اهشیامزآ راکروتسد - Iran University of ...

ویرایش اول 8931نسخه پاییز

گروه کنترل -دانشکده مهندسی برق

Iran University of Science & Technology School of Electrical Engineering http://www.iust.ac.ir

آزمایشـگاه ابـزار دقیـق

هاآزمایش کاردستور

دستور کار آزمایشگاه ابزار دقیق

هافهرست آزمایش

1 ......................................................................................................................................... یصنعت ی: سنسورها 1 شیآزما

PLC ...................................................................................................................................................... 4ماژول : 2 شیآزما

9 ............................................................................................................................................... ندیساز فرآهیشب : 3 شیآزما

12 ............................................................................................................................................................. نورتری: ا 4 شیآزما

15 ........................................................................................................................................................ کی: پنومات 5 شیآزما

22 ............................................................................................................................................. کی: الکتروپنومات 6 شیآزما

PLC ................................................................................................ 27با کیالکتروپنومات ی: کنترل مدارها 7 شیآزما

34 ................................................................................................................................. ری: سنسور مقاومت متغ 8 شیآزما

36 .......................................................................................................................................... : سنسور ترموکوپل 9 شیآزما

38 ............................................................................................................................................. ی: سنسور خازن 12 شیآزما

41 ....................................................................................................................................... ستوری: سنسور ترم 11 شیآزما

RTD ............................................................................................................................................. 42: سنسور 12 شیآزما

44 .................................................................................................................................... سنج: سنسور کرنش 13 شیآزما

47 ............................................................................................................................................. یی: سنسور القا 14 شیآزما

LVDT .......................................................................................................................................... 48: سنسور 15 شیآزما

49 ............................................................................................................................ سنجشتاب ونیبراسی: کال 16 شیآزما

53 ........................................................................................................................... روسکوپیژ ونیبراسی: کال 17 شیآزما

AT-CA303 8دستور کار مجموعه

AT-CA303 مجموعه دستور کار

سنسورهای صنعتی : 8 آزمایش

های منبع تغذیه، سنسورهای سلفی، خازنی، مغناطیسی، نوری و فیبر نوری از جزوه های مربوط به ماژولقسمت

را مطالعه نمایید. « تجهیزات آشنایی با»

گزارش: پیش

یاز لحاظ خروجساختار سنسورها را PNP وNPN دیرا رسم کن کیو مدار هر کرده ی و مقایسهبررس.

ه شی تهیراتی )سلفی، خازنی یا مغناطیسی( گزدر مورد موارد استفاده و اجسام حساس یک نمونه از سنسورهای مجاور

کنید.

سنسور مجاورتی سلفی -1-1

سنسور و همچنین سر Brown هیو به پابگیرید ماژول تغذیه یک انشعاب 24VDC+منظور استفاده از این ماژول ابتدا از به

سنسور را به منفی بوبین رله و پایه Blackسپس پایه د؛مثبت بار که در اینجا همان پایه مثبت بوبین رله است، متصل نمایی

Blue بع تغذیه سنسور را نیز به منفی ماژول منDC دمتصل کنی.

افتد؟ چرا؟دست خود را مقابل آن قرار دهید؛ چه اتفاقی می (1-1-1

افتد؟ علت را توضیح دهید؟یک قطعه فلز مقابل آن قرار دهید؛ چه اتفاقی می (1-1-2

قطعه فلزی را تا حدی پایین بیاورید که سنسور قطع کند؛ حد فاصله سوئیچ کردن سنسور را اندازه بگیرید. (1-1-3

( PNP، NPNاز چه نوعی است؟ )ی سنسور خروج (1-1-4

سنسور مجاورتی خازنی -1-2

سنسور و همچنین سر Brown هیماژول تغذیه یک انشعاب گرفته و به پا 24VDC+منظور استفاده از این ماژول ابتدا از به

سور را نیز به سن Blueسنسور را به منفی بوبین رله و پایه Blackسپس پایه د.متصل نمایی (پایه مثبت بوبین رله)مثبت بار

.دمتصل کنی DCمنفی ماژول منبع تغذیه

.ی مختلف مانند پارچه، شیشه، کاغذ و ... را مقابل آن قرار داده و حساسیت آن را بررسی کنیدهاجنسقطعاتی از (1-2-1

حد فاصله سوئیچ کردن آن را به دست آورید. (1-2-2

خروجی سنسور از چه نوعی است؟ (1-2-3


سنسور مجاورتی مغناطیسی -1-3

سپس د؛سنسور متصل نمایی Brown هیماژول تغذیه یک انشعاب گرفته و به پا 24VDC+فاده از این ماژول ابتدا از منظور استبه

DCمنبع تغذیه منفی بوبین رله را نیز به منفی ماژول هیسنسور و پا Blueسنسور را به مثبت بوبین رله و پایه Blackپایه

.دمتصل کنی

؟دکنیماین سنسور چه اجسامی را حس (1-3-1

حد فاصله سوئیچ کردن آن را اندازه بگیرید. (1-3-2

خروجی این سنسور از چه نوعی است؟ (1-3-3

سنسور مجاورتی نوری -1-4

سنسور و همچنین سر Brown هیماژول تغذیه یک انشعاب گرفته و به پا 24VDC+منظور استفاده از این ماژول ابتدا از به

سنسور را به منفی بوبین رله و پایه Blackسپس پایه د.تصل نماییمثبت بار که در اینجا همان پایه مثبت بوبین رله است، م

Blue سنسور را نیز به منفی ماژول منبع تغذیهDC دمتصل کنی.

این سنسور نسبت به چه اجسامی حساس است؟ (1-4-1

حد فاصله سوئیچ کردن آن را به دست آورید. (1-4-2

خروجی سنسور از چه نوعی است؟ (1-4-3

نحوه عملکرد آن را توضیح دهید. (1-4-4

سور فیبر نوریسن -1-5

Blue هیبه پا (M)و Brownبه پایه (+L)ولت 24یک ولتاژ DCمنظور استفاده از این ماژول ابتدا از ماژول منبع تغذیه به

.متصل نمایید

چگونه است؟ عملکرد نحوهوصل نمایید؛ blackبار را به پایه (1-5-1

؟کندیمی چه تغییری خروجوصل کنید؛ whiteپایه حال بار را به (1-5-2

ین سنسور به چه اجسامی حساس است؟ا (1-5-3

حد فاصله سوئیچ کردن سنسور را به دست آورید. (1-5-4

کش اهمیخط -1-6

کش اهمی را مطالعه نمایید. و دیتاشیت خط« آشنایی با تجهیزات»اهمی از جزوه کشخطقسمت مربوط به

کش اهمی به ا وصل کنید. از خروجی خطولت آن ر 24 هیتغذ برای استفاده از این ماژول ابتدا کلید صفر و یک را فعال کنید.

متر چک کنید.کش را جابجا کرده و خروجی کانورتر را با مولتیورودی کانورتر جامپر بزنید. خط

؟دهدیمولت را نشان 7متر به ازای چه مقدار جابجایی مولتی (1-6-1

کش اهمی به ورودی کنترلر دیجیتال جامپر بزنید.حال از خروجی خط

نمایشگر چقدر است؟ گیریدقت اندازه (1-6-2


گیری چقدر است؟رنج اندازه (1-6-3

جامپر بزنید. شدهنصبی خروجی کنترلر دیجیتال را به بارهای محلی هارله

.شوندیمبه ازای چه مقدار جابجایی فعال 3و 2و 1ی هایخروجکش تعیین کنید حال با جابجایی خط (1-6-4

ولت فعال شوند. نحوه تنظیم را توضیح 8و 5و 1ترتیب در به 3و 2 و 1ی هایخروجکنترلر را طوری تنظیم کنید که (1-6-5

دهید.


PLCماژول : 2 آزمایش

ابتدا قسمت مربوط به ماژول استپر موتور و رله از جزوه آموزشی را مطالعه نمائید.

مفاهیم اولیه -2-1

را انجام دهید. PLCافزاری افزاری و سختابتدا تنظیمات نرم

را بنویسید. (1شکل )برنامه الف(

الف(-1-2برنامه )

آن را در خروجی مشاهده نمایید. ریتأثیا صنعتی ورودی اول را تحریک نمایید و محلی یهاچئیسوتوسط

عملکرد نحوهاستفاده کنید و ،normally close ،not هایبه ترتیب از کنتاکت normally open به جای کنتاکت (2-1-1

هریک را توضیح دهید.

را بنویسید. (2شکل )برنامه ب(

ب(-1-2برنامه )

را توضیح دهید. ی نمایید. نحوه عملکرد برنامهرا بررس 1حالت خروجی سیگنال دهید و 2 و 1ی هایورودبه (2-1-2

استفاده کنید و تفاوت را بررسی نمایید. SRاز فلیپ فلاپ RSبه جای فلیپ فلاپ (2-1-3

را بنویسید و اجرا کنید. (3شکل )برنامه ج(

AT-CA303 5عه دستور کار مجمو

ج(-1-2برنامه )

نحوه عملکرد برنامه را توضیح دهید. (2-1-4

موتور سه فاز -2-2

یالحظهبه صورت راه اندازی موتور سه فاز -2-2-8

را symbol table در نوار ابزار گزینه optionگزینه از شوید. OB1ابتدا پیکربندی اولیه لازم را انجام دهید. سپس وارد محیط

نمایید. saveعریف نمایید و آن را را طبق شکل زیر ت هاسمبلانتخاب نمایید.

پیاده سازی نمایید. OB1برنامه زیر را در

دیجیتال را به بوبین رله وصل 1را به شستی استارت و خروجی PLCدیجیتال 1برای برقراری ارتباطات سخت افزاری، ورودی

های رله به موتور وصل نمایید.کنید و از سه فاز کنتاکت

عملکرد برنامه را توضیح دهید. نحوهفشارید و شستی استارت را ب (2-2-1


راه اندازی موتور سه فاز به صورت دائم -2-2-2

را طبق شکل زیر تعریف نمایید. هاسمبلحال جدول

برنامه زیر را پیاده سازی نمایید.

را به رله و خروجی 1و خروجی 2ی محلی را به عنوان شستی استاپ به ورودی هاچییسوو یکی از 1شستی استارت را به ورودی

را به فیش مقابل خود جامپر بزنید. 2

افتد؟کلید استارت را یک لحظه فشار داده و قطع کنید. چه اتفاقی می (2-2-2

را توضیح دهید. عملکرد نحوهسوییچ مربوط به استاپ را فشار دهید. (2-2-3


نشان دهنده چه چیزی است؟ 2لامپ خروجی (2-2-4

راستگردسه فاز به صورت چپگرد/ موتورراه اندازی -2-2-9

را طبق شکل زیر تعریف نماییید. هاسمبلیک پروژه جدید ایجاد نموده و جدول

برنامه زیر را پیاده سازی نمایید.


نمایید که در اتصال سه فاز دقت وصل نمایید. 2و 1را به رله 2و 1ی دلخواه و خروجی هاچییسورا به 3و 2و 1ی هایورود

(جای دو فاز را جابجا وصل کنید. )به صورت زیر هارلهدر یکی از به موتور هارلهکنتاکتور

توجه شود که هیچ گاه) عملکرد را توضیح دهید. نحوهبا فشردن شستی استارت راستگرد و چپگرد به طور جداگانه (2-2-5

دو خروجی چپگرد و راستگرد با هم روشن نشوند!(

برنامه فوق را به صورت زیر تغییر دهید.

ملکرد برنامه را توضیح دهید و با برنامه قبل مقایسه نمایید.ع نحوه (2-2-6


ساز فرآیندشبیه : 9 آزمایش

فرآیند کنترل سطح -3-1

ها را طبق شکل زیر تعریف نماییدیک پروژه جدید ایجاد نموده و سمبل

.

.برنامه زیر را وارد نمایید


، از ماژول سنسور خازنی به S1عنوان سنسور ( به PLCشده روی ماژول کلیدهای چکشی نصب از ز یک ورودی محلی )یکیا

، از خروجی دیجیتال محلی )رله نصب IN Valve 1، از ماژول شیر برقی به عنوان S5، از ماژول سنسور القایی به عنوان S4جای

رار ژول رله که سر راه موتور قو از موتور سه فاز به همراه ما OUT Valve 1( به عنوان PLCشده در خروجی روی ماژول

و از کلیدهای صنعتی استارت و استپ نیز به عنوان ورودی برای استارت و استپ داستفاده نمائی Motor 1دهیم، به عنوان می

باشد.به صورت زیر می. نحوه اتصال سخت افزار دبرنامه استفاده کنی

. نحوه عملکرد برنامه را توضیح دهید (3-1-1



اینورتر : 4 آزمایش

از جزوه آموزشی و دیتاشیت مربوط به اینورتر را مطالعه نمایید. قسمت مربوط به ماژول اینورتر

گزارش: پیش

دیده حیرا توض کیاند؟ روش کنترل در هر شده هیبه چه منظور تعب 22-29گروه ماتیتنظ.

اینورتر -4-1

را روشن نمایید و تغذیه powerبرای استفاده از این ماژول ابتدا فیوز مربوط به تغذیه را فعال کنید. کلید صفر و یک مربوط به

ولت آن را نیز وصل نمایید. 24

وصل کنید. حال w2را به u2و u2را به v2روی موتور وصل کنید و u1, v1, w1روی اینورتر را به u,v,wی هاشیف (4-1-1

را فشار دهید. چه اتفاقی می افتد؟ RUNدکمه

دو اتصال موتور را با هم جابجا کنید. چه اتفاقی می افتد؟ (4-1-2

کار را شرح دهید. نحوههرتز قرار دهید. 52ی اینورتر را به حالت تنظیم کارخانه در فرکانس پارامترهاظیمات تن (4-1-3

گیری اندازه هرتز 25هرتز و 15هرتز، 5ی هافرکانسمتر سرعت و دور موتور را در با استفاده از انکودر روی موتور و پالس (4-1-4

نمایید.

توان، توان خروجی و گشتاور خروجی موتور بیضر جریان خروجی، ولتاژ خروجی، ،22-24با استفاده از تنظیمات گروه (4-1-5

را در دو فرکانس متفاوت اندازه گیری نمایید.

شان نمایش داده شوند؟ کاربرد برابر مقدار اصلی H ،122و Uرا طوری انجام دهید که مقادیر 22-26تنظیمات گروه (4-1-6

آن را توضیح دهید.

عملکرد را توضیح دهید. نحوهزیر به دست آید. V/Fرا طوری انجام دهید که منحنی 21-28تا 21-22تنظیمات (4-1-7

ثانیه قرار دهید. 32و 5به ترتیب روی زمان شتاب گیری و کاهش شتاب موتور را 21-12و 21-29با تنظیم


را بررسی کنید.شتابگیری و کاهش شتاب را به صورت خطی و اتوماتیک نمایید و تفاوت 21-15در تنظیمات (4-1-8

؟ نمودار آن را رسم کنید.دهدیمشتاب گیری و کاهش شتاب را به چه صورتی تغییر 21-17و 21-16تنظیمات (4-1-9

فرکانس موتور را اول به وسیله صفحه کلید و بعد توسط ورودی آنالوگ ولتاژ تغییر دهید. 22-22با تنظیم

ی دیجیتال به موتور دهید.هایوروده از صفحه کلید و فرمان راستگرد و چپگرد را با استفاد 22-21با تنظیم

عملکرد نحوهسیمه قرار دهید و 3و سپس به صورت مهیس 2مود کاری موتور را اول به صورت 22-25با تنظیم (4-1-12

نظیم ت 22یا 21روی 22-21مد باید حتماًبندی در پیوست آمده است.( برای کار در این مد سیم )نحوهتوضیح دهید. هریک را

چرا؟گردد.

jogی دیجیتال به موتور فرمان هایورودبه چه منظوری تعبیه شده است؟ با استفاده از صفحه کلید و jogفرمان (4-1-11

دهید.

RT770 84دستور کار مجموعه

RT770 مجموعه ردستور کا

به نکات زیر توجه فرمایید: هاقبل از انجام آزمایش

ها به قطعات، سر گیرد. برای متصل کردن لولهصورت می mm4 هایی به قطرتمامی اتصالات پنوماتیکی از طریق لوله -1

هایعمال کردن فشارلوله را در محل اتصالات محکم فرو برده و از محکم شدن آن اطمینان حاصل فرمایید؛ زیرا در اثر ا

شکل ها نیز مطابق ها و آسیب زدن به کاربران وجود دارد. در هنگام باز کردن لولهها امکان پرت شدن آنبالا به لوله

، محل اتصال را به پایین فشار دهید و لوله را آزاد کنید.(4)

هاولهنحوه باز و بسته کردن ل

باشد. bar8-3تواند در بازه ها میفشار هوای کاربردی در این آزمایش -2

دقت کنید قطعات بر روی صفحه، محکم بسته شده باشند. در غیر این صورت در اثر اعمال فشار ممکن است قطعات -3

از صفحه جدا شده و آسیب ببینند.

ت سیلندر قرار نگیرد؛ زیرا ممکن است در اثر سرعت ها مطمئن شوید جسم اضافی در مسیر حرکقبل از اجرای آزمایش -4

بالای سیلندر آسیب ببیند.

RT770 85ر مجموعه دستور کا

پنوماتیک : 5 آزمایش

از طریق شیرهای فنردار Single-acting cylinderکنترل مستقیم و غیرمستقیم -5-1

شود.استفاده می Single-acting cylinderای کنترل مستقیم از این مدار بر .را ببندید (5شکل )مدار الف( کنترل مستقیم:

الف(-1-5) آزمایش دیاگرام مداری

نحوه عملکرد مدار را آزاد کنید. 2/3را فشار دهید. پس از چند ثانیه شیر 2/3را وصل کرده و شیر Mushroomکلید (5-1-1

را توضیح دهید.

لندر در ابتدا چه حالتی دارد؟سی (5-1-2

با تغییر فشار هوا تغییرات سرعت حرکت پیستون را هنگام رفت و برگشت بررسی نمایید. (5-1-3

Mushroomطراحی نمود که در ابتدا با فشردن کلید یاگونهتوان مدار را بهآیا با تغییر دادن اتصالات پنوماتیکی می (5-1-4

در مدار NCصورت را به 2/3توان شیر لندر بسته شود؟ )به عبارت دیگر آیا میسی 2/3سیلندر باز شده و با فشار دادن شیر

استفاده کرد؟(

استفاده Single-acting cylinderاز این مدار برای کنترل غیرمستقیم را ببندید. (6شکل )مدار :ب( کنترل غیرمستقیم

شود.می

ب(-1-5) آزمایش مداری ماگراید


نحوه عملکرد مدار ؛را آزاد کنید 2/3را فشار دهید. پس از چند ثانیه شیر 2/3را وصل کرده و شیر Mushroomکلید (5-1-5

را توضیح دهید.

سیلندر در ابتدا چه حالتی دارد؟ (5-1-6

شود؟از کجا خارج میهنگام بسته شدن سیلندر، هوای بازگشتی (5-1-7

سیلندر باز شده و با فشار دادن Mushroomتغییر داد که در ابتدا با فشردن کلید یاگونهتوان اتصالات مدار را بهآیا می (5-1-8

سیلندر بسته شود؟ 2/3شیر

شود؟چه زمانی از کنترل غیرمستقیم استفاده می (5-1-9

شیرهای فنرداربا استفاده از Double-acting cylinderکنترل غیرمستقیم -5-2

شود.استفاده می Double-acting cylinderمستقیم غیررا ببندید. از این مدار برای کنترل (7شکل )مدار

(3-5آزمایش ) یکیدیاگرام اتصالات پنومات

در چیست؟ Single-acting cylinderبا Double-acting cylinderهای تفاوت (5-2-1

Mushroomای طراحی نمود که در ابتدا با فشردن کلید گونهتوان مدار را بهآیا با تغییر دادن اتصالات پنوماتیکی می (5-2-2

در مدار NCصورت را به 2/5توان شیر سیلندر بسته شود؟ )به عبارت دیگر آیا می 2/5سیلندر باز شده و با فشار دادن شیر

استفاده کرد؟(

Non-return throttle valve بررسی عملکرد -5-3

اضافه کنید. (8شکل )را مطابق Non-return throttle valve، دو Double-acting cylinderبه مدار کنترل غیرمستقیم


(3-5) آزمایش دیاگرام مداری

ها را بر روی مقادیر مختلف تنظیم کنید و تـأثیر هرکدام از آن را Non-return throttle valveپیچ تنظیم هرکدام از (5-3-1

ها بررسی نمایید.روی سرعت باز و بسته شدن سیلندر

در هر دو جهت اتصال مستقیم و اتصال معکوس، هر یک از Non-return throttle valveجهت آشنایی با عملکرد (5-3-2

های زیر را بسته و عملکرد آن را بررسی نمایید.حالت

را معکوس کنید. Bرا حذف کرده و شیر A لف( شیرا

را معکوس کنید. Aرا حذف کرده و شیر B ب( شیر

را معکوس کنید. Bو A یرهایج( ش

آیا با طراحی کنید. Non-return throttle valveبا استفاده از Single-acting cylinderمداری برای تنظیم سرعت (5-3-3

را در دو جهت کنترل کرد؟ Single-acting cylinderتوان سرعت یم Non-return throttle valveاستفاده از

Quick ventilation valveبررسی نحوه عملکرد -5-4

های توزیع این امر را های موجود در خطوط خروجی و شیرگاهی اوقات نیاز است که سیلندر سریع باز و بسته شود؛ اما مقاومت

ها این شیر ود.شبسته شدن سریع سیلندر از این شیر استفاده می و برای غلبه بر این مشکل و بازسازد. معمولاً رو میبا مشکل روبه

یلندر سکه دهند. وقتیدهند و درنتیجه میزان جریان عبوری را افزایش میهوای خروجی را از سطح تقاطع بزرگشان عبور می

شود.صورت خودکار بسته میکند شیر بهعمل می

در جاهایی است که نیاز داریم جریان (silencerعنوان ساکت کننده )ها بهQuick ventilation valveهای ربردیکی دیگر از کا

را ببندید. (9شکل )مدار Quick ventilation valveبرای بررسی نحوه عملکرد هوا را تخلیه کنیم.

سمت چپ و سمت راست، سرعت باز و بسته شدن دو سیلندر را با یکدیگر مقایسه 2/3های شیر با فشار دادن ترتیبی (5-4-1

کنید.

5-4-2) Quick ventilation valve و سرعت باز و بسته شدن دو وصل کنید 1.2لوله سمت راست متصل به سیلندر را به

سیلندر را با یکدیگر مقایسه کنید.


(5-5) آزمایش دیاگرام مداری

shuttle valveو twin-pressure valveه عملکرد بررسی نحو -5-5

را ببندید. (12شکل )مدار

الف(-5-5) آزمایش دیاگرام مداری

دهید. موجود نحوه عملکرد مدار را توضیح 2/3های با قطع و وصل کردن شیر (5-5-1



ب(-5-5) آزمایش دیاگرام مداری

توضیح دهید.را وصل کنید و نحوه عملکرد مدار را 1.7کلید (5-5-2

چه نقشی در مدار دارد؟ 1.5کلید (5-5-3

ی در مدار دارد؟چه نقش 1.4کلید (5-5-4

افتد؟تر از حالت نهایی پیستون ببریم، چه اتفاقی میرا کمی عقب 1.5که کلید درصورتی (5-5-5

در مدار نباشد. ANDای تغییر دهید که عملکرد مدار تغییر نکند ولی نیازی به استفاده از گیت گونهاتصالات مدار را به (5-5-6


الکتروپنوماتیک : 6 آزمایش

زیر توجه فرمایید:به نکات هاقبل از انجام آزمایش

L انهی. این منبع دارای دو پااست V 24الکتریکی موجود در این دستگاه یک منبع هیمنبع تغذ -1 24V و

L 0V همه قطعات الکترو پنوماتیکی این دستگاه با ولتاژ .V 24 بنابراین برای تولید جریان از این کنندیکار م .

منبع استفاده کنید.

. به عنوان ردیگیقرمز و سیاه صورت م یهاو به رنگ mm 4به قطر ییهامیتمامی اتصالات الکتریکی از طریق س -2

سیاه استفاده کنید. یهامیسصفر ولت از قرمز و برای اتصالات یهامیاز س V 24قرارداد، برای اتصالات

سی کنید تا اتصال کوتاه در مدار صورت نگیرد.قبل از انجام آزمایش اتصالات را به دقت برر -3

را در هنگام قطع بودن منبع تغذیه برقرار کنید. هااتصال -4

Solenoid valveبا استفاده از لندرهایکنترل س -6-1

Solenoid valve کنندیهستند که ارتباط میان اجزای الکتریکی و پنوماتیکی را برقرار م ییرهایها ش.

را ببندید. (12شکل )خست آزمایش، مدار برای انجام بخش نالف(

الف(-1-6آزمایش )دیاگرام مداری

.را فشار دهید و بعد از چند ثانیه آن را رها کنید. نحوه عملکرد مدار را توضیح دهید S1کلید (6-1-1

؟کندییک از اجزای مدار ارتباط میان اجرای الکتریکی و پنوماتیکی را برقرار مکدام (6-1-2

به کار برده و نحوه عملکرد مدار را توضیح دهید. NCرا به صورت S1کلید (6-1-3


را ببندید. (13شکل ) A مدارحال ب(

ب(-1-6) آزمایش نوماتیکی مداردیاگرام اتصالات الکتریکی و پ

را فشار دهید و بعد از چند ثانیه آن را رها کنید. نحوه عملکرد مدار را توضیح دهید. S1کلید (6-1-4

(B-ب-1-2 مدار(13شکل ))به کار برده و نحوه عملکرد مدار را توضیح دهید. NCرا به صورت S1لید ک (6-1-5

در مدار به کار برد؟ )به عبارت دیگر آیا NCرا به صورت way solenoid valve, spring return-5/2 توانیآیا م (6-1-6

شار تغییر داد که سیلندر در حالت ابتدایی بدون ف یابه گونه NOرا بدون تغییر دادن کلید A-ب-1-2 اتصالات مدار توانیم

کلید باز شود؟(

را ببندید. (14شکل )دار م ج(

)ب( )الف(

الکتریکیب( اتصالات پنوماتیکیالف( اتصالات ج(؛-1-6) آزمایش دیاگرام مداری


.باشدیم way solenoid valve, pulse-actuated-5/2نوع از 1.1توجه: در مدار بالا شیر

را فشار دهید و بعد از چند ثانیه آن را S2را فشار دهید و بعد از چند ثانیه آن را رها کنید. اکنون کلید S1ابتدا کلید (6-1-7

رها کنید. این عمل را متناوباً تکرار کنید. نحوه عملکرد مدار را توضیح دهید.

افتد؟را نیز فشار دهید. چه اتفاقی می S2دهید و بدون رها کردن آن کلید را فشار S1کلید (6-1-8

به عنوان کلید الکتریکی Signal boardموجود بر روی NCیا NOاز کنتاکت توانیم ها Limit switchتوجه: به جای

استفاده نمود.

سلنوئید پالسی در چیست؟ یرهایپالسی پنوماتیکی با ش یرهایفرق ش (6-1-9

استفاده از قطعات الکتروپنوماتیکی با ORو AND یهاتگی ساختن -6-2

.استفاده نمود (15شکل )ی هااگرامیاز د توانیم ORو AND یهاتیبرای ساختن گ

ای از چند گیت سادهنمونه

را ببندید. (16شکل )مدار الف(

الف(-2-6آزمایش ) دیاگرام مداری


نحوه عملکرد مدار را توضیح دهید. S2و S1 یدهایبا قطع و وصل کردن کل (6-2-1

؟اشدبیمنطقی م یهاتیمشابه کدامیک از گ S2و S1 یدهایا تشکیل یک جدول منطقی، بیان کنید عملکرد کلب (6-2-2

را ببندید. (17شکل )حال مدار ب(

ب(-2-6آزمایش )دیاگرام مداری

عملکرد مدار را توضیح دهید. نحوه S2و S1 یدهایبا قطع و وصل کردن کل (6-2-3

؟باشدیمنطقی م یهاتیمشابه کدامیک از گ S2و S1 یدهایکنید عملکرد کلبا تشکیل یک جدول منطقی، بیان (6-2-4

Relay boardبررسی نحوه عملکرد -6-3

باشند. NCیا NO توانندیاز یک بوبین کنتاکتور و چند رله تشکیل شده است که م، (18شکل )مطابق Relay boardهر

و شوندیبسته م NO یهارله رسدیکرد این بورد به این صورت است که وقتی جریان الکتریکی به بوبین کنتاکتور منحوه عمل

استها بسیار کم هایی هستند که امکان جرقه زدن در آنها معمولاً دارای کنتاکت Relay board گردند.باز می NC یهارله

هستند.دیگر یدهایو در نتیجه دارای ایمنی بیشتری نسبت به کل

Relay boardنماد مداری

و در نتیجه رسدیجریان الکتریکی به بوبین کنتاکتور م S1در این مدار با فشردن کلید ؛ را در نظر بگیرید (19شکل ) مدار

قطع کردن . به محضشودیشیر سلنوئید رسیده و سیلندر باز م و این بار جریان الکتریکی به شودیمربوطه بسته م NOکنتاکت

.شودیو سیلندر بسته م گرددیو کنتاکت مربوطه باز م گرددیجریان بوبین قطع م S1کلید


Relay boardکنترل سیلندر با مدار نمونه


(3-6آزمایش )گرام مداری دیا

نحوه عملکرد مدار را توضیح دهید. S2و S1 یدهایبا فشردن کل (6-3-1

طراحی کنید به ANDیک گیت Double-acting cylinderها و Relay boardو Limit switchبا استفاده از دو (6-3-2

، سیلندر نیز باز باشدیوصل م Limit switchزمانی که هر دو سیلندر باز شود و تا Limit switchنحوی که با فشار هر دو

بماند.

طراحی کنید به ORیک گیت Double-acting cylinderها و Relay boardو Limit switchبا استفاده از دو (6-3-3

رها نشده، سیلندر باز Limit switchها سیلندر باز شود و تازمانی که هر دو Limit switchنحوی که با فشار حداقل یکی از

بماند.

Self-holdingچگونگی ساختن مدارات -6-4

گاهی اوقات نیاز است که با دادن پالس کوتاهی به یک کلید، یک شیر سلنوئید را به نحوی باز و بسته کنیم که سیلندر به صورت

اری ک پیوسته باز و بسته شود و تا زمانی که پالس مخالف به کلید نرسیده، سیلندر در همان حالت باقی بماند. مداری که چنین


استفاده از ؛ اول از دو روش استفاده کرد توانینام دارد. برای ساختن چنین مداراتی م Self-holdingمدار دهدیرا انجام م

برای است. ها Relay boardاستفاده از روش دوم .میاقبل بررسی نموده یهاشیاین روش را در آزما که پالسی یرهایش

.استفاده کرد (21شکل ) نمونه از مدار توانیها م Relay boardستفاده از با ا Self-holdingساختن مدارات

)الف( )ب( )ج( )د(

Relay boardو Self-holdingساختن

. )حالت باشدیرار نمبسته شده است و جریانی در مدار برق NCبه صورت S2و کلید NOبه صورت S1در این مدار، کلید

رسدیم K1جریان الکتریکی به بوبین کنتاکتور S2بودن کلید NCو با توجه به S1الف(. حال با دادن پالس کوتاهی به کلید

سمت یفشرده نشده، جریان در شاخه S2تا زمانی که کلید شودیمربوط به آن بسته م NO)حالت ب( و در نتیجه کنتاکت

حالت د(. بنا ) گردندیجریان بوبین قطع شده و کنتاکت ها بار دیگر باز م S2)حالت ج(. با فشردن کلید ندمایراست برقرار م

را برای انجام کامل یک عمل مثلاً باز شدن K1کنتاکتور S1با دادن پالس کوتاهی به کلید توانیبراین با استفاده از این مدار م

عملی مانند بسته شدن کامل یک سیلندر را انجام داد. توانیم S2وتاهی به کلید یک سیلندر استفاده کرد و با دادن پالس ک

.آمده است (22شکل )در K1و کنتاکتور S2و S1 یدهایدیاگرام فازی مربوط به کل

Self-holdingدیاگرام فازی مربوط به اجزای مدار

،موجود در مدار Actuatorکه شودیدر جاهایی استفاده م Relay boardساخته شده با استفاده از Self-holdingمدارات

پالسی استفاده شده است نیازی به استفاده از مدارات یرهایکه از ش ییشیر سلنوئید فنردار باشد. به عبارت دیگر در مدارها

Self-holding ساخته شده با استفاده ازRelay board پالسی، خودشان دارای خاصیت یرهایها نیست. چرا که ش

.باشندینگهدارندگی م

را ببندید. (23شکل )مدار الف(


الف(-4-6آزمایش ) مداری دیاگرام

عملکرد مدار را توضیح دهید. فشرده و سپس آن رها کنید. یارا برای لحظه S1کلید (6-4-1

فشار داده و سپس آن را رها کنید. عملکرد مدار را توضیح دهید. یارا برای لحظه S2حال کلید (6-4-2

افتد؟چه اتفاقی می ؛حال دو کلید را با هم فشار دهید (6-4-3

.یددهتغییر (24شکل )اتصالات الکتریکی مدار را به صورت ب(

ب(-4-6آزمایش )دیاگرام مداری

فشرده و سپس آن را رها کنید. عملکرد مدار را توضیح دهید. یارا برای لحظه S1کلید (6-4-4

فشرده و سپس آن را رها کنید. عملکرد مدار را توضیح دهید. یارا برای لحظه S2حال کلید (6-4-5

افتد؟چه اتفاقی می .دو کلید را با هم فشار دهیدحال (6-4-6

باشند ولی عملکرد مدار NOرا به صورت S2و S1را به نحوی تغییر دهید که هر دو کلید (24شکل )اتصالات مدار (6-4-7

سیلندر بسته شود( S2ود و با دادن پالس کوتاهی به کلید سیلندر باز ش S1تغییر نکند. )یعنی با دادن پالس کوتاهی به کلید

سیلندر باز شود و وقتی که سیلندر به حالت نهایی S1تغییر دهید که با دادن پالس کوتاهی به کلید یامدار را به گونه (6-4-8

به صورت اتوماتیک بسته شود. رسدیخود م


PLCکنترل مدارهای الکتروپنوماتیک با : 7 آزمایش

PLCستفاده از کنترل سیلندر با ا -7-1

.انتقال دهید PLCبنویسید و آن را به Ladder رافزادر محیط نرم را (25شکل )برنامه (الف

)ب( )الف(

Program List، ب( Ladder Diagramالف(: الف( -1-7برنامه )

ضروری نیست(. S2)بستن سنسور ببندیدرا (26شکل )مدار

(1-7) آزمایش اتصالات الکتریکی و پنوماتیکی مدار دیاگرام

را فشار دهید و بعد از چند ثانیه آن را رها کنید. نحوه عملکرد مدار را توضیح دهید. S1کلید (7-1-1

دهید. را توضیح (27شکل ) لکرد برنامهنحوه عم (7-1-2


قسمت دوم(-الف-1-7برنامه )

الکتریکی تبنویسید که با فشردن یک کلید، دو سیلندر باز شود و با رها کردن آن دو سیلندر بسته شود. اتصالا یابرنامه (7-1-3

و پنوماتیکی لازم را برقرار کنید.

انتقال دهید. PLCبنویسید و آن را به Ladder رافزادر محیط نرم را (28شکل ) برنامه ب(

ب(-1-7برنامه )

.ببندیدرا کامل (26شکل )مدار

.و رها کردن آن نحوه عملکرد مدار را توضیح دهید S1 دیبا فشردن کل (7-1-4

( چه نقشی در مدار دارد؟B2)سیگنال ژنراتور S2کلید (7-1-5

در مدار چیست؟ Q0مربوط به NOنقش کنتاکت (7-1-6

کاری کنید که با فشردن همزمان دو کلید، سیلندر باز شود و با رها (26شکل )با اضافه کردن یک کلید دیگر به مدار (7-1-7

ها سیلندر همچنان باز بماند و سیلندر بلافاصله بعد از باز شدن کامل، بسته شود؟کردن آن

PLCطراحی شده با Sequence controlآشنایی با -7-2

انتقال دهید. PLCبنویسید و آن را به Ladderافزار در محیط نرم را (29شکل ) برنامه الف(


الف(-2-7برنامه )

کنار شکل جدول طبقاند. برای برقراری اتصالات الکتریکی ات پنوماتیکی مشخص شدهاتصالشکل را ببندید. در (32ل )شکمدار

.کنید عمل

(2-7) آزمایش دیاگرام اتصالات پنوماتیکی مدار

چگونه خواهد بود؟نحوه عملکرد مدار شودوارد S1پالس کوتاهی به کلید اگر (7-2-1

طراحی کنید که با تجهیزات موجود در آزمایشگاه بتوان عملکرد با تغییرات نرم افزاری یا سخت افزاری، مدار و برنامه ای (7-2-2

مشابهی را مشاهده نمود.

چه نقشی دارد؟ I4کنتاکت (7-2-3

استفاده شده Q1و Q0 یهایبرای خروج resetو setاز دستور OUTچرا در برنامه بالا به جای استفاده از دستور (7-2-4

است؟

را با رعایت همزمانی روی یک نمودار رسم کنید. لندرهایس پالسی و یرهای، شدهایکلدیاگرام فازی مربوط به (7-2-5

؟شودیمشاهده م overlapبا توجه به دیاگرام فازی آیا در این مدار مشکل (7-2-6


انتقال دهید. PLCبنویسید و آن را به Ladderافزار در محیط نرم را (31شکل ) برنامه ب(

ب(-2-7امه )برن

دهید.وارد نموده و نحوه عملکرد مدار را توضیح S1پالس کوتاهی به کلید با همان مدار قبلی، (7-2-7

در مدار بالا چیست؟ M0نقش (7-2-8

نمودار رسم کنید. را با رعایت همزمانی روی یک M0و لندرهایپالسی و س یرهای، شدهایدیاگرام فازی مربوط به کل (7-2-9

؟شودیمشاهده م overlapگرام فازی آیا در این مدار مشکل با توجه به دیا (7-2-12

انتقال دهید. PLCبنویسید و آن را به Ladderافزار در محیط نرم را (32شکل ) برنامه ج(

وارد کنید. نحوه عملکرد مدار را توضیح S2پالسی را به کلید سپسوارد نموده و S1پالس کوتاهی به کلید حال (7-2-11

.دهید

در مدار بالا چیست؟ M0و M1نقش (7-2-12

افتد؟با هم فشرده شوند، چه اتفاقی می S2و S1 یدهایدر صورتی که کل (7-2-13

وجود دارد؟ ج(-2-3)و ب(-2-3) یهاچه فرقی در عملکرد برنامه (7-2-14

.انتقال دهید PLCبنویسید و آن را به Ladderافزار در محیط نرم را (33شکل )ه برنام د(

وارد کنید. نحوه عملکرد مدار را توضیح S2پالسی را به کلید بعد از یک دقیقهوارد نموده و S1پالس کوتاهی به کلید (7-2-15

.دهید


ج(-2-7برنامه )

د(-2-7برنامه )


هـ(-2-7برنامه )

، از بلوک SOT. ) به جای بلوک انتقال دهید PLC بنویسید و آن را به Ladderافزار در محیط نرم را (34شکل ) برنامه هـ(

SOTU )استفاده شود

وارد کنید. نحوه عملکرد مدار را توضیح S2وارد نموده و بعد از یک دقیقه پالسی را به کلید S1پالس کوتاهی به کلید (7-2-16

.دهید

افتد؟فشرده شود، چه اتفاقی می S2اگر در هنگام اجرا شدن سیکل، کلید (7-2-17

.انتقال دهید PLCبنویسید و آن را به Ladderافزار در محیط نرم را (35شکل ) برنامه و(


و(-2-7برنامه )

.وارد نموده و نحوه عملکرد مدار را توضیح دهید S1پالس کوتاهی را به کلید (7-2-18

افتد؟به صورت پیوسته فشرده شود، چه اتفاقی می S1کلید اگر (7-2-19

TK2942 94دستور کار مجموعه

TK2942دستور کار مجموعه

سنسور مقاومت متغیر : 1 آزمایش

را مطالعه نمایید. « تجهیزات آشنایی با»از جزوه نسور مقاومت متغیرسمربوط به قسمت

، نتایج را رسم پس از کامل کردن جدول ل نمایید.را تکمی (1جدول )را ببندید و (36شکل )طبق توضیحات داده شده، مدار

نمایید.

مدار عملیاتی آزمایشگاهی

نتایج آزمایش مقاومت متغیر

1 5 81 85 21 25 91 95 41 45 51 55 [mm] جابجایی

[V] ولتاژ

با توجه به نمودار میزان خطی بودن خروجی سنسور را مشخص نمایید. (8-1

با توجه به تئوری آزمایش تحلیل نمایید.نتیجه پرسش فوق را (8-2

ای ای مناسب را روی نمودار حاصل برازش کرده و ضرایب چندجملهافزار متلب، چندجملهبا استفاده از ابزار برازش در نرم (8-3

(شود.فراخوانی می ”cftool“افزار متلب این ابزار با دستور آورید. )در نرم به دسترا


ه متر جابجایی سر سنسور، چیلیمیعنی تعیین کنید که به ازای هر ) موعه را به دست آورید.یری این مجگاندازهحساسیت (8-4

خطی نمودار خروجی انجام دهید و میانگین حاصل نقطهشود، این کار را در حداقل سه یممقدار در ولتاژ خروجی تغییر ایجاد

جواب معرفی کنید.( عنوانبهرا

TK2942 96عه دستور کار مجمو

سنسور ترموکوپل : 3 آزمایش

را مطالعه نمایید. « تجهیزات آشنایی با»از جزوه رموکوپلتنسور سمربوط به قسمت

قرار دهید. ام 22 اریشتنظیم کنید و ترموکوپل را در 1222را روی کنندهتیتقورا بسته و بهره (37شکل )مدار

مدار ترموکوپل -الف

شماتیک مدار ترموکوپل -ب

گزارش دهید و نمودار (2جدول )پس از رسیدن دما به آرامش برای شیارهای دیگر تکرار کرده و نتایج را در هر بارآزمایش را

ولتاژ خروجی برحسب اختلاف دما را رسم نمایید.


نتایج آزمایش ترموکوپل

[C] اختلاف دما [C] دمای اتاق [C] دمای تانک [V] مترولت شماره شیار

باپربدون اتصال

21

81

86

84

82

81

1

6

4

و چسبیده به گرماگیر( شروع کرده و ضمن مشاهده دما توسط 22 اریشدما ) نیترنییپابرای دسترسی به دماهای مختلف از

ا رود. لنزدیک کنید تا دما با کنگرمبه قسمت تولیدکننده حرارت در آرامآرامدماسنج الکلی، تانک حاوی سنسور و دماسنج را

است؟( طورنیاآیا ) .باشدپاسخ با تقریب خوبی خطی رودیمانتظار

میزان خطی بودن خروجی سنسور را مشخص نمایید. (9-1

نتیجه پرسش فوق را با توجه به تئوری آزمایش تحلیل نمایید. (9-2

ای کرده و ضرایب چندجملهای مناسب را روی نمودار حاصل برازش افزار متلب، چندجملهبا استفاده از ابزار برازش در نرم (9-3

آورید. به دسترا

یری این مجموعه را به دست آورید.گاندازهحساسیت (9-4

.بیان کنیداهمیت جنس سیم ترموکوپل را با توجه به دو اثر ذکرشده در متن (9-5


سنسور خازنی : 81 آزمایش


یرات ر تغی، برای مشاهده تغییرات فرکانس رزونانس مدار اسیلاتور در اثزوه آشنایی با تجهیزاتجطبق توضیحات داده شده در

”C“دقت شود که ابتدا سوئیچ کوچکی که در سمت چپ برد اصلی قرار دارد را روی سر سنسور، لازم است مدار زیر را ببندیم.

های زیر را که یکی برای سنسور سطح متغیر و دیگری متر، جدولمتر مولتیقرار دهید. با قرائت فرکانس از روی حالت فرکانس

را کامل نمایید. باشدیمبرای سنسور طول متغیر

مدار عملیاتی مقدماتی بسته شده در آزمایشگاه برای سنسور خازنی

مییمانهای کنترلی حلقه بسته و گرفتن فیدبک، باید خروجی را ترجیحاً به ولتاژ تبدیل اما برای استفاده از سنسور در سیستم

کار، خروجی فرکانس مدار اسیلاتور را به مدار آشکارساز این در اینجا خروجی در ابتدا متغیری از نوع فرکانس است(. برای)

.باشددهیم تا متناسب با تغییرات فرکانس، تغییرات ولتاژ به ما دهد. حالت کلی این مدار به صورت زیر میفرکانس می


شمای کلی مدار واسط پیشرفته برای سنسور خازنی

باشد.صورت زیر میهد شد بهدر نهایت مدار معادلی که در آزمایشگاه بسته خوا

در آزمایشگاه برای سنسور خازنی شدهی بسته مدار عملیاتی پیشرفته

ننده آن کدر این حالت، فرکانس خروجی اسیلاتور را به مدار آشکار ساز فرکانس داده و بعد از تقویت ولتاژ خروجی توسط تقویت

.میکنیمرا اندازه گیری

کننده را روی یک تنظیم نمایید. قرار داده و بهره تقویت ”C“چپ برد اصلی قرار دارد را روی ابتدا کلید کوچکی که در سمت

کنیم.پس از نصب مدار بالا و رعایت نکات ایمنی شروع به انجام آزمایش می


سطحسنسور الف(

سر آن را به مترمیلی 25 مقدار یعنیجا شود، ابتدا به اندازه نصف این هتواند جابمی مترمیلی 52 سر سنسور حدوداً به میزان

، frequencyگذاریم و با تغییر دادن ولوم را در میانه رنج حرکتی آن می voltage output pk-pkبریم و ولوم داخل می

متر انجام دهید(. آنگاه سر سنسور را به ابتدای کنیم که خروجی ولتاژ در حدود صفر ولت شود )این حالت را با ولتکاری می

جدول زیر را کامل کنید. توسط ولت متر اندازه گیری وگردانید و مجموعه خروجی را حرکتش بر می

نتایج آزمایش سنسور خازنی سطح متغیر

1 5 81 85 21 25 91 95 41 45 51 [mm] جابجایی

[V] ولتاژ

سپس نتایج جدول فوق را در نمودار رسم کنید.

طول سنسورب(

سر آن را به داخل مترمیلی 2نصف این مقدار یعنی یجا شود، ابتدا به اندازههتواند جابمیمتر میلی 4 دوداً به میزانسر سنسور ح

کنیم ، کاری میپیچ فرکانسگذاریم و با تغییر دادن رنج حرکتی آن می یرا در میانه voltage output pk-pk پیچبریم و می

گاه سر سنسور را به ابتدای حرکتش بر متر انجام دهید(. آنشود )این حالت را با ولت که خروجی ولتاژ در حدود صفر ولت

سپس نمودار آن را رسم کنید. جدول زیر را کامل کنید توسط ولت متر اندازه گیری ومجموعه خروجی را و گردانیدمی

نتایج آزمایش سنسور خازنی طول متغیر

1 5/1 8 5/8 2 5/2 9 5/9 4 5/4 [mm] جابجایی

[V] ولتاژ

با توجه به نمودار میزان خطی بودن خروجی سنسورها را مشخص نمایید. (12-1

باشد؟ دلیل آن را با توجه به مقدمه و ساختار سنسورها توجیه نمایید.می تریخطها کدام یک از سنسور (12-2

ای را بدست صل چسبانده و ضرائب چند جملهی مناسب را روی نمودارهای حااجملهبا استفاده از نرم افزار متلب، چند (12-3

آورید.

گیری این دو مجموعه را به دست آورید.حساسیت اندازه (12-4


سنسور ترمیستور : 88 آزمایش

را مطالعه نمایید. « تجهیزات آشنایی با»از جزوه رمیستورتنسور سمربوط به قسمت

هدف در این مرحله آن است که بتوانیم سنسور را طوری در یک مدار الکتریکی به کار بندیم که بتوانیم به شکل خطی و مطلوب

و محاسباتی که در ضمیمه این بخش آورده هاشیآزماطه تغییرات دما به ولتاژ تبدیل کنیم. واستغییرات مقاومت سنسور را به

شده است، ما را به سمت مدار زیر سوق داد.

ترمیستور اندازراهمدار

ولت )در صورت عدم وجود منبع 2.5تأمین منبع ولتاژ ثابت یادداشت نمایید. برای (5جدول )مدار بالا را بسته و نتایج را در

ی شود.اندازراهبردهای اصلی موجود، مداری را طراحی کنید تا بدون افت ولتاژ ترمیستور واسطهبهتغذیه در آزمایشگاه(

نتایج ولتاژ ترمیستور برحسب دما

91 41 51 61 71 11 31 811 [C]دما

s c thth

c c th

V R RV

R R R

با توجه به نمودار، میزان خطی بودن خروجی سنسور را مشخص نمایید. (11-1

آورید. به دستیری این سنسور را گاندازهحساسیت (11-2

به دستی را اچندجملهای مناسب را روی نمودارهای حاصل چسبانده و ضرایب افزار متلب، چندجملهبا استفاده نرم (11-3

آورید.

شود؟یمرد که پیوسته بر آن تأکید پاسخ چه اهمیتی دا بودن یخط (11-4


RTDسنسور : 82 آزمایش

را مطالعه نمایید. « تجهیزات آشنایی با»از جزوه RTDنسور سمربوط به قسمت

گزارش: پیش

های سه سنسور ترموکوپل، ترمیستور و درمورد کاربردها و تفاوتRTD .گزارشی تهیه کنید

هدف در این مرحله آن است که بتوانیم سنسور را طوری در یک مدار الکتریکی به کار بندیم که بتوانیم به شکل خطی و مطلوب

مقاومت سنسور را به واسطه تغییرات دما به ولتاژ تبدیل کنیم. تغییرات

طوری طراحی شده است که بتوان به صورت مستقیم دمای مدار دهد.اندازی این سنسور را نشان میمدار شکل زیر چگونگی راه

ولت تبدیل کرد. 12گراد را به ولتاژی بین صفر تا درجه سانتی 122بین صفر تا

متر خروجی صفر ر را بچرخانید تا ولت𝑅49اهم تنظیم کنید. آن قدر 122را روی 𝑅47ولت تنظیم نمایید. 5روی ولتاژ ورودی را

122در دمای RTDاهم )معادل 138در دمای صفر( به RTDاهم )معادل مقاومت 122را از 𝑅47بارولت را نشان دهد. این

ولت را ببینیم. 12مقاومت ورودی ولتاژ ورودی را طوری تغییر دهید تا خروجی گراد( تغییردهید و با چرخاندنسانتی درجه

RTDانداز راه مدار

را جایش قرار دهیم. در این مرحله حسگر به طور کامل RTDحال دقیقاً مراحل واسنجی به طور کامل انجام شده و کافی است

چرا؟( گراد )درجه سانتی 2.5ولت و با خطای 12ا ولتاژی بین صفر و گراد رو بدرجه سانتی 122آماده است تا دمای بین صفر تا

نمایش دهد.

برحسب دما را رسم کنید. RTDمدار بالا را بسته و پس از اجرای مراحل زیر نتایج را وارد نمایید و نمودار ولتاژ خروجی

ضمن مشاهده دما ( وچرا؟کرده ) ( شروعیربه گرماگ دهیوچسب 22 اریدما )شترین برای دسترسی به دماهای مختلف از پایین

الا کن نزدیک کنید تا دما بآرام به قسمت تولیدکننده حرارت در گرمتوسط دماسنج الکلی، تانک حاوی سنسور و دماسنج را آرام

رود.


RTDولتاژ خروجی مدار

91 41 51 61 71 11 31 811 [C]دما

[V]ولتاژ

ان خطی بودن خروجی سنسورها را مشخص نمایید.با توجه به نمودار میز (12-1

دست آورید.گیری این سنسور را بهحساسیت اندازه (12-2

-ی مناسب را روی نمودارهای حاصل چسبانده و ضرائب چنداجملهنرم افزار متلب، چند cftool""با استفاده از دستور (12-3

دست آورید.ای را بهجمله

مذکور به کار گرفته شود؟به صورت مدار RTDشود چه عاملی باعث می (12-4


سنجسنسور کرنش : 89 آزمایش

را مطالعه نمایید. « تجهیزات آشنایی با»از جزوه سنجرنشکنسور سمربوط به قسمت

گزارش: پیش

گزارشی تهیه کنید.سنج های مختلف استفاده از کرنشدرمورد آرایش

که فایده این کار در این است که گیرندبا هم در مدار قرار می .S.Gکه دو سنسور بسته طبق توضیحات داده شده مدار زیر را

سان ها در اثر تغییرات دما یکه و ثانیاً چون دو سنسور مشابه هم بوده و ضریب تغییر مقاومتی در آناولاً حساسیت مجموعه بالا رفت

یابد.ای کاهش میباشد، اثرات دمایی یکدیگر را خنثی کرده و خطای خروجی به میزان قابل ملاحظهمی

باشد، سر سنسور را می مترمیلی 5ر حدود ی تغییرات سر سنسور دتنظیم کنید. چون محدوده 122کننده را روی بهره تقویت

متر را در مقدار خروجی ولت 𝑅49به داخل ببرید.( و سپس با پیچاندن ولوم مترمیلی 2.5ی وسط قرار داده )یعنی در نقطه

باید در این باشد و بسیار شدید می 𝑅49ی خط نهم ازدقت شود که تغییرات ولتاژ در محدوده) ی صفر تنظیم نمایید.محدوده

کننده را باشد.( پس از انجام این کار، بهره تقویتولت می -2.1حدود تنظیم گردد و کمترین مقدار خروجی در مقدار تقریبی

قرار دهید تا تغییرات ولتاژ خروجی قابل رویت باشد. 1222روی


عملیاتی بسته شده در آزمایشگاه برای سنسور کرنش سنج مدار

سنجاز آزمایش سنسور کرنشنتایج گرفته شده

2.5 9 9.5 4 4.5 5 4.5 4 9.5 9 [mm] جابجایی

[V] ولتاژ

2.5 2 8.5 8 1.5 1 1.5 8 8.5 2 [mm] جابجایی

[V] ولتاژ

پس از کامل کردن جدول فوق، نتایج را رسم نمایید.

نمایید. با توجه به نمودار، میزان خطی بودن خروجی سنسور را مشخص (13-1

را بیان کنید.تر است؟ دلیل آننمودار در کدام نقاط خطی (13-2

در باره هیسترزیس موجود در نمودار بحث نمایید. در کدام نقاط میزان هیسترزیس بیشتر است؟ دلیل آن را توجیه (13-3

نمایید.


گیری وسط دو مقدار اندازهای مناسب را روی میانگین نمودارهای حاصل )نقطه افزار متلب، چند جملهبا استفاده از نرم (13-4

دست آورید.ای را بهشده( چسبانده و ضرائب چند جمله

گیری این مجموعه را به دست آورید.حساسیت اندازه (13-5


سنسور القایی : 84 آزمایش

را مطالعه نمایید. « تجهیزات آشنایی با»از جزوه لقاییانسور سمربوط به قسمت

قرار داده ”L“اصلی قرار دارد را روی را ببندید. کلید کوچکی که در سمت چپ برد (45شکل )طبق توضیحات داده شده مدار

تنظیم نمایید. پس از نصب مدار و رعایت نکات ایمنی جدول زیر را کامل نمایید. 12کننده را روی و بهره تقویت

نتایج آزمایش سنسور القایی

1 5 81 85 21 25 91 95 41 45 51 [mm] جابجایی

[V] ولتاژ

ق، نتایج را در نمودار رسم نمایید.پس از کامل کردن جدول فو

مدار عملیاتی آزمایشگاهی برای سنسور القایی

با توجه به نمودار میزان خطی بودن خروجی سنسور را مشخص نمایید. (14-1

نحوه رفتار سنسور فوق را با توجه به تئوری آزمایش و عملکرد سنسور تحلیل نمایید. (14-2

دست آورید.ای را بهی مناسب را روی نمودارهای حاصل چسبانده و ضرائب چند جملهاجملهمتلب، چند با استفاده از (14-3



LVDTسنسور : 85 آزمایش


LVDTمدار عملیاتی بسته شده در آزمایشگاه برای سنسور

وچکی که در سمت چپ برد اصلی قرار دارد را روی سوئیچ کبالا را بسته و ، مدار عملیDC طبق توضیحات داده شده برای حالت

“C” ساز مقدار فرکانس را روی بیشینه تنظیم نمایید.نوساندر قسمت مدار یک و سپس را روی کنندههید. بهره تقویتقرار د

یمنی جدول دهید. پس از نصب مدار بالا و رعایت نکات ا قرار ”7“ مارهرا روی حالت ش output voltage pk-pkهمچنین ولوم

رسم نمایید. ینتایج را در نمودار ، سپسزیر را کامل نمایید

LVDTنتایج گرفته شده از سنسور

1 5 81 85 21 25 91 95 41 45 51 [mm] جابجایی

[V] ولتاژ

با توجه به نمودار، میزان خطی بودن خروجی سنسور را مشخص نمایید. (15-1

ر سنسور فوق را با توجه به تئوری آزمایش و عملکرد سنسور تحلیل نمایید.حوه رفتان (15-2

استفاده کردیم. با ذکر 100nfبا توجه به برد اصلی، در قسمت مدار یکسو ساز، سه عدد خازن وجود دارد که ما از خازن (15-3

ل خواهد شد؟دلیل توضیح دهید که اگر از دو تای دیگر استفاده کنیم، چه تغییری در نتیجه مسئله حاص

.برازش کنیدروی نمودارهای حاصل بر ای مناسب را با استفاده از نرم افزار متلب، چند جمله (15-4


43 یسه درجه آزاد زیم یهاشیدستور کار آزما

درجه آزادی سههای میز کار آزمایش دستور

سنجکالیبراسیون شتاب : 86 آزمایش

گزارش: پیش

گزارشی تهیه کنید.ج سندرمورد انواع و کاربردهای سنسور شتاب

را با ذکر مثال تعریف کنید.کالیبراسیون

دو وضعیتی -16-1

شود.مدل می زیرصورت محوره، بهسنج تکخروجی یک شتاب

(1 ) 1a S a b n

گیرینویز اندازه nگیری و ازهبایاس اند bمقدار حقیقی شتاب، aخطای ضریب مقیاس، Sگیری شده، مقدار اندازه aدر این رابطه

ها میانگین گرفت؛ بدین ترتیب گیریتوان از اندازه. برای حذف نویز میشوداست که معمولاً گاوسی با میانگین صفر فرض می

شود.حاصل می زیر رابطه

(2 ) 1E a S a b

، قرار گیرد )یعنی به سمت پایین( ا به نحوی قرار دهیم که محور حساس آن در راستای بردار جاذبه زمینسنج راگر شتاب

+ gیا +1بایست مقدار ، میجاذبه زمین قرار گیرد( را نشان دهد و اگر در راستای خلاف 2m/s 8/9g) -gیا -1بایست مقدار می

خواهند بود. زیر ه صورتبخطا داشته و هاگیریدازهان (1)را نشان دهد؛ اما بر طبق مدل

(3 )

1 ( 1)

1 ( 1)

down

up

a S b n

a S b n

؟دهدرا نشان می( یمقدار منف) -gیا -1مقدار ، سنج در راستای بردار جاذبه زمینشتابمحور حساس چرا با قرارگیری (16-1-1

Sو b، مقادیر آمدهدستبهتوان با حل دو معادله دو مجهول می، (3) از رابطه گیری و حذف نویزاگر دقت شود با عمل میانگین

حساب کرد. زیررا مطابق

(4 )

1ˆ2

1ˆ 12

down up

up down

b E a E a

S E a E a

به دست آورد.زیر توان مقدار حقیقی شتاب را از روی رابطه بدین ترتیب می

(5) 1 ˆˆˆ1

a a bS


توان کرد؟شده قرار داد، چه میدرجه دوران داد و در دو وضعیت پیشنهاد 182در شرایطی که نتوان سنسور را (16-1-2

را در دو وضعیت پیشنهادی خودتان قرار سنج موجودشتاب xسپس محور آزادی را در حالت تراز قرار داده ابتدا میز سه درجه

برداری کنید.هرتز داده 122دهید و به مدت یک دقیقه با نرخ

به دست آورید. زیر های سنسور را با استفاده از رابطهگیری( اندازهRMSE8ریشه میانگین مربعات خطا ) (16-1-3

(6 ) 2

1

1 N

i

i

RMSE a E aN

به دست آورید. گرفتهانجامهای گیریکالیبراسیون )ضریب مقیاس و بایاس( را برای اندازه ضرایب (16-1-4

را با حالت قبل از کالیبراسیون آن RMSEهای سنسور را با استفاده از ضرایب به دست آورده کالیبره کرده و گیریاندازه (16-1-5

مقایسه کنید.

هابرازش داده -16-2

IMU نصب کنید که محور آزادی را چنان بر روی میز سه درجهx رخشچآن در راستای محور (Roll ) وz عمود بر صفحه به

برداری ثانیه داده 32تلف قرار داده و در هر وضعیت به مدت میز را در زوایای مخ (12جدول )باشد. مطابق ( Yawمحور سمت بالا )

را کامل کنید.جدول سپسکرده و

(2-16سنج در آزمایش )شده شتابگیریمقادیر حقیقی و اندازه

71- 51- 91- 85- 5- 1 5 85 91 51 71 (زاویه فراز )

sin( )

xE a

ها را نسبت به مقادیر حقیقی رسم کنید.گیرینمودار میانگین اندازه (16-2-1

خطی بر نمودار برازش کنید؛ معادله خط و خطای برازش را به دست آورید. (16-2-2

کالیبراسیون را بنویسید. با استفاده از خط برازش شده، ضرایب (16-2-3

16-2-4) RMSE جدول محاسبه وطور جداگانه ها بهقبل و بعد از کالیبراسیون را برای این آزمایش برای هر یک از وضعیت

را برحسب زاویه فراز روی یک نمودار رسم کنید.قبل و بعد از کالیبراسیون RMSEرا کامل کنید؛ سپس نمودار (11)

(2-16ریشه میانگین مربعات خطای آزمایش )

RMSEمیانگین 71- 51- 91- 85- 5- 1 5 85 91 51 71 (زاویه فراز )

RMSE قبل از کالیبراسیون

RMSE بعد از کالیبراسیون

1 Root Mean Square Error


شش وضعیتی -16-3

کند.تغییر می زیرصورت به (2) رابطهه سنج سه محوربرای یک شتاب

(7 ) 1x xx x xy y xz z xE a s a s a s a b

است. زیره سنج مطابق رابطبرای هر سه محور شتابفوق شکل کلی رابطه

(8 )

1

1

1

x xx xy xz x x

y yx yy yz y y

zx zy zz z zz

E a s s s a b

E a s s s a b

s s s a bE a

توان بازنویسی کرد.نیز می زیر صورت رابطهرابطه فوق را به

(9)

1

x x xx xy xz x x

y y yx yy yz y y

z zx zy zz z zz

x

x xx xy xz x

y

y yx yy yz y

z

z zx zy zz z

E a a s s s a b

E a a s s s a b

a s s s a bE a

aa s s s b

aa s s s b

aa s s s b

قرار داشته باشد، خواهیم داشت: زمین )به سمت پایین( در راستای جاذبهآن xمحور کهنحویسنج بهحال با قرار دادن شتاب

(12)

11

00

00

1

xd

xxx xy xz x

xd

y yx yy yz y

xdzx zy zz z

z

E a s s s b

E a s s s b

s s s bE a

رار دادن و از کنار هم ق zو y( و همچنین برای محورهای xu-به سمت بالا xبرای عکس جهت قبل )محور (12)با تکرار رابطه

دهد.را نشان می IMU مختلف قرارگیری شش وضعیت (47شکل )رسید. (11)رابطه به توانی میسادگبه، آمدهدستبهروابط

(11) .M X A

که در آن:

1 1

1 1

1 1

xu xd yu yd zu zd

x x x x x x

xu xd yu ud yu yd

y y y y y y

xu xd yu yd zu zd

z z z z z z

E a E a E a E a E a E a

M E a E a E a E a E a E a

E a E a E a E a E a E a

1 1 0 0 0 0

0 0 1 1 0 0 ,

0 0 0 0 1 1

1 1 1 1 1 1

xx xy xz x

yx yy yz y

zx zy zz z

s s s b

X s s s b A

s s s b


در کالیبراسیون به روش حداقل مربعات شش وضعیتی IMUشش وضعیت مختلف قرارگیری

آید.طبق رابطه زیر به دست می مجهولات اتریسمراحتی به

(12 ) 1

ˆ T TX MA AA

شود.ه روش حداقل مربعات شش وضعیتی گفته میبه روش فوق، کالیبراسیون ب

برای انجام کالیبراسیون به روش حداقل مربعات، حداقل به چند وضعیت نیاز است؟ (16-3-1

گاه را سنج موجود در آزمایشرا تشکیل داده و شتاب Aو Mهای ، ماتریس(12جدول )در شدهدادههای برای وضعیت (16-3-2

، محدودیت دوران میز در محورهای ها)علت جایگزینی این وضعیت ها کالیبره کنید.به روش حداقل مربعات با این وضعیت

چرخش و فراز است.(

وضعیتیشش سنج به روش حداقل مربعات ( برای کالیبراسیون شتاب3-1های آزمایش )وضعیت

6 5 4 9 2 8 زاویه / وضعیت

2 62 62- 2 2 62 (زاویه چرخش )

2 2 2 62 62- 62 (زاویه فراز )

16-3-3) RMSE مقایسه کنید. باهمقبل و بعد کالیبراسیون را


کالیبراسیون ژیروسکوپ : 87 آزمایش

گزارش: پیش

گزارشی تهیه کنید.درمورد انواع و کاربردهای سنسور ژیروسکوپ

محورهتک -17-1

.است محورهتک یک مدل بسیار ساده برای خروجی یک ژیروسکوپزیر رابطه

(13) 1E s b

این مدل را نشان زیرکنند. رابطه ها علاوه بر خطای بایاس و ضریب مقیاس، بایاس وابسته به شتاب را نیز لحاظ میدر بعضی مدل

دهد.می

(14 ) 1 g fE s b a b

در رابطه فوق، fb بایاس ثابت و

gb .ضریب بایاس وابسته به شتاب است

IMU را به نحوی بر روی میز سه درجه نصب کنید که محورz آن عمود بر صفحه میز به سمت بالا قرار گیرد. با راهنمایی و

را جدول زیر و دهثانیه( حول محور سمت چرخان 32)هرکدام به مدت های مختلف نظارت مسئول آزمایشگاه، میز را با سرعت

تکمیل کنید.

(1-17نتایج آزمایش )

51- 41- 91- 21- 81- 1 81 21 91 41 51 [rpm]سرعت

zu

zE

zuمنحنی میانگین (17-1-1

zE و پارامترهای زش کردهاها بررا برحسب سرعت دوران رسم کنید؛ سپس خطی بر داده

را برای این سنسور محاسبه کنید. (13)مدل

توان کرد؟( چه می14استخراج پارامترهای مدل )رای ب (17-1-2

گیری سنسورها از مرکز دوران قرار گرفته باشد، چه تأثیری بر اندازه dبا فاصله IMUاگر در حین دوران میز، (17-1-3

ج( دارد؟سن)ژیروسکوپ و شتاب

شش وضعیتی -17-2

ی ساکن جاهبسنج است با این تفاوت که روش کالیبراسیون حداقل مربعات شش وضعیتی برای ژیروسکوپ، بسیار شبیه شتاب

چرخانیم.قرار دادن سنسور، آن را به کمک میز با سرعت ثابت مشخصی می

روابط کالیبراسیون شش وضعیتی را برای ژیروسکوپ بازنویسی کنید. (17-2-1

جدول و زوایای مذکور در rpm62وپ موجود در آزمایشگاه را به روش حداقل مربعات شش وضعیتی با سرعت ژیروسک (17-2-2

کالیبره کنید. (14)


وضعیتیشش به روش حداقل مربعات ( برای کالیبراسیون ژیروسکوپ2-17های آزمایش )وضعیت

6 5 4 9 2 8 زاویه / وضعیت

2 62 62- 2 2 62 (زاویه چرخش )

2 2 2 62 62- 62 (زاویه فراز )

17-2-3) RMSE .قبل و بعد کالیبراسیون را باهم مقایسه کنید

Date post:	27-Feb-2022
Category:	Documents
Upload:	others
View:	0 times
Download:	0 times

اهشیامزآ راکروتسد - Iran University of ...

Documents