ساختن یک ترازو و عملکرد آن
اصولا یک دستگاه اندازه گیری الکترونیکی- هر وسیله ای که فکر میکنید – از دو فسمت مجزا از هم تشکیل شده است
1-قسمت اندازه گیر که ممکن است از وسایل مکانیکی مانند اهرم و چرخ دنده و غیره یا قطعات الکترونیکی مانند ntc یا فتوسل یا فتو دیود یا دیود های مادون قرمز یا ابزار اولتراسونیک و ده ها قطعه دیگر باشد. اما یک مسئله بسیار مهم و اساسی در همه این فسمت ها به عنوان یک اصل پذیرفته شده که این ابزار به همراه مدار مربوط به خود هر کمییتی را تحت هر شرایطی که میسنجد به یک کمیت الکتریکی که معمولا هم ولت است تبدیل می کنند. به عنوان مثال اگر بتوانیم گردش یک دور چرخ دنده ای را به یک ولت الکتریسته تبدیل کنیم میتوانیم بدینوسیله یک دور سنج بسازیم.
با توجه به مطالبی که در بند 1 گفته شد به این نتیجه میرسیم که معمولا سعی میشود اکثر کمیت ها را در نهایت به کمیت ولتاژ تبدیل کنند که در روی عقربه ولت متر در واقع تغییرات عقربه که همان تغییرات ولت میباشد برای تغییرات آن کمیت مدرج شود نه ولت.
به عبارت دیگر قسمت دوم اکثر ابزارهای اندازه گیری چیزی نیستند جز یک ولت متر ساده!
مفهوم این مطلب این است که برای تجربه و آزمایش احتیاجی نیست اقدام به ساخت قسمت دوم مدار شود وجود یک اهم متر ساده که مسلما یک ولتمتر هم هستکار ما را راحت میکند به خصوص که این ولتمتر از نوع دیجیتالی هم باشد عالی خواهد بود
با این مقدمات شروع میکنیم به توضیح درباره مداری که میتوان اساس ومبنای اکثر ابزارهای اندازه گیری مانند ترازوی دقیق زرگری. عمق سنج دقیق مانند اندازه گیر فرسایش عاج لاستیک اتومبیل . ضخامت سنج دقیق . تراز بسیار حساس. زلزله نگار دقیق- ریز سنج بسیار دقیق حتی 0.01 میلی متر و غیره باشد
یا اگر تغییرات حاصل از تابش نور روی فتوسل یا فتو دیود ویا تغییرات حاصل از حرارت روی ntc ویا تغییرات حاصل از رفت و برگشت صوت را روی میکروفن اولتراسونیک و ..... را به ولتاژ های متناسب با واحد کمیت های مورد اندازه گیری تبدیل کنیم میتوانیم با مشاهده تغییرات ولتاژ در یک ولتمتر ساده در واقع به اندازه کمیت ها پی ببریم.
در واقع تمام دستگاه های اندازه گیری الکترونیکی بر این مبنا قرار دارد که توسط یک ابزار اندازه گیری یک کمیت آن را به یک کمیت دیگر ی که با مفاهیم یا واحد های الکترونیکی قابل سنجش باشد تبدیل میکنیم.
مثال خیلی ساده و واضح این مسئله دستگاه اهم متر میباشد که تقریبا همه شما با آن آشنا هستید
کمیت اهم چیزی نیست که آن را بوسیله ابزار و احساس های مادی لمس و درک کرد پس چگونه آن را اندازه میگیریم؟
مطلب خیلی ساده است با قرار گرفتن مقاومت به طور سری بین عقربه و باطری اهم متر بسته به میزان آن الکتریسیته جاری شده از باطری را دستخوش تغییرات میکند و عقربه متناسب با این تغییرات حرکت میکند
بنابراین در واقع عقربه دارد اختلاف سطح ولتاژ باطری اهم متر را نشان میدهد نه مقاومت را !
اما چون این نمایش متناسب با تغییرات مقاومت میباشد بنابراین می توان صفحه زیر عقربه را برای کمیت مقاومت مدرج کرد یعنی اهم متر ساخت.
یعنی می فرمائید بوسیله ولت متر میتوان اهم متر ساخت؟ جواب مثبت است تنها دو شرط لازم است:
اولا صفحه عقربه متناسب با کمیت اهم مدرج شود.
ثانیا تغییرات عقربه متناسب با تغییرات کمیت اهم باشد
بطور کلی در ساخت و طراحی و بررسی کلیه وسایل و ابزار اندازه گیری این مسئله بسیار حائز اهمیت است که :
تغییرات کمیت مورد سنجش بایستی کاملا خطی و متناسب با تغییرات فیزیکی قطعه اندازه گیر باشد.
به عنوان مثال در اهم متر اگر به ازای یک اهم عقربه مثلا یک میلی متر حرکت کند بایستی در ازای 10 اهم ده میلیمتر جابجا شود تا بتوان صفحه را به طور دقیق و یکنواخت مدرج کرد.
2-قسمت اندازه گیر یا نشان دهنده کمیت که معمولا به دو صورت عقربه ای یا دیجیتالی ساخته میشود که مسلما هزینه و ساخته اندازه گیری عقربه ای کم تر و ساده تر بوده اما دقت آن هم کمتر است و بر عکس هزینه ساخت ابزارهای نشان دهنده دیجیتالی بیشتر و پیچیده تر بوده اما دقت و کارایی آن هم بیشتر میباشد.
....................................................................................................................................................
اصل القا بدین مفهوم است که وقتی از یک هادی جریانی عبور کند در اطراف آن هادی میدان مغناطیسی بوجود می آید
اگر هادی را به صورت حلقه های پشت سر هم بپیچند شدت میدان مغناطیسی بیشتر شده و اگر در داخل این حلقه یک میله آهنی قرار گیرد و فضای خالی را پر کند حداکثر القای بدست میاید وضریب القائی تقریبا 600 برابر بزرگتر میشود
این حداکثر خود القائی زمانی است که همه چیز از نظر تئوری ایده ال باشد و تمام فضای خالی سیم پیچ با آهن خالص پر شود که در عمل این مقدار بسیار کمتر از آن میباشد.
این ضریب خود القائی بستگی به عوامل چندی دارد که از جمله : شدت جریان عبور کننده از سیم پیچ – تعداد حلقه ها –طول سیم پیچ – طول میله آهنی و ضریب خود القائ آن میباشد.
بنابراین متوجه می شوید که با تغییر یکی از این کمیت ها میتوان ضریب خود القائی را تغییر داد که در عمل و برای سنجش عمق وضخامت وتغییرات خیلی کوچک فیزیکی بهتربن مورد طول میله در داخل حلقه میباشد.
یعنی با حرکت میله در داخل سیم پیچ جریان القائی دستخوش تغییرات می شود که اگر بتوانیم این تغییرات را به کمیت ولتاژ تبدیل کنیم خواهیم توانست آنها را روی عقربه ولت متر بخوانیم.
دقت این نوع مدارها بسیار زیاد است و میدان مفناطیسی با جزئی ترین حرکت میله تغییر می کند که این تغییر قابل تبدیل میباشد وبا توجه به این که یک دهم میلی متر حرکت میله آهنی در نهایت ممکن است روی صفحه ولتمتر باعث یک دهم ولت اختلاف سطح شود پس میتوان بدینوسیله یک ریز سنج ساخت . ریزسنجی که بتواند یک دهم یا حتی یک صدم میلی متر را نشان دهد.
یا اصلا ترازو ساخت چه با جزئی ترین حرکت میله که حتی میتواند ناشی از یک دهم گرم وزن هم باشد کمیت فوق به سادگی روی صفحه نمایش قابل اندازه گیری خواهد بود.
اصولا یک دستگاه اندازه گیری الکترونیکی- هر وسیله ای که فکر میکنید – از دو فسمت مجزا از هم تشکیل شده است
1-قسمت اندازه گیر که ممکن است از وسایل مکانیکی مانند اهرم و چرخ دنده و غیره یا قطعات الکترونیکی مانند ntc یا فتوسل یا فتو دیود یا دیود های مادون قرمز یا ابزار اولتراسونیک و ده ها قطعه دیگر باشد. اما یک مسئله بسیار مهم و اساسی در همه این فسمت ها به عنوان یک اصل پذیرفته شده که این ابزار به همراه مدار مربوط به خود هر کمییتی را تحت هر شرایطی که میسنجد به یک کمیت الکتریکی که معمولا هم ولت است تبدیل می کنند. به عنوان مثال اگر بتوانیم گردش یک دور چرخ دنده ای را به یک ولت الکتریسته تبدیل کنیم میتوانیم بدینوسیله یک دور سنج بسازیم.
با توجه به مطالبی که در بند 1 گفته شد به این نتیجه میرسیم که معمولا سعی میشود اکثر کمیت ها را در نهایت به کمیت ولتاژ تبدیل کنند که در روی عقربه ولت متر در واقع تغییرات عقربه که همان تغییرات ولت میباشد برای تغییرات آن کمیت مدرج شود نه ولت.
به عبارت دیگر قسمت دوم اکثر ابزارهای اندازه گیری چیزی نیستند جز یک ولت متر ساده!
مفهوم این مطلب این است که برای تجربه و آزمایش احتیاجی نیست اقدام به ساخت قسمت دوم مدار شود وجود یک اهم متر ساده که مسلما یک ولتمتر هم هستکار ما را راحت میکند به خصوص که این ولتمتر از نوع دیجیتالی هم باشد عالی خواهد بود
با این مقدمات شروع میکنیم به توضیح درباره مداری که میتوان اساس ومبنای اکثر ابزارهای اندازه گیری مانند ترازوی دقیق زرگری. عمق سنج دقیق مانند اندازه گیر فرسایش عاج لاستیک اتومبیل . ضخامت سنج دقیق . تراز بسیار حساس. زلزله نگار دقیق- ریز سنج بسیار دقیق حتی 0.01 میلی متر و غیره باشد
یا اگر تغییرات حاصل از تابش نور روی فتوسل یا فتو دیود ویا تغییرات حاصل از حرارت روی ntc ویا تغییرات حاصل از رفت و برگشت صوت را روی میکروفن اولتراسونیک و ..... را به ولتاژ های متناسب با واحد کمیت های مورد اندازه گیری تبدیل کنیم میتوانیم با مشاهده تغییرات ولتاژ در یک ولتمتر ساده در واقع به اندازه کمیت ها پی ببریم.
در واقع تمام دستگاه های اندازه گیری الکترونیکی بر این مبنا قرار دارد که توسط یک ابزار اندازه گیری یک کمیت آن را به یک کمیت دیگر ی که با مفاهیم یا واحد های الکترونیکی قابل سنجش باشد تبدیل میکنیم.
مثال خیلی ساده و واضح این مسئله دستگاه اهم متر میباشد که تقریبا همه شما با آن آشنا هستید
کمیت اهم چیزی نیست که آن را بوسیله ابزار و احساس های مادی لمس و درک کرد پس چگونه آن را اندازه میگیریم؟
مطلب خیلی ساده است با قرار گرفتن مقاومت به طور سری بین عقربه و باطری اهم متر بسته به میزان آن الکتریسیته جاری شده از باطری را دستخوش تغییرات میکند و عقربه متناسب با این تغییرات حرکت میکند
بنابراین در واقع عقربه دارد اختلاف سطح ولتاژ باطری اهم متر را نشان میدهد نه مقاومت را !
اما چون این نمایش متناسب با تغییرات مقاومت میباشد بنابراین می توان صفحه زیر عقربه را برای کمیت مقاومت مدرج کرد یعنی اهم متر ساخت.
یعنی می فرمائید بوسیله ولت متر میتوان اهم متر ساخت؟ جواب مثبت است تنها دو شرط لازم است:
اولا صفحه عقربه متناسب با کمیت اهم مدرج شود.
ثانیا تغییرات عقربه متناسب با تغییرات کمیت اهم باشد
بطور کلی در ساخت و طراحی و بررسی کلیه وسایل و ابزار اندازه گیری این مسئله بسیار حائز اهمیت است که :
تغییرات کمیت مورد سنجش بایستی کاملا خطی و متناسب با تغییرات فیزیکی قطعه اندازه گیر باشد.
به عنوان مثال در اهم متر اگر به ازای یک اهم عقربه مثلا یک میلی متر حرکت کند بایستی در ازای 10 اهم ده میلیمتر جابجا شود تا بتوان صفحه را به طور دقیق و یکنواخت مدرج کرد.
2-قسمت اندازه گیر یا نشان دهنده کمیت که معمولا به دو صورت عقربه ای یا دیجیتالی ساخته میشود که مسلما هزینه و ساخته اندازه گیری عقربه ای کم تر و ساده تر بوده اما دقت آن هم کمتر است و بر عکس هزینه ساخت ابزارهای نشان دهنده دیجیتالی بیشتر و پیچیده تر بوده اما دقت و کارایی آن هم بیشتر میباشد.
....................................................................................................................................................
اصل القا بدین مفهوم است که وقتی از یک هادی جریانی عبور کند در اطراف آن هادی میدان مغناطیسی بوجود می آید
اگر هادی را به صورت حلقه های پشت سر هم بپیچند شدت میدان مغناطیسی بیشتر شده و اگر در داخل این حلقه یک میله آهنی قرار گیرد و فضای خالی را پر کند حداکثر القای بدست میاید وضریب القائی تقریبا 600 برابر بزرگتر میشود
این حداکثر خود القائی زمانی است که همه چیز از نظر تئوری ایده ال باشد و تمام فضای خالی سیم پیچ با آهن خالص پر شود که در عمل این مقدار بسیار کمتر از آن میباشد.
این ضریب خود القائی بستگی به عوامل چندی دارد که از جمله : شدت جریان عبور کننده از سیم پیچ – تعداد حلقه ها –طول سیم پیچ – طول میله آهنی و ضریب خود القائ آن میباشد.
بنابراین متوجه می شوید که با تغییر یکی از این کمیت ها میتوان ضریب خود القائی را تغییر داد که در عمل و برای سنجش عمق وضخامت وتغییرات خیلی کوچک فیزیکی بهتربن مورد طول میله در داخل حلقه میباشد.
یعنی با حرکت میله در داخل سیم پیچ جریان القائی دستخوش تغییرات می شود که اگر بتوانیم این تغییرات را به کمیت ولتاژ تبدیل کنیم خواهیم توانست آنها را روی عقربه ولت متر بخوانیم.
دقت این نوع مدارها بسیار زیاد است و میدان مفناطیسی با جزئی ترین حرکت میله تغییر می کند که این تغییر قابل تبدیل میباشد وبا توجه به این که یک دهم میلی متر حرکت میله آهنی در نهایت ممکن است روی صفحه ولتمتر باعث یک دهم ولت اختلاف سطح شود پس میتوان بدینوسیله یک ریز سنج ساخت . ریزسنجی که بتواند یک دهم یا حتی یک صدم میلی متر را نشان دهد.
یا اصلا ترازو ساخت چه با جزئی ترین حرکت میله که حتی میتواند ناشی از یک دهم گرم وزن هم باشد کمیت فوق به سادگی روی صفحه نمایش قابل اندازه گیری خواهد بود.
