مقاله سنسورهای حرارتی مربوطه  به صورت فایل ورد  word و قابل ویرایش می باشد و دارای ۵۰  صفحه است . بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دانلود مقاله سنسورهای حرارتی نمایش داده می شود، علاوه بر آن لینک مقاله مربوطه به ایمیل شما نیز ارسال می گردد

 فهرست

مقدمه   ۱
۱-۱ موارد استفاده سنسورها   ۲
۱-۲ سنسور چیست؟   ۲
۱-۳ ویژگی های یک سنسور خوب   ۳
۱-۴ سنسورهای بیولوژیکی   ۳
۱-۵ سنسور دما   ۴
۱-۶ نمونه هایی از انواع سنسورها   ۶
۱-۶-۱ سنسور دما lm35    ۶
۱-۶-۲ سنسور دما lm335   ۶
۱-۶-۳ سنسور دما lm75   ۷
۱-۷ سنسورهای دما  و ترانسیدیو سرهای حرارتی   ۸
۱-۷-۱ گرما ودما   ۸
۱-۷-۲ نوار بی متال   ۸
۱-۷-۳ انبساط مایع وگاز   ۱۲
۱-۷-۴ ترموکوپلها   ۱۴
۱-۷-۴-۱ کاربرد عملی   ۱۸
۱-۷-۴-۲ یادداشتها   ۱۹
۱-۷-۵ سنسورهای مقاومت فلزی (metal-resistance sensors)   ۲۴
۱-۷-۵-۱ دماسنج مقاومتی (Resistance thermometer)   ۲۷
۱-۷-۶ ترمیستورها   ۳۰
۱-۷-۶-۱ ترمیستورهای PTC   ۳۵
۱-۷-۷ تشخیص انرژی گرمایی تابشی   ۳۸
۱-۷-۸ آشکارسازهای پایروالکتریک(Pyroelectric detectors)   ۳۹
۱-۷-۹ ترانسدیوسرهای حرارتی   ۴۲
۱-۷-۱۰ ترانسدیوسرهای حرارتی به الکتریکی   ۴۴

مقدمه

در طول دو دهه گذشته، رشد بی سابقه ای در شمار محصولات و خدماتی رخ داده که اطلاعات به دست آمده از راه مونیتورینگ (دیده بانی) و اندازه گیری را با استفاده از انواع مختلف سنسورها مورد استفاده قرار می دهند. فناوری سنسوری در دامنه وسیعی از حوزه ها از آب و هوا گرفته تا پزشکی، بازرگانی و صنایع کاربرد دارد. بسیاری از حکومت ها و سیاستگذاران جهان به خاطر منافع بالقوه فناوری سنسوری به تشویق و توسعه آن اهمیت زیادی می دهند. به این خاطر که از طرفی تشویق رشد فناوری های سنسوری به صورت گرایش های تکنولوژیکی جدید و به دنبال آن محصولات جدید در صنایع بومی نتیجه می دهد و به صورت کیفیت بهتر محصولات و بازدهی بهتر آنها (از راه گسترش سطح کنترل بر فرایندهایشان) خود را نشان می دهد.

از طرفی هم توسعه تکنولوژی های سنسوری به اجرای قوانین حکومتی در زمینه ایمنی و آب و هوا کمک می‫کند.

فواید تشویق فناوری های سنسوری در برنامه های برخی از کشورها، (به عنوان مثال در برنامه ملی پیش بینی تکنولوژی بریتانیا درباره فرصت های بالقوه ای که فناوری های سنسوری در ایجاد ثروت و کیفیت فراهم می‫کنند) مورد تأکید قرار گرفته. ۱۵ تکنولوژی مستقل که دامنه وسیعی از بخش های مختلف صنایع را پوشش می دهند، نیاز جهانی به فناوری های سنسوری را انکارناپذیر کرده اند. در ۱۳ تا از این ۱۵ تکنولوژی، تکنولوژی سنسوری به صورت یک عنصر کامل در توسعه محصولات و خدمات شناخته می شود. در حقیقت فناوری سنسوری به صورت یک فناوری کلیدی با کاربردهایی با تنوع گسترده صنعتی و تحقیقاتی ظاهر شده.

۱-۱ موارد استفاده سنسورها

سنسورها در اشیایی با کاربردهای روزمره مثل کف آسانسورهای لمسی-حسی (سنسور لامسه ای) و لامپ هایی که با لمس پایه شان روشن و خاموش می شوند به صورت آشکار دیده می شوند. همچنین کاربردهای بی شماری برای سنسورها وجود دارد که بیشتر مردم هرگز از آنها آگاه نمی شوند. به عنوان مثال سنسورها در خودروها، ماشین آلات، وسایل ماورای جو، تجهیزات پزشکی و ربات ها کاربرد دارند.

۱-۲ سنسور چیست؟

سنسور دستگاهی است که یک کمیت فیزیکی را اندازه گیری می کند و آن را به یک سیگنال که می تواند به وسیله یک مشاهده گر یا یک اسباب خوانده شود تبدیل می کند. برای مثال دماسنج – با جیوه در شیشه اش، دمای اندازه گیری شده را به شکل انقباض و انبساط یک مایع روی یک تیوب شیشه ای مدرج نشان می دهد. یا یک ترموکوپل دما را به یک ولتاژ خروجی که می تواند به وسیله ولت متر خوانده شود تبدیل می کند.

در واقع سنسور اسبابی است که یک سیگنال یا محرک را می گیرد و به آن پاسخ می دهد. در این جا اصطلاح محرک به معنی خاصیت یا کمیتی است که نیاز است تا به فرم الکتریکی تبدیل شود. از این رو سنسور را می‫توان به عنوان اسبابی که یک سیگنال را می گیرد و آن را به فرم الکتریکی تبدیل می کند –بنابراین بیشتر در دستگاه های الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرد- تعریف کرد. البته سنسور با ترانسفورماتور متفاوت است. چراکه یک ترانسفورماتور شکلی از انرژی را به شکل دیگری تبدیل می کند. در حالی که یک سنسور، سیگنال دریافت شده را تنها به فرم الکتریکی تبدیل می کند.

میزان حساسیت سنسور به این ترتیب تشخیص داده می شود که خروجی آن موقعی که کمیت اندازه گیری شده تغییر می کند، تغییر کند. برای مثال هنگامی که تغییرات دما یک درجه سانتی گراد تغییر می کند و جیوه در دماسنج یک سانتی متر حرکت می کند، حساسیت یک سانتی متر درجه سانتی گراد است. سنسورهایی که تغییرات خیلی کوچک را اندازه گیری می کنند، لازم است حساسیت های خیلی بالا داشته باشند. همچنین سنسورها، روی چیزی که اندازه گیری می کنند فشاری وارد می کنند. برای مثال وقتی دماسنج دمای اتاق را، داخل یک فنجان مایع داغ می گذاریم، مایع خنک می شود. در حالی که مایع، دماسنج را گرم می کند.

بنابراین لازم است سنسورهایی طراحی شوند تا اثر کوچکی روی آن چه که اندازه گیری می کنند داشته باشند. ساختن سنسور کوچک تر اغلب این کار را تسهیل می کند و ممکن است فواید دیگری هم داشته باشد.

پیشرفت تکنولوژیکی اجازه می دهد که سنسورهای بیشتر و بیشتری در مقیاس میکروسکوپی ساخته شود.

۱-۳ ویژگی های یک سنسور خوب

یک سنسور خوب از قوانین زیر تبعیت می کند:

به خاصیت فیزیکی اندازه گیری شده حساس است.

به هیچ خاصیت دیگری حساس نیست.

روی خاصیت اندازه گیری شده تأثیر نمی گذارد.

سنسورهای ایده آل طراحی شده اند تا خطی باشند. سیگنال خروجی چنین سنسوری با خصوصیت اندازه گیری شده متناسب است.

۱-۴ سنسورهای بیولوژیکی

همه موجودات زنده حاوی سنسورهای بیولوژیکی هستند که با کارکردهایی شبیه به اسباب مکانیکی توصیف می شوند. بیشتر سلول های تخصصی شده به اینها حساسند:

۱-نور، حرکت، دما، حوزه مغناطیسی، رطوبت، ارتعاش، فشار، حوزه های الکتریکی، صدا و دیگر صور فیزیکی محیط خارجی.

۲-صور فیزیکی محیط داخلی مثل اتساع، حرکت موجود زنده.

۳-مولکول های محیطی شامل توکسین ها، مواد مغذی و فرومول ها.

۴-کنش و واکنش بیومولکول ها و برخی پارامترهای جنبشی.

۵-محیط متابولیک داخلی، مثل سطح گلوکز، سطح اکسیژن یا اسمولالیتی.

۶-مولکول های سیگنالی داخلی، مثل هورمون ها، سیتوسکین ها.

۷-تفاوت ها بین پروتئین های خود موجود زنده با محیط و موجودات بیگانه.

سنسورهای مصنوعی که با استفاده از یک مؤلفه حساس بیولوژیکی از سنسورهای بیولوژیکی تقلید می کنند، بیوسنسور نامیده می شوند.

۱-۵ سنسور دما

در پروسه کنترل، ثبت، اندازه گیری، و نمایش حرارت یک سیستم یا شئ اختلاف بسیاری زیادی بین مفاهیم “سنسور حرارت” و “اندازه گیری حرارت” وجود دارد. یک دماسنج جیوه ای معمولی می تواند به آسانی برای اندازه گیری دمای اتاق، یک مایع و … مورد استفاده قرار گیرد، در حالیکه از آن نمی توان برای ثبت و کنترل دمای محیط یا شئ مورد اندازه گیری استفاده نمود. متقابلاً یک سنسور گرما نمی تواند برای نشان دادن دمای محیطی که در آن قرار گرفته شده است بتنهایی مورد استفاده قرار گیرد. سنسورهای حرارت را میتوان بطور کلی به دو گروه تماسی و غیر تماسی تقسیم کرد.

سنسور تماسی یا Contact Sensor برای اندازه گیری دمای محیط در واقع دمای خودش را را اندازه گیری می کند. با تماس این سنسور به شئ تحت کنترل یا قرار گرفتن آن در محیط تحت اندازه گیری، تعادل گرمایی بین سنسور و محیط ایجاد میشود. در این حالت جریان گرما یا Heat Flow بین محیط و سنسور وجود ندارد.

در سنسورهای حرارتی غیر تماسی آنچه سنجیده می شود توان حرارتی مادون قرمز یا نوری متصاعد شده ای است که از یک سطح ( یا جسم) با مساحت (یا حجم) مشخص یا قابل محاسبه دریافت می گردد.

علاوه بر این، روشهای پیشرفته ترموگرافی با تصویر برداری از اجسام و تجزیه و تحلیل تصاویر دریافتی که قادر به اندازه گیری دقیق دمای اجزای مختلف جسم است نیز در زمره سنسورهای حرارتی غیر تماسی قرار می‫گیرد.

سنسورهای حرارتی تماسی تنوع و فراوانی بسیار بیشتری نسبت به نوع غیر تماسی دارند. این سنسورها شامل: انواع ترموکوپلها TC، مقاومتهای RTD و PRT، ترمیستورها، بی متالها، ترمومترهای شیشه ای، ترمو ولها، و انواع نیمه هادی شامل دیود، ترانزیستور و آی سی های اندازه گیری و کنترل دما هستند.

علاوه بر موارد فوق می توان به میکرو ترموفیوزها و محافظهای حرارتی نیمه هادی نیز اشاره کرد. یک قطع کننده حرارتی از نوع ترموفیوز در بسیاری از مدارهای مجتمع مدرن، مادربوردها، و سیستمهای پیشرفته الکترونیکی باعث بالاتر رفتن حفاظت چیپها، CPU ها و سایر اجزای گران قیمت آنها در برابر دمای بالا می‫شود.

سنسورهای حرارتی فیلم ضخیم، Thermo MEMS یا سنسورهای میکروالکترومکانیکی حرارتی، و سنسورهای حرارتی پسیو موج سطحی Surface Acoustic Waveیا بطور اختصار SAW سنسور، نیز از انواع سنسورهای تماسی بوده که امروزه کاربرد وسیعی در اندازه گیری و کنترل دمای پروسه دارند.

ترموسنسورهای غیر تماسی نیز شامل ترمومترهای IR (مادون قرمز) و لیزری، تصویربرداری حرارتی و انواع طیف سنجهای نوری است.

بطور کلی این دسته از سنسورهای حرارتی بر مبنای قابلیت طیف منتشر شده اندازه گیری را صورت می دهند.

هرچند هنوز بکارگیری این گروه از سنسورها در صنعت به فراگیری RTDها و ترموکوپلها نرسیده است اما کارآیی غیرقابل انکار آنها وقتی آشکار میشود که استفاده از انواع سنسورهای تماسی در محل مورد اندازه‫گیری عملاً غیرممکن میشود.

به عنوان مثال در صنایع ریخته گری فولاد، مس وسایر فلزات که با کوره های بزرگ مذاب سر و کار داریم، اگر چه استفاده از ترموکوپل بهمراه کابلهای ارتباطی دمای بالا امکان پذیر است، اما سرویس، نگهداری و تعمیرات چنین سیستم کنترلی عملاً و در شرایط بهره برداری ناممکن می نماید.

در سلسله مطالبی تحت عنوان سنسورهای حرارتی قصد آن دارم تا با معرفی انواع سنسورهای حرارتی به مطالعه ساختار آنها و بررسی سیستمهای مرتبط با آنها بپردازم.

۱-۶ نمونه هایی از انواع سنسورها

۱-۶-۱ سنسور دما lm35 :

نوع سنسور : آنالوگ

خروجی :  ۱۰mv  به ازای هر درجه سانتی گراد

رنج اندازه گیری دما : ۵۵- تا ۱۵۰ درجه

اندازه گیری دما بر حسب  : درجه سانتی گراد (سلسیوس)

دقت اندازه گیری : ۰٫۵ درجه در دمای ۲۵

رنج ولتاژ کاری : ۴ تا ۳۰ ولت

جریان مصرفی : ۶۰ میکرو امپر

۱-۶-۲ سنسور دما lm335 :

 نوع سنسور : آنالوگ

خروجی :  ۱۰mv  به ازای هر درجه کلوین

رنج اندازه گیری دما : ۴۰- تا ۱۰۰ درجه

اندازه گیری دما بر حسب  : درجه کلوین

دقت اندازه گیری : ۱ درجه در دمای ۱۰۰ درجه سانتی گراد

جریان مصرفی : ۴۰۰ میکرو تا ۵ میلی امپر

۱-۶-۳ سنسور دما lm75:

نوع سنسور : دیجیتال

خروجی :  پروتکل I2C

رنج اندازه گیری دما : ۲۵- تا ۱۰۰ درجه

اندازه گیری دما بر حسب  : درجه سانتی گراد (سلسیوس)

دقت اندازه گیری : حداکثر اختلاف  ±۲ درجه

رنج ولتاژ کاری : ۳ تا ۵٫۵ ولت

جریان مصرفی : ۲۵۰ میکرو امپر تا ۱ میلی آمپر

۱-۷ سنسورهای دما  و ترانسیدیو سرهای حرارتی

تمام مقالات و پایان نامه و پروژه ها به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد.

 جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ  را پرداخت نمایید.