قوانین آزمایشگاه
آزمایشگاه ابزار دقیق به منظور آشنایی و استفاده از حسگرها و عملگرهای رایج در صنعت ارائه شده است. در این آزمایشگاه، حسگرهای اندازه‌گیری دما، فاصله، نیرو، سرعت و موقعیت زاویه‌ای و همچنین عملگرهای هیدرولیکی و پنوماتیکی بررسی خواهند شد. در برخی آزمایش‌ها، از یک میکروکنترلر برای نمایش و طراحی مدار جانبی حسگر استفاده می‌شود. انتظار می‌رود دانشجویان پس از گذراندن این آزمایشگاه، ضمن آشنایی بیشتر با حسگرها و عملگرهای صنعتی، بتوانند به صورت عملی از آن ها استفاده کنند.
فایل قوانین و برنامه زمان:
معرفی میکرو کنترل کننده های AVR
میکروکنترل کننده ها در اصطلاح، ریزپردازنده‌هایی هستند که جدا از CPU، حداقل شامل سیستم‌های ورودی و خروجی حافظه و مدارهای ارتباط حافظه در داخل تراشه اصلی هستند و برای ارتباط با سیستم‌های جانبی نیازی به مدارهای واسطه خارجی ندارند. البته ویژگی‌های همه میکروکنترل کننده ها یکسان نیست و برخی از میکروکنترل کننده ها علاوه بر ویژگی‌های فوق، شامل مبدل‌های دیجیتال به آنالوگ و آنالوگ به دیجیتال یا حتی ویژگی‌های خاص‌تری هستند. میکروکنترل کننده مورد استفاده در آزمایشگاه ابزار دقیق از نوع AVR و با نام ATmega32 ساخت شرکت Atmel است. برای آشنایی با عملکرد این میکروکنترل کننده، مطالعه فایل‌های تهیه شده توصیه می‌شود.
فایل های مورد نیاز آزمایش:
سنسوهای دما
شاید اغراق نباشد اگر بگوییم نیمی از تحقیقات انجام شده در حوزه حسگرها به حسگرهای اندازه‌گیری دما برمی‌گردد. این آمار اهمیت این نوع حسگر را نشان می‌دهد. امروزه در اکثر فرآیندهای صنعتی، از حسگرهای دما برای کنترل دما یا نمایش دمای فرآیند استفاده می‌شود. حسگرهای اندازه‌گیری دمای صنعتی به سه دسته کلی ترموکوپل، ترمیستور و RTD تقسیم می‌شوند، هرچند هر کدام تقسیم‌بندی‌های دیگری نیز دارند. در این آزمایش علاوه بر آشنایی با انواع حسگرهای دما، کاربرد هر نوع حسگر را نیز خواهیم آموخت.
فایل های مورد نیاز آزمایش:
انکودر
امروزه موتورها و درایوهای دوار به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند و در بسیاری از کاربردها، اندازه‌گیری سرعت چرخش یا موقعیت محور چرخش مورد نظر است. حسگرهای مورد استفاده در این زمینه را می‌توان به طور کلی به دو دسته دیجیتال و آنالوگ تقسیم کرد. انکودرهای شفت که جزئی از دسته اول هستند، به دلیل دقت بالا بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. در این آزمایش، دو نوع انکودر را بررسی خواهیم کرد: مطلق و افزایشی.
فایل های مورد نیاز آزمایش:
نیروسنج
بسیاری از مواقع در کارگاه‌ها یا مراکز صنعتی، اندازه‌گیری میزان نیرو و گشتاورهای وارد بر یک جسم ضروری است. به عنوان مثال، برای بررسی پایداری و مقاومت یک پل که روزانه چندین هزار خودرو از آن عبور می‌کنند، باید میزان نیروهای وارد بر آن محاسبه شود. برای اندازه‌گیری نیروهای وارد بر یک جسم از مبدل‌هایی به نام لودسل استفاده می‌شود. در این آزمایش، ابتدا به معرفی کرنش‌سنج می‌پردازیم. در ادامه، روش ساخت لودسل با استفاده از چندین کرنش‌سنج و به کمک مدار پل توضیح داده می‌شود. در نهایت، یک لودسل آماده را معرفی می‌کنیم و با استفاده از آن و پورت سریال کامپیوتر، وزن اجسام محاسبه و در نرم‌افزار سیمولینک متلب نمایش داده می‌شود.
فایل های مورد نیاز آزمایش:
سنسورهای فراصوت و مادون قرمز
در حسگرهای اولتراسونیک، سیگنال الکتریکی به سیگنال مکانیکی (موج صدا) تبدیل می‌شود یا برعکس، و سیگنال مکانیکی به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود. اصول کار این حسگرها بر اساس مدت زمان رفت و برگشت موج صدا است که با سرعت صوت، تخمین فاصله را ممکن می‌سازد. حسگر مادون قرمز به طور گسترده در دستگاه‌های الکتریکی استفاده می‌شود. کنترل از راه دور تلویزیون‌ها از حسگر مادون قرمز برای دریافت و ارسال اطلاعات استفاده می‌کند. فناوری مادون قرمز همچنین در بسیاری از دستگاه‌های تلفن همراه برای ارسال و دریافت اطلاعات استفاده شده است. در این آزمایش، ابتدا حسگر اولتراسونیک را تشخیص داده و سپس با استفاده از یک میکروکنترلر AVR و مدارهای فرستنده و گیرنده اولتراسونیک، فاصله حسگر تا مانع به دست می‌آید. سپس از حسگر مادون قرمز برای اندازه‌گیری فاصله استفاده خواهیم کرد.
فایل های مورد نیاز آزمایش:
سنسورهای سطح و جریان سیالات
در صنایع فرآیندی، فشار، سطح و جریان سیال بیشتر در معرض اندازه‌گیری و کنترل هستند. از جمله پرکاربردترین نمونه‌های اندازه‌گیری جریان، می‌توان به محاسبه غلظت، فشار و سطح اشاره کرد. اندازه‌گیری و کنترل فشار در پالایش نفت خام، تولید گاز طبیعی و غیره بسیار ارزشمند است. اندازه‌گیری سطح مایع مخازن نیز بسیار مهم است و نمونه‌های زیادی از آن در زندگی روزمره مانند حسگرهای بنزین وسایل نقلیه استفاده می‌شود.
فایل های مورد نیاز آزمایش:
سیستم های هیدرولیکی
سیستم‌های هیدرولیک به طور گسترده در صنعت برای کنترل و اعمال فرامین به فرآیندهای مختلف استفاده می‌شوند. عناصر اصلی در این سیستم‌ها شامل پمپ‌های هیدرولیک، شیرهای کنترل جریان سیال، حسگرهای فشار و جریان سیال هستند. در این آزمایش ابتدا شرح مختصری از سیستم‌های هیدرولیک و مدارهای کنترلی آن ها ارائه می‌شود، سپس کارت ورودی/خروجی و نحوه اتصال و تنظیم آن در نرم‌افزار MATLAB معرفی می‌شود. کارت ورودی/خروجی برای انتقال سیگنال‌های اندازه‌گیری شده فرآیند به نرم‌افزار و اعمال فرامین از نرم‌افزار به درایوهای الکتریکی استفاده خواهد شد. در نهایت، یک کنترل‌کننده برای کنترل سرعت هیدروموتور طراحی می‌شود و توسط نرم‌افزار MATLAB و از طریق کارت ورودی/خروجی و مدارهای جانبی به فرآیند اعمال می‌شود.
فایل های مورد نیاز آزمایش: