوشش فلزی، آلومینیوم خالص یا آلیاژ آلومینیوم میباشند. سطح مقطع هادیهای با سطح مقطع دایرهای 16 میلیمتر مربع و در مورد هادیهای با سطح
شکل فعلی و مدرن لیفتراک های امروزی از اواسط قرن نوزده تا قرن بیستم میلادی به تدیج تکامل یافته است.
در سال 1906 شرکت راه آهن پلسیلوانیا اولین لیفتراک الکتریکی را برای حمل بار مسافرین قطار به کاربرد.
شکل 1.یک لیفت تراک پیشرفته
در انگلستان و در زمان جنگ جهانی اول تحولاتی در زمینه تجهیزات حمل و انتقال بار توسط شرکت رانسامز، سیمز و جفری Ransomes, Sims and Jeffries به وجود امد.
شکل2.آرم تجاری شرکت رانسامز
شکل 3. آرم تجاری شرکت کلارک
این تحولات به دلیل کاهش کارگران در زمان جنگ امری اجتناب ناپذیر بود.
در سال 1917 شرکت کلارک در آمریکا استفاده از تراکتور و لیفتراک را در کارخانه خود آغاز کرد.
در سال 1919 شرکت Towmotor Company و Yale و در سال 1920 هم شرکت Towne Manufacturing وارد بازار لیفتراک در آمریکا شدند.
در طول دهه های 1920 و 1930 استفاده از لیفتراک بسیار افزایش یافت. در زمان جنگ جهانی دوم و بعد از آن روش های کاراتری برای انبارداری در انبارهای بزرگ تریجا تکامل یافت. انبارها به لیفتراک های با قدرت مانور بالا و ظرفیت های بیشتر نیاز داشتند و این نیاز باعث ارائه مدل های جدید لیفت تراک در بازار شد.
شکل 4. اولین لیفت تراک تویوتا
در سال 1956 شرکت تویوتا اولین لیفتراک خود - مدل LA - را در ژاپن ارائه کرد و در سال 1967 اولین لیفتراک تویوتا در آمریکا به فروش رسید .
شکل 5. اولین لیفتراک تویوتا که در آمریکا فروخته شد (سال 1967)
معروفترین شرکتهای تولید لیفتراک در حال حاضر در ایران تویوتا و کوماتسو و کلا شرکتهای ژاپنی هستند که البته شرکتهای چینی هم تلاش می کنند تا بازار ایران را بدست بیاورند .
انواع لیفت تراک :
لیفتراک نوعی از تراک صنعتی نیروگرفته است که توسط استانداردهای DOSH پوشش داده شده اند. مانند تراک های صنعتی انرزی داده شده، از آن در حرکت، انتقال، هل دادن، کشیدن و بالابری بار استفاده می شود. لیفتراک های در اندازه ها و ظرفیت های مختلفی هستند. آن ها می توانند توسط باتری ها، پروپان، گازوییل یا سوخت دیزلی کار کنند. بعضی از این موارد برای مکان یا اتمسفر جایی که لیفتراک کار می کند می تواند باعث آتش یا انفجارشود و خطرناک است.
تراک های صنعتی در هفت دسته براساس خصوصیات آن تقسیم می شوند.
جدول1. تراک های صنعتی
کلاس
نوع
کلاس ۱
موتور الکتریکی، سواری، تراک های متعادل کننده (تایرهای سولید و پنوماتیک)
کلاس ۲
موتور الکتریکی مناسب برای راهروهای باریک (تایرهای سولید)
کلاس ۳
تراک های دستی با موتور الکتریکی یا تراک های دستی یا سواری (تایرهای سولید)
کلاس ۴
تراک هایی با موتور احتراق داخلی (تایرهای سولید)
کلاس ۵
تراک هایی با موتور احتراق داخلی (تایرهای پنوماتیک)
کلاس ۶
تراکتورهای موتور احتراق داخلی و الکتریکی (تایرهای سولید و پنوماتیک). هیچ لیفتراکی در این دست قرار نمی گیرد.
کلاس ۷
لیفتراک هایی بر روی سطوح ناهموار (تایرهای پنوماتیک)
شکل 6.کلاس های تراک صنعتی
لیفت تراک گازسوز
لیفتراک با موتور گازی برای مکان باز طراحی شده است ولی می توان از آن در انباربزرگ با تهویه مناسب نیز استفاده کرد. از لیفتراک گازی می توان برای جابه جایی سنگین ترین بارها بهره برد و اگر نیاز به ظرفیت بیش از 1.5 تن دارید مناسب هستند. لیفتراک گازی اگر به طور نادرستی هم به کار روند تحمل بیشتری نسبت به لیفتراک برقی دارند – به ویژه موقعی که برای هل دادن به جای بلند کردن و رانندگی کردن بهره برد – و معمولا شتاب بهتر و سرعت بیشتری دارند. در فضاهای کاری باز بسیار بزرگ ، این می تواند یک حسن باشد.
لیفت تراک برقی
لیفت تراک برقی پایدار است و برای کار در مکان های کوچک توانمندی و قدرت مانور مناسبی دارد. لیفت تراک الکتریکی مناسب ترین انتخاب برای فضاهای سربسته مانند انبارها است و حتی می توان از آن برای کار در مکان های ساخت وساز بهره برد
دو دلیل اولیه آن را برای فضاهای بسته مناسب می سازد :
عدم تولید مواد آلوده کننده هوا :اگر شما قصد دارید از لیفتراک در مکان های سربسته استفاده کنید، این شاخص بسیار مهمی است.
هزینه سوخت- هزینه کمتر در هر ساعت کار نسبت به انواع لیفتراک با سوخت گازی یا دیزل دارد که این امر جبران هزینه نسبتا بالای اولیه برای خرید آن می کند.
لیفت تراک دوگانه سوز
لیفتراک هایی که موتور دوگانه سوز دارند برای مکان های باز طراحی شده اند ولی می توان از آن ها در مکان های سربسته بزرگ با تهویه مناسب مانند انبارهای وسیع استفاده کرد. این مدل از لیفتراک ها می توانند سنگین ترین بارها را جابجا کنند و اگر نیاز به ظرفیت بیش از 1.5 تن است مناسب می باشد. لیفتراک گازی اگر به طور نامناسبی هم به کار رود تحمل بیشتری نسبت به لیفتراک برقی دارد – به ویژه زمانی که برای هل دادن به جای بلند کردن و رانندگی کردن استفاده شود و معمولا شتاب بهتر و سرعت بیشتری نیز دارند که در فضاهای کاری بازی وسیع، این می تواند یک حسن باشد.
لیفتراک دیزلی
لیفتراک دیزلی برای کار در مناطق باز و غیر سرپوشیده استفاده می شوند اما می تواند در مناطق سرپوشیده با تهویه مناسب مانند انبارهای بزرگ به کار روند. لیفتراک های دیزلی می توانند بارهایی را با وزن زیاد جابه جا کنند و اگر نیاز به جابه جایی ظرفیت بار بزرگتر از 1.5 تن باشد مناسب اند. لیفتراک دیزلی معمولا سرعت بیشتری دارند که این می تواند برای فضاهای باز یک حسن باشد.
اجزاء اصلی لیفتراک:
سنسور (sensor)یعنی حس کننده,و از کلمه sens به معنی حس کردن گرفته شده و می تواند کمیت هایی مانند فشار، حرارت، رطوبت، دما، و … را به کمیتهای الکتریکی پیوسته (آنالوگ) یا غیرپیوسته (دیجیتال) تبدیل کند.سنسورها در انواع دستگاههای اندازه گیری، سیستمهای کنترل آنالوگ و دیجیتال مانندPLC مورد استفاده قرار می گیرند. عملکرد سنسورها و قابلیت اتصال آنها به دستگاههای مختلف از جملهPLC باعث شده است که سنسور بخشی از اجزای جدا نشدنی دستگاه کنترل اتوماتیک باشد. سنسور ها بر اساس نوع و وظیفه ای که برای آن ها تعریف شده اطلاعات را به سیستم کنترل کننده می فرستند و سیستم طبق برنامه تعریف شده عمل می کند .
سنسورهای بدون تماس:
سنسورهای بدون تماس سنسورهائی هستند که با فاصله از جسم و بدون اتصال به آن عمل می کند مثلا نزدیک شدن یک قطعه وجود آنرا حسکرده و فعال می شوند. این عمل به نحوی که در شکل زیر نشان داده شده است می تواندباعث جذب یک رله، کنتاکتور و یا ارسال سیگنال الکتریکی به طبقه ورودی یک سیستم میگردد.
کاربرد این سنسورها در صنعت:
1- شمارش تولید: سنسورهای القائی، خازنی ونوری
2- کنترل حرکت پارچه و …: سنسور نوری و خازنی
3-تشخیص پارگی ورق: سنسورنوری
4- کنترل سطح مخازن: سنسور نوری و خازنی و خازنی کنترل سطح
5- کنترل انحراف پارچه: سنسور نوری و خازنی
6- اندازه گیری سرعت: سنسور القائی و خازنی
7- کنترل تردد: سنسور نوری
8-اندازه گیری فاصله قطعه: سنسور القائی آنالوگ
مزایای سنسورهای بدون تماس:
سرعت سوئیچینگ(قطع و وصل)زیاد: سنسورها در مقایسه با کلیدهای مکانیکی از سرعت سوئیچینگ بالائی برخوردارند، بطوریکه برخی از آنها (سنسور القائی سرعت) با سرعت سوئیچینگ تا KHZ)25( کار می کنند.
طول عمر زیاد: بدلیل نداشتن کنتاکت مکانیکی و عدم نفوذ آب، روغن، گرد و غبار وجرقه های حین کار و … دارای طول عمر زیادی هستند.
قابل استفاده در محیطهای مختلف با شرایط سخت کاری: سنسورها در محیطهای با فشار زیاد، دمای بالا، اسیدی، روغنی، آب و … قابل استفاده هستند.
عدم نیاز به نیرو و فشار: با توجه به عملکرد سنسور هنگام نزدیک شدن قطعه، به نیرو وفشار نیازی نیست.
عدم ایجاد نویز در هنگام قطع وصل به دلیل استفاده ازنیمه هادی ها در طبقه خروجی، نویزهای مزاحم(Bouncing Noise)ایجاد نمی شود.
انواع سنسورهای مجاورتی :
1-نوری:این نمونه سنسورها به دو صورت کار می کنند.یا دو سنسور که به صورت ارسال و دریافت در مقابل هم هستند یا یک سنسور که قابلیت ارسال و دریافت امواج فروسرخ را دارد و در مقابل آن یک اینه قرار گرفته است.در صورتی که جسم امواج ارسالی را قطع کند نور به فتو ترانزیستور گیرنده نمی رسد وخاموش می شود و در نتیجه یک پالس به کنترلر ارسال می شود(سطح صفر).
نکته:دستگاههایی که با این سنسورها کار می کنند در صورت بروز خطا پاک بودن اینه ها وصحت ارسال و دریافت سنسورها راچک کنید.
۲-خازنی:این سنسورها همانند خازنها کار می کند و در صورت حظور جسم در میدان آن ظرفیتش تعغیر می کند ویک سگنال به کنترلر ارسال می کند(سطح صفر).
نکته:سنسورهای خازنی قابلیت اشکار سازی حضور هرنوع جسمی را دارند(پلاستیک.چوب .فلز و..)
۳-القایی:این سنسورها همانند یک سلف کار میکنند واز خاصیت القایی آن جهت اشکار سازی حضور جسم استفاده می شود.میدان دارای یک دامنه وفرکانس معین است در صورت حضور جسم نوسانات و دامنه صفر می شود ویک سیگنال(سطح صفر)به کنترلر ارسال می شود.
نکته:سنسورهای القایی فقط اجسام رسانی مغناطیسی را حس می کنند.و قدرت اشکار سازی جسم آنها به اندازه دامنه میدان تولیدی(ولتاز تغذیه)بستگی دارد.
۴-التراسونیک:این سنسور ها از امواج ما فوق صوت که در محدوده ۲۰تا ۵۰کیلو هرتز است اسفاه می کند.
کاربرد مهم آن استفاده در سرعت سنج ها و اشکارسازی سطح مخازن و اندازه گیری فلو و… است.
نحوه کار آن به این صورت است که با محاسبات سرعت موج و اختلاف زمان بین ارسال و دریافت فاصله را اندازه گیری می کنند.این سنسورها به صورت پالسی کار میکنند مثلا در هر ۲ثانیه یکبار یک پالس ارسال و فاصله را اندازه کیری می کند.
5- سنسورتشخیص کد رنگ:تشخیص نوار رنگی کاغذ های بسته بندی
سنسورهای بیوالکتریکیBiosensors:
بیوسنسورها طی سالهای اخیر مورد توجه بسیاری از مراکز تحقیقاتی قرار گرفته است. بیوسنسورها یا سنسورهای بر پایه مواد بیولوژیکی اکنون گستره ی وسیعی از کاربردها نظیر صنایع دارویی، صنایع خوراکی، علوم محیطی، صنایع نظامی بخصوص شاخهBiowar و … را شامل میشود.
توسعه بیوسنسورها از 1950 با ساخت الکترود اکسیژن توسط لی لند کلارک در سین سیناتی آمریکا برای اندازه گیری غلظت اکسیژن حل شده در خون آغاز شد. این سنسور همچنین بنام سازنده ی آن گاهی الکترودکلارک نیز خوانده میشود. بعداً با پوشاندن سطح الکترود با آنزیمی که به اکسیده شدنگلوکز کمک میکرد از این سنسور برای اندازه گیری قند خون استفاده شد. بطور مشابه باپوشاندن الکترود توسط آنزیمی که قابلیت تبدیل اوره به کربنات آمونیوم را داراست درکنار الکترودی از جنس یونNH4++ بیو سنسوری ساخته شده که میتوانست میزان اوره درخون یا ادرار را اندازه گیری کند. هر کدام از این دو بیوسنسور اولیه از ترنسدیوسرمتفاوتی در بخش تبدیل سیگنال خویش استفاده میکردند. در نوع اول میزان قند خون بااندازه گیری جریان الکتریکی تولید شده اندازه گیری میشد (آمپرومتریک) در حالیکه درسنسور اوره اندازه گیری غلظت اوره بر اساس میزان بار الکتریکی ایجاد شده درالکترودهای سنسور صورت می پذیرPotentiometric.
ممکن است روزی فرا رسد که بیمار بدون نیاز به مراجعه به پزشک و تنها بر مبنای اطلاعاتی که توسط یکCOBD یاChip-on-Board-Doctor فراهم میشود نوع بیماری تشخیص داده شده و سپس داروهای مورد نیاز مستقیماً درون خون تزریق شود. این مسئله باعث خواهد شد که دوزمصرفی دارو بسیار پایین آمده و ضمناً از میزان اثرات جانبی داروSide-Effect بطرزفاحشی کاسته شود، چرا که دارو مستقیماً به محل مورد نیاز در بدن ارسال میشود.
کاری که یک بیوسنسور انجام میدهد تبدیل پاسخ بیولوژیکی به یک سیگنال الکتریکی است و شامل دو جزء اصلی: پذیرندهReceptor و آشکارکنندهDetector است. قابلیت انتخابگری یک بیوسنسور توسط بخش پذیرنده تعیین میشود. آنزیمها، آنتی بادیها، و لایه های لیپید (چربی) مثالهای خوبی برایReceptor هستند.
وظیفه دتکتور تبدیل تغییرات فیزیکی یا شیمیایی با تشخیص ماده مورد تجزیه)Analyte( به یکسیگنال الکتریکی است. کاملاً واضح است که دتکتورها قابلیت انتخاب در نوع واکنش صورتگرفته را ندارند. انواع دتکتورهای (یا ترانسدیوسرها یا مبدلها یا آشکارسازها) مورداستفاده در بیوسنسورها شامل: الکتروشیمیایی، نوری، پیزوالکتریک و حرارتی میباشند. در نوع الکتروشیمیای عمل تبدیل به یکی از صورتهای: آمپرومتریک، پتانشیومتریک، وامپدانسی صورت میپذیرد. متداولترین الکترودهای مورد استفاده در نوع پتانشیومتریک شامل: الکترود شیشه ایGlass Electrode، الکترود انتخابگر یونیIon-Selective، وترانزیستور اثرمیدان حساس یونیIon-sensitive FET یاISFET هستند.
بطورکلییک بیوسنسور شامل یک سیستم بیولوژیکی ایستاImmobilized نظیر یک دسته سلول، یکآنزیم، و یا یک آنتی بادی و یک وسیله اندازه گیری است. در حضور مولکول معینی سیستمبیولوژیکی باعث تغییر خواص محیط اطراف میشود. وسیله اندازه گیری که به این تغییراتحساس است، سیگنالی متناسب با میزان و یا نوع تغییرات تولید میکند. این سیگنال راسپس میتوان به سیگنالی قابل فهم برای دستگاههای الکترونیکی تبدیل کرد.
مزایای بیوسنسورها بر سایر دستگاههای اندازه گیری موجود را میتوان بطورخلاصه بصورت زیر بیان کرد:
مولکولهای غیرقطبی زیادی در ارگانهای زنده شکلمیگیرند که به بیشتر سیستمهای موجود اندازه گیری پاسخ نمی دهند. بیوسنسورهامیتوانند این پاسخ را دریافت کنند.
مبنای کار آنها بر اساس سیستم بیولوژیکیایستاImmobilized تعبیه شده در خود آنهاست، در نتیجه اثرات جانبی بر سایر بافتهاندارند.
کنترل پیوسته و بسیار سریع فعالیتهای متابولیسمی توسط این سنسورهایامکان پذیر است.
سنسور تشخیص حرکت بدن انسانPIR:
همانطورکه میدانید امروزه استفاده از سنسور های تشخیص حرکت رونق بسیار بالایی پیدا کرده ،هم در زمینه های امنیتی و حفاظتی و هم در مسائل صرفه جویی و بهینه سازی ، سنسور هایPIR یاPASSIVE INFRA REDسنسورهایی هستند که طول موجInfrared محیط اطراف رادریافت میکنند.
هر جسمی که دمایش بالاتر از صفر درجه مطلق باشد دارای تشعشعاتInfrared یامادون قرمز میباشد . اما این موج دارای طول موج های مختلف برای درجه حرارتهای متفاوت است . کاری که این سنسور انجام میدهد در واقع دریافت این امواج در رنج بدن انسان و تشخیص آن میباشد . از این سنسور در دستگاه هایی که برای تشخیص حرکت بدن انسان حتی به صورت جزئی استفاده میشود و از نظر دقت و قابلیت اعتماد در سطح بالایی میباشد بدین وسیله شما یک آشکار ساز حرکت دارید که فقط به حرکات بدن انسان حساس است،
کاربرد این نوع سنسور:
در مسائل امنیتی ، مثل دزدگیرها مفید میباشد و در مسائل مربوط به بهینه سازی مصرف انرژی میتواند بسیار مفید واقع شود .
تعریف ترانسمیتر:
ترانسمیتر وسیله ای است که یک سیگنال الکتریکی ضعیف را دریافت کرده و به سطوح قابل قبول برای کنترلرها و مدارهای الکترونیکی تبدیل می کند ، مثلأیک حلقه فیدبک سیگنالی در سطح میکروولت یا میلی ولت یا میلی آمپرتولید می کند و این سیگنال ضعیف می تواند با عبور از ترانسمیتر به سیگنالی در سطوح صفر تا ده ولت و یا4 تا 20 میلی آمپر تبدیل شود. ترانسمیترها عمومأ از قطعاتی مثلop-amp برای تقویت وخطی کردن این سطوح ضعیف سیگنال استفاده می کند . سنسورها و ملحقات آنها مثل ترانسدیوسرها را در گروه های بزرگی تحت عنوان ابزار دقیق قرار داده و آنها را براساس نوع انرژی قابل استفاده و روشهای تبدیل ، دسته بندی می کنند.
تعریف ترانسدیوسر:
یک ترانسدیوسر بنا به تعریف ، قطعه ای است که وظیفه تبدیل حالات انرژی به یکدیگر را برعهده دارد ، بدین معنی که اگر یک سنسور فشار همراه یک ترانسدیوسر باشد ، سنسور فشار پارمتر را اندازه می گیرد ومقدار تعیین شده را به ترانسدیوسر تحویل می دهد ، سپس ترانسدیوسر آن را به یک سیگنال الکتریکی قابل درک برای کنترلر و صد البته قابل ارسال توسط سیم های فلزی ،تبدیل می کند .بنابراین همواره خروجی یک ترانسدیوسر ، سیگنال الکتریکی است که درسمت دیگر خط می تواند مشخصه ها و پارامترهای الکتریکی نظیر ولتاژ ، جریان و فرکانس را تغییر دهد ، البته به این نکته باید توجه داشت که سنسور انتخاب شده باید از نوع سنسورهای مبدل پارامترهای فیزیکی به الکتریکی باشد و بتواند مثلأ دمای اندازه گیری شده را به یک سیگنال بسیار ضعیف تبدیل کند که در مرحله بعدی وارد ترانسدیوسر شده وسپس به مدارهای الکترونیکی تحویل داده خواهد شد.
برای درک این مطلب به تفاوتهای میان دو سنسور انداره گیر دما می پردازیم : ترموکوپل و درجه حرارت جیوه ای، دو نوع سنسور دما هستند که هر دو یک عمل را انجام می دهند ، اما ترموکوپل در سمت خروجی سیگنال الکتریکی ارائه می دهد ، در حالی که درجه حرارت جیوه ای خروجی خود رابه شکل تغییرات ارتفاع در جیوه داخلش نشان می دهد.
سنسورهای فشار:
فشار را به کمک دستگاههای فشارسنج اندازه میگیرند، عمدهترین فشار سنجها که بر حسب مکانیزم کارشناسان نامگذاری شده است عبارتند از:
فشارسنج لولهU شکل
فشارسنج مکلئود
فشارسنج جیوهای
فشارسنج ترموکوپل
فشارسنج صوتی
فشارسنج خازنی
فشارسنج گاز ایدهال
فشارسنج لولهU شکل
ساده ترین و معروفترین آنها فشار سنج لولهU شکل است که در آن مقداری جیوه در لولهU شکل ریخته شده و میزان اختلاف فشار محیط هوا که برابرp0 است و ماده داخل فشارسنج که بر مایع جیوه فشار وارد میکند از طریق اختلاف ارتفاع ستون مایع جیوه اندازه گیری میشود. بنابراین از این طریق فشار واقعی را میتوانیم بدستآوریم:P = P0 + ρg )h – h0
در رابطه اخیرP فشار وρ چگالی ماده وP0 فشار اتمسفر ، h0 ارتفاع ستون مایع در فشار اتمسفر ، g شتاب جاذبه وhارتفاع ستونمایع در فشار ماده میباشد.
فشارسنج جیوهای(Mercury Barometer)
این فشار سنج اساساً از یک لوله خالی از هوا درست شده است که یک طرف آنمسدود و طرف دیگر آن که باز است در ظرف پر از جیوه فرو برده شده است. فشار هوایبیرون ، جیوه را از منبع به سمت داخل لوله میراند. جیوه تا حدی که وزن آن در داخللوله ، دقیقاً معادل نیروی ناشی از فشار هوا گردد در لوله فشار سنج بالا میرود وسپس در حالت تبادل و سکون باقی میماند. با تغییر فشار هوا ، سطح جیوه در داخل لولهنیز بالا و پایین خواهد رفت. در شرایط نرمال جیوه به اندازه 92/29 اینچ یا 760میلیمتر در لوله بالا میآید که فشاری معادل 15/1013 میلی بار است. جیوه در داخللوله فشارسنج به دلیل خاصیت کشش سطحی دارای یک سطح محدب است که هنگام تعیین فشار،باید بالاترین سطح محدب قرائت شود.
فشارسنج فلزی(Aneroid)
فشارسنج فلزی وسیلهای است مکانیکی که از یک محفظه قوطی شکل استوانهای بدون هوا تشکیل شده است؛ با تغییر فشار هوا این محفظه منقبظ یا منبسط میشود. با یک سیستم نسبتاً پیچیده که مرکب از تعدادی اهرم و قرقره است این تغییرات بزرگ شده و به یک عقربه که بر روی صفحه مدرجی حرکت میکند، منتقل میشود. یک شاخص متحرک که میتواند در یک نقطه ثابت شود بر روی فشار سنج تعبیه شده است تا بتوان تغییرات فشار را نسبت به آخرین قرائت اندازه گیری کرد.
فشار نگار(Barograph)
فشار نگار مشابه فشارسنج فلزی است با این تفاوت که اثر تغییرات فشار درمحفظه بدون هوا ، به یک قلم انتقال داده شده و قلم بر روی کاغذی که دور یک استوانه چرخان پیچیده شده است خط پیوستهای را رسم میکند. محور عمودی این صفحه بر حسب واحدفشار و محور افقی آن بر حسب زمان مدرج شده است که معمولاً برای هر دو ساعت یک خطوجود دارد. فشار نگارهای دقیقی هم ساخته شده است که قادرند تغییرات فشار را تا یکدهم میلی بار اندازه گیری نمایند، این دستگاهها میکرو باروگراف نامیده شدهاند.
سنسورها در ربات:
سنسورها اغلب برای درک اطلاعات تماسی، تنشی،مجاورتی، بینایی و صوتی بهکار میروند. عملکرد سنسورها بدینگونه است که با توجهبه تغییرات فاکتوری که نسبت به آن حساس هستند،
سطوح ولتاژی ناچیزی را درپاسخ ایجاد میکنند، که با پردازش این سیگنالهای الکتریکی میتوان اطلاعات دریافتیرا تفسیر کرده و برای تصمیمگیریهای بعدی از آنها استفاده نمود.
سنسورهارا میتوان از دیدگاههای مختلف به دستههای متفاوتی تقسیم کرد که در ذیل میآید:
.سنسور محیطی: این سنسورها اطلاعات را از محیط خارج و وضعیت اشیای اطرافربات، دریافت مینمایند
.سنسور بازخورد: این سنسور اطلاعات وضعیت ربات، ازجمله موقعیت بازوها، سرعت حرکت و شتاب آنها و نیروی وارد بر درایورها را دریافت مینمایند.
سنسور فعال: این سنسورها هم گیرنده و هم فرستنده دارند و نحوه کار آنها بدین ترتیب است که سیگنالی توسط سنسور ارسال و سپس دریافت میشود.
.سنسور غیرفعال: این سنسورها فقط گیرنده دارند و سیگنال ارسال شده از سوی منبعی خارجی را آشکار میکنند، به همین دلیل ارزانتر، سادهتر و دارای کارایی کمتر هستند.
سنسورها از لحاظ فاصلهای که با هدف مورد نظر باید داشته باشندبه سه قسمت تقسیم میشوند:
•سنسور تماسی: این نوع سنسورها در اتصالات مختلفمحرکها مخصوصا در عوامل نهایی یافت میشوند و به دو بخش قابل تفکیکاند.
i.سنسورهای تشخیص تماس
ii.سنسورهای نیرو-فشار
دو روش عمده در استفاده از سنسورها وجود دارد:
1.حس کردن استاتیک: در این روش محرکها ثابتاند و حرکتهایی که صورت میگیرد بدون مراجعه لحظهای به سنسورها صورت میگیرد.به عنوان مثال در این روش ابتدا موقعیت شی تشخیص داده میشود و سپس حرکت به سوی آن نقطه صورت میگیرد.
2.حس کردن حلقه بسته: در این روش بازوهای ربات در طول حرکت با توجه به اطلاعات سنسورها کنترل میشوند. اغلب سنسورها در سیستمهای بینا اینگونهاند.
حال از لحاظ کاربردی با نمونههایی از انواع سنسورها درربات آشنا میشویم:
a.سنسورهای بدنه(Body Sensors):
این سنسورها اطلاعاتی رادرباره موقعیت و مکانی که ربات در آن قرار دارد فراهم میکنند. این اطلاعات نیز به کمک تغییر وضعیتهایی که در سوییچها حاصل میشود، به دست میآیند. با دریافت وپردازش اطلاعات بدست آمده ربات میتواند از شیب حرکت خود و اینکه به کدام سمت درحال حرکت است آگاه شود. در نهایت هم عکسالعملی متناسب با ورودی دریافت شده از خودبروز میدهد.
b.سنسور جهتیاب مغناطیسی(Direction Magnetic Field Sensor) با بهرهگیری از خاصیت مغناطیسی زمین و میدان مغناطیسی قوی موجود، قطبنمایالکترونیکی هم ساخته شده است که میتواند اطلاعاتی را درباره جهتهای مغناطیسیفراهم سازد. این امکانات به یک ربات کمک میکند تا بتواند از جهت حرکت خود آگاه شدهو برای تداوم حرکت خود در جهتی خاص تصمصمگیری کند. این سنسورها دارای چهار خروجیمیباشند که هرکدام مبین یکی از جهتها است. البته با استفاده از یک منطق صحیح نیزمیتوان شناخت هشت جهت مغناطیسی را امکانپذیر ساخت.
c.سنسورهای فشار وتماس(Touch and Pressure Sensors) شبیه سازی حس لامسه انسان کاری دشوار به نظرمیرسد. اما سنسورهای سادهای وجود دارند که برای درک لمس و فشار مورد استفاده قرارمیگیرند. از این سنسورها در جلوگیری از تصادفات و افتادن اتومبیلها دردستاندازها استفاده میشود. این سنسورها در دستها و بازوهای ربات هم به منظورهایمختلفی استفاده میشوند. مثلا برای متوقف کردن حرکت ربات در هنگام برخورد عاملنهایی با یک شی. همچنین این سنسورها به رباتها برای اعمال نیروی کافی برای بلندکردن جسمی از روی زمین و قرار دادن آن در جایی مناسب نیز کمک میکند. با توجه بهاین توضیحات میتوان عملکرد آنها را به چهار دسته زیر تقسیم کرد: 1- رسیدن به هدف،2- جلوگیری از برخورد، 3- تشخیص یک شی.
d.سنسورهای گرمایی(Heat Sensors):
یکی از انواع سنسورهای گرمایی ترمینستورها هستند. این سنسورها المانهای مقاومتی پسیوی هستند که مقاومتشان متناسب با دمایشان تغییر میکند. بسته به اینکه در اثرگرما مقاومتشان افزایش یا کاهش مییابد، برای آنها به ترتیب ضریب حرارتی مثبت یامنفی را تعریف میکنند. نوع دیگری از سنسورهای گرمایی ترموکوپلها هستند که آنهانیز در اثر تغییر دمای محیط ولتاژ کوچکی را تولید میکنند. در استفاده از این سنسورها معمولا یک سر ترموکوپل را به دمای مرجع وصل کرده و سر دیگر را در نقطهایکه باید دمایش اندازهگیری شود، قرار میدهند
سنسورهای بویایی(Smell Sensors):
تا همین اواخر سنسوری که بتواند مشابه حس بویایی انسان عمل کند، وجودنداشت. آنچه که موجود بود یکسری سنسورهای حساس برای شناسایی گازها بود که اصولا هم برای شناسایی گازهای سمی کاربرد داشتند. ساختمان این سنسورها به این صورت است که یک المان مقاومتی پسیو که از منبع تغذیهای مجزا، با ولتاژ 5+ ولت تغذیه میشود، درکنار یک سنسور قرار دارد که با گرم شدن این المان حساسیت لازم برای پاسخگویی سنسوربه محرکهای محیطی فراهم میشود. برای کالیبره کردن این دستگاه ابتدا مقدار ناچیزی از هر بو یا عطر دلخواه را به سیستم اعمال کرده و پاسخ آن را ثبت میکنند و پس ازآن این پاسخ را به عنوان مرجعی برای قیاس در استفادههای بعدی به کار میبرند. اصولا در ساختمان این سیستم چند سنسور، به طور همزمان عمل میکنند و سپس پاسخهای دریافتی از آنها به شبکه عصبی ربات منتقل شده و تحلیل و پردازش لازم روی آن صورت میگیرد. نکته مهم درباره کار این سنسورها در این است که آنها نمیتوانند یک بو یاعطر را به طور مطلق انداره بگیرند. بلکه با اندازهگیری اختلاف بین آنها به تشخیص بو میپردازند.
نمونه ای از کار برد:
آلمانی ها توانسته اند با ساخت سنسور بویایی ویژه ای بیماری های قلبی را تا 90% کشف کنند. چنین اعلام شده که این حسگر می تواند انواعی از نارسایی قلبی را بر اساس بوها تشخیص دهد.
f.سنسورهای موقعیت مفاصل : رایجترین نوع این سنسورهاکدگشاها(Encoders) هستند که هم از قدرت بالای تبادل اطلاعات با کامپیوتربرخوردارند و هم اینکه ساده، دقیق، مورد اعتماد و نویز ناپذیرند. این دسته انکدرهارا به دو دسته میتوان تقسیم کرد:
i.انکدرهای مطلق: در این کدگشا ها موقعیتبه کد باینری یا کد خاکستریBCD Binary Codded Decibleتبدیل میشود. این انکدرها بهعلت سنگینی و گرانقیمت بودن و اینکه سیگنالهای زیادی را برای ارسال اطلاعات نیازدارند، کاربرد وسیعی ندارند. همانطور که میدانیم بهکار گیری تعداد زیادی سیگنالدرصد خطای کار را افزایش میدهد و این اصلا مطلوب نیست. پس از این انکدرها فقط درمواردی که مطلق بودن مکانها برای ما خیلی مهم است و مشکلی هم از احاظ بار فابلتحمل ربات متوجه ما نباشد، استفاده میشود.
ii.انکدرهای افزاینده: اینکدگشا ها دارای قطار پالس و یک پالس مرجع که برای کالیبره کردن بکار میرود هستند،از روی شمارش قطارهای پالس نسبت به نقطه مرجع به موقعیت مورد نظر دست مییابند. ازروی فرکانس (عرض پالسها) میتوان به سرعت چرخش و از روی محاسبه تغییرات فرکانس درواحد زمان (تغییرات عرض پالس) به شتاب حرکت دوارنی پی برد. حتی میتوان جهت چرخش رانیز فهمید. فرض کنید سیگنالهایA وB وC سه سیگنالی باشند که از کدگشا بهکنترلکننده ارسال میشود. B سیگنالی است که با یک چهارم پریود تاخیر نسبت بهA. ازروی اختلاف فاز بین این دو میتوان به جهت چرخش پی برد.
سنسور مادون قرمز بدون حساسیت به نور محیط
این یک سنسور مادون قرمز که نسبت به نور روزحساسیت نداره و با استفاده از یکPLL کار می کنه!
و اما چه جوری کار می کنه این از یهIC استفاده میکنه که دارای یه اوسیلاتور که روی فرکانسKHz 4.5 تنظیم شده این فرکانس توسط یه فرستنده مادون قرمز فرستاده می شه و توسط گیرنده مربوطه گرفته شده و ولتاژDC اون حذف می شه (که معمولا این ولتاژ متناسب با نور های محیطه) بعدتوسط یهPhase Detector با فاز فرستنده مقایسه می شه و اگر برابر بود خروجی صفر میشه وجود یکPLL در مدار باعث می شه که حساسیت مدار به نور های پراکنده جلوگیری میکنه البته برای تنظیم حساسیت می تونین از پتانسیومتر مدار استفاده کنین
ازاین مدار می تونین هم برای تشخیص وجود یک مانع استفاده کنین و هم برای تشخیص رنگسیاه از سفید. فرستنده و گیرنده مدار رو می تونین رو بروی هم قرار بدین که با اینکار اگر مانعی در بین این دو باشه تشخیص داد می شه و هم می تونین هر دو رو کنار همقرار بدین البته باید مراقب باشین که نور فرستنده در این حالت مستقیم به گیرندهنرسه و فقط انعکاس اون رو گیرنده در یافت کنه با این کار اگه مانعی رو نزدیک این دوقرار بدین تشخیص داده می شه این فاصله حدود 2cm که بستگی به رنگ جسم و جنس فرستندهو گیرنده دارد البته می توان آن را با پتانسیومتر مدار کمتر کرد با همین روش میتونین رنگ سیاه رو از سفید تشخیص بدین البته تنظیم پتانسیومتر یادتون نره
حسن این مدار اینه که با کم و زیاد شدن نور تنظیماتتون بهم نمی خوره دیگهبعداز یک ساعت تنظیم بعد که وارد محیط مسابقه شدین که نور دیگه ای داره همه چیز بهمنمی خوره.
حسگرهای مافوق صوت(Ultrasonic):
یکی از مسائل مطرح در رباتیک ایجاددرک نسبت به محیط خارجی برای جلوگیری از برخورد نامطلوب به اشیاء موجود در محیطحرکت است.
از سوی دیگر ممکن است نیاز داشته باشیم که ربات بتواند درکی ازفاصله ها بدون تماس فیزیکی داشته باشد. برای این منظور از سنسورهای مافوق صوت یاUltrasonic استفاده می کنند.فرکانسهای این محدوده را می توان بین 40 کیلو هرتز تاچندین مگا هرتز در نظر گرفت.امواجی با این فرکانسها کاربردهایی چون سنجش میزانفاصله،سنجش میزان عمق یک مخزن و ….را دارند.
جهت استفاده از این امواج یکسری سنسورهای مخصوص طراحی شده که می توان این سنسورها را به دو دسته صنعتی و غیرصنعتی تقسیم بندی کرد.سنسورهای غیر صنعتی در فرکانسهایی در حدود 40 کیلو هرتز کارمی کنند و در بازار با قیمتهای پایین در دسترس هستند. در این سنسورها دقت کار بالانبوده و فقط در حد تشخیص یک فاصله یا عمق یک مایع می توان از آنها استفاده کرد.امابلعکس در سنسورهای صنعتی که در فرکانسهای در حد مگا هرتز کار می کنند و به دلیل همین فرکانس بالا ما دقت زیادی را خواهیم داشت
مکانیزم کلی کار این سنسورها، فرستادن یک بیم و دریافت انعکاس آن و متعاقبا محاسبه زمان رفت و برگشت است. بدینترتیب می توان فواصل را نیز براحتی با در نظر گرفتن سرعت صوت در دما و فشار محیط ،محاسبه کرد به همین دلیل این سنسور به صورت دوpack مجزای گیرنده و فرستنده موجودمی باشد.
نگاهی سریع به سنسورهای رایج
SHT11سنسور رطوبت با خروجی دیجیتال
SHT75 سنسور رطوبت با خروجی دیجیتال
Rhu-207 سنسور رطوبت با خروجی مقاومتی
HS1101 سنسور رطوبتبا خروجی خازنی
3610 سنسور رطوبت با خروجی ولتاژdc
Smt160 سنسوردما با خروجی دیجیتال
LM35سنسور دما با خروجی آنالوگ
Gs209 سنسورتشخیص فلزات
Tgs4161 سنسور تشخیص دی اکسید کربن
MQ-4 سنسور گازمتان
Ss1118سنسور اکسیژن
Ke-25سنسور اکسیژن
GR500 سنسور وزن
MQ-9 سنسور گاز مونوکسید کربن
MQ-2 سنسور تشخیص دود
MQ-5 سنسور گاز
Pir –dz035 سنسور تشخیص انسان
L298 درایور
Uln2003 درایور
Msk4225 درایور
27xx حافظهprom
28xx حافظهeeprom
Cmps03 قطب نما
Tsl2550t سنسور تجزیهنور
Gp2s04 سنسور تشخیس سیاه و سفید
Tsl230 تشخیص رنگ
LHI648 سنسور حرارتی حساس به بدن
O2A سنسور رطوبت و دما در یک پکخروجی دیجیتال
S2H سنسور رطوبت مقاومتی
HAS 400-S سنسور اندازهگیری جریان
LHI 944سنسورتشخیص حرکت (انسان و حیوان)
سنسورهای تشخیص اثر انگشت:
در حال حاضر سنسورها به روشهای نوری، نیم هادی ، خازنی و LE ساخته می شوند.
سنسورهای نوری : این دسته از سنسورها تصویر اثر انگشت را از طریق فشار دادن سر انگشتان بر روی لنز و منبع نوری ثبت می نمایند. صفحه این سنسورها از الماس صنعتی (LANTAN ) ساخته شده است.
سنسورهای اثر انگشت نیمه هادی : در این سنسورها ، تصاویر اثر انگشت با تغییر در بار الکتریکی با توجه به فشار و ضربه حرارتی از انگشت به سنسور و یا با استفاده از میدان مغناطیسی یا امواج مافوق صوت برای تبدیل سیگنال به تصاویر بدست می آید.
در این سنسورها صفحه نمایش از یک فیلم نازک ساخته می شود.
– سنسورهای اثر انگشت LE : تصاویر با استفاده از مواد شیمیایی که نور را هنگام لمس انگشت روی آنها منتشر می کنند، بدست می آید.
* در این نوع سنسور نیز صفحه نمایش از یک فیلم نازک ساخته می شود.
فرکانس سوئیچینگ:
حداکثر تعداد قطع و وصل یک سنسور در ثانیه می باشد .(واحد آن HZ میباشد.)
فاصله سوئیچینگ S) ):
فاصله بین قطعه استاندارد و سطح حساس سنسور به هنگام عمل سوئیچینگ می باشد.
فاصله سوئیچینگ نامی Sn)):
فاصله ای که در حالت متعارف و بدون در نظر گرفتن پارامترهای متغیر از قبیل درجه حرارت ، ولتاژ تغذیه و ... تعریف شده است
بسیاری لیمیت سوییچ ها، محرّک گذرا دارند یعنی با وجود نیروی خارجی عمل میکنندو با برداشتن نیرو آزاد می شوند.
بعضی لیمت سوییچ هابا واردن شدن فشار در همان موقعیّت می مانند و تا در جهت مخالف نیرو وارد نشود،آزاد نمی شوند