دیتالاگرهای سنسور lvdt

سیستم های کنترل حرکت-

سيستم های کنترل حرکت به طور معمول نياز به يک سنسور در يک لوپ دارای فيدبک هستند.

تا از حرکت قطعه در جهت مقصد مورد نياز اطمينان حاصل شود.

سنسورهای موقعيت به طور کلی در سيستم‌های کنترل ابزاری چون آسانسور و ليفت‌تراک کاربرد دارند.

سنسور های ال وی دی تی نوعی از اين سنسورها هستند.

Lvdt  چیست؟

Lvdt  مخفف  Linear variable differential transformer یا ترانسفورماتور تفاضلی متغیر خطی است.

LVDT یک سنسور الکترومکانیکی است.

که حرکت مستقیم از یک جسم را که به صورت مکانیکی مرتبط است، به یک سیگنال الکتریکی متناظر تبدیل می کند.

سنسور موقعیت خطی LVDT موجود در محدوده های مختلف اندازه گیری می تواند حرکات را به اندازه کوچک به میلیمترهای یک اینچ تا ± 20 اینچ اندازه گیری کند.

ساختار داخلی ترانسفورماتور متشکل از یک سیم پیچ اصلی است.

که بین یک جفت سیم پیچ ثانویه زاویه ای متقاطع قرار دارد که تقریبا در فاصله اولیه قرار دارد.

در عمل، سیم پیچ اولیه LVDT با یک جریان متناوب دامنه و فرکانس مناسب که به عنوان محرک اولیه شناخته می شود انرژی می گیرد.

سیگنال خروجی الکتریکی LVDT، ولتاژ AC دیفرانسیل بین دو سیم پیچ ثانویه است.

که با موقعیت محوری هسته درون کویل LVDT متفاوت است.

معمولا این ولتاژ خروجی AC با مدار الکترونیکی مناسب برای ولتاژ DC یا جریان DC که برای استفاده مناسب تر است، تبدیل می شود.

کاربرد LVDT

LVDT به عنوان مبدل ثانویه و دستگاهی برای اندازه گیری نیرو، وزن و فشار و غیره استفاده می شود.

اندازه گیری نیرو را می توان با استفاده از لودسل به عنوان مبدل اولیه انجام می شود.

در حالی که فشار مایع را می توان با استفاده از لوله بورودون که به عنوان اولیه مبدل نیرو یا فشار به یک ولتاژ تبدیل می شود.

در این برنامه ها حساسیت بالا LVDTs یک جاذبه اصلی است.

ساختار سنسور lvdt –

تصویر یک سنسور lvdt:

طرز کار سنسورهای lvdt –

ال وی دی تی ها نوعی قطعه‌ی الکترونيکی هستند.

که شامل نوع خاصی از ترانس‌فورماتوراند که قطعه‌ی متحرکی فلزی درون هسته‌ی تو خالی آن موجود ميباشد.

اين ترانس دارای دو سيم‌پيچ ثانويه با تعداد دور های متفاوت در دو سوی سيم‌پيچ اوليه است.

عملگر درون هسته حرکت مي‌کند و سيگنالی از سيم‌پيچ اوليه به ثانويه فرستاده مي‌شود که با بردار جابه‌جایی متناسب است.

به علت اختلاف در تعداد دور سيم‌پيچ‌ها، ال وی دی تی ها  با مدار مناسب تطبيق سيگنال، مي‌توانند سيگنال جهت‌دار توليد کنند.

وقتی موقعيت عملگر در مرکز باشد، سيگنال خروجی صفر خواهد بود.

و تغيير مکان عملگر در جهتی خاص سيگنال مثبت و در جهت عکس آن سیگنال منفی ارسال خواهد کرد.

ال وی دی تی ها نيازمند مدارهای الکترونيکی برای توليد سيگنال ای سی، که باعث راه‌اندازی سيم‌پيچ اوليه می‌شود، و يک تفکيک کننده هستند تا خروجی را به سيگنال دي‌سی با جهت قطبی تبديل کند.

برخی از ال دی وی تی ها این قطعات الکترونيکی را همراه خود دارند و برخی نياز به ماژول های مجزای تطبيق سيگنال هستند.

سنسورهای ال وی دی تی اطلاعات فاصله و جهت را با دقت بسيار بالا فراهم مي‌کنند.

اما از محدوديت های آن ها طول نسبتا زیاد اين سنسورها مي‌باشد.

شکل زیر روش کار و ساختار lvdt  را نشان می‌دهد.

ديتالاگر مکان یا موقعیت- displacement data logger

دیتالاگر ( Data Logger ) یا ثبت کننده داده یا داده نگار ، دستگاهی الکترونیکی است.

که به حسگر یا حسگرهایی مجهز است یا می تواند به حسگر ها متصل شود.

و داده هایی که از حسگر ها ( Sensor ) خوانده می شود را اغلب به صورت دیجیتال در می آورد.

این داده ها می تواند در حافظه خود دستگاه ذخیره شود یا آنها را به صورت آنلاین به یک رایانه یا ایستگاه مانیتورینگ مخابره کند.

نحوه ی خواندن اطلاعات ، تبادل اطلاعات و همگام سازی اطلاعات در دیتا لاگر ها بر اساس نیاز مشتری متفاوت است.

گاهی اوقات اطلاعات دیتالاگر اطلاعات خام را مخابره می کند.

و در رایانه عملیات تبدیل صورت می پذیرد ، گاهی اطلاعات رقمی در دیتالاگر محاسبه و سپس ارسال می شود.

و گاهی نیز اطلاعات در دیتالاگر ذخیره می شود و در زمانهای مشخصی برای رایانه ارسال می شود ،

در برخی از دیتالاگر ها نیز اطلاعات صرفا ذخیره می شوند و کاربر با استفاده از رابط های خود دیتالاگر می تواند داده ها را مرور نماید.

دیتا لاگر موقعیت، يک میکروپروسسور الکتريکی است که کاربرد آن برای دريافت و ثبت ديتای جابه‌جایی است.

اين وسيله سيگنال ورودی را اندازه مي‌گيرد  و وروی را روی يک صفحه‌ی ال-سی-دی نمايش مي‌دهد.

اين ديتالاگر ها مي‌توانند تا 32 کانال داشته باشند.

ديتا لاگر با سنسور حرکت کاربردهای فراوانی در زمينه‌های مختلفی، چون روباتيک، مهندسی مکانيک و مهندسی عمران دارد.

سنسورهای lvdt يا خطی استفاده‌ی زيادی در اندازه‌گيری کميت های فيزيکی مثل بردار جابه‌جایی، نيرو يا فشار دارند.

ديتالاگرها نقش جمع‌آوری داده را بر عهده دارند.

يک ديتالاگر سه بخش اصلی دارد. بخش اول آن سنسورها هستند که پارامترهای فيزيکی را به سيگنال الکتريکی تبديل مي‌کنند.

بخش دوم مدارات تطبيق سيگنال است.

که وظيفه‌ی آن استانداردسازی سيگنال‌های دريافت شده توسط سنسورها است تا قابل‌ تبديل به سيگنال ديجيتال استاندارد شوند.

آخرين بخش مبدل آنالوگ به ديجيتال است که سنسور استاندار شده‌ی سنسور را به سيگنال ديجيتال تبديل مي‌کند.

از فرم ديجيتال داده‌ها ميتوان با استفاده از کامپوتر انواع محاسبات و تحليل و بررسی را انجام داد.

طراحی ديتالاگر مکان-(displacement data logger)

سخت افزار سيستم طوری طراحی مي‌شود که داده را با استفاده از سنسور lvdt جمع‌آوری کند و داده‌ی ديجيتال خروجی تحويل دهد.

مدار تطبيق ديجیتال برای فيلتر سيگنال سنسور و فرستادن آن به مبدل آنالوگ به ديجيتال ميکروکنترلر اصلی است.

از يک ميکروچيپ يو اس بی در ميکروکنترلر پی آی سی استفاده میشود که پردازشگر مرکزی سيستم است.

يک نرم افزار در پی سی برای نمايش داده‌ها به مصرف کننده به زبان سی نوشته مي‌شود.

سخت افزار-

سخت افزار متشکل است از واحد تطبيق سيگنال و ميکروکنترلر.

بردار مکان خطی lvdt با ولتاژ مثبت 2.5 ولت تا منفی 2.5 ولت در خروجی سنسور نمايش داده مي‌شود.

برای تطبيق سيگنال خروجی سنسور از تقويت کننده‌ی عملياتی و ic تبديل ولتاژ استفاده مي‌شود که ولتاژ خروجی را به ولتاژ در دامنه‌ی صفر تا پنج ولت تبدیل می‌کند.

در مرحله‌ی بعد به یک مبدل آنالوگ به ديجيتال نياز داريم.

مرحله‌ی بعد فرستادن داده‌ی ديجيتال به پيسی است.

طراحی نرم‌افزار-

نرم‌افزار به وسيله‌ی درگاه کام(COM) يا سريال به سخت‌افزار متصل است.

پس از باز کردن نرم‌افزار لازم است شماره درگاه سريال متصل به پی سی از روی سخت افزار در برنامه وارد شود.

بازه‌ها‌ی زمانی را ميتوان خطی و يا غيرخطی انتخاب کرد.

برای بازه‌های زمانی خطی نرم‌افزار داده را در بازه‌های زمانی منظم جمع‌آوری ميکند.

طراحی سيستم عامل-

طراحی سيستم عامل با استفاده از ميکروچيپ يو اس بی انجام مي‌شود.

پروتکل یو اس بی در مقايسه با پروتکل‌های مشابه از پيچيدگی بيشتری برخوردار است.

سيستم عامل دارای دو بخش اصلی است که اولی ارتباط يو اس بی بين دستگاه و کامپيوتر را برقرار مي‌کند.

و بخش دوم داده‌ی آنالوگ را جمع‌آوری ميکند و به ديجيتال تبديل کرده و به باس يو اس بی تحويل مي‌دهد.