شکل ت-۴۸: مقدار MAX و MIN داده ها ۱۲۶
شکل ت-۴۹: فیلتر Median 127
شکل ت-۵۰: انتخاب حالات مختلف برای بزرگنمایی ۱۲۷
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
شکل ت-۵۱: آیکون جا به جایی گرافها ۱۲۸
شکل ت-۵۲: دکمه Refresh Graph 128
شکل ت-۵۳: خطای مربوط به آدرس اشتباه برای قسمت بارگذاری ۱۲۸
فهرست جدولها
جدول۱-۱: انواع ترموکوپلها و ضرایب آنها ۱۸
جدول۱-۲: انواع ترموکوپلها و ضریب سیبک آنها ۱۹
جدول۱-۳: انواع ترموکوپلهای رایج و موارد استفاده از آنها ۲۷
جدول۱-۴: مشخصات ترموکوپلها ۳۰
جدول ۳-۱: مقایسه دو پروتکل RS485 و RS232 59
پیشگفتار
ابزارهای اندازه گیری و ثبت کمیتهای فیزیکی، در صنعت آزمایشگاه و استفادههای عمومی کاربرد بسیاری دارند. امروزه پیشرفت فناوری و استفاده از قطعات الکترونیکی، علاوه بر سهولت در استفاده از ابزارها، دقت بسیار بالا و صرفۀ اقتصادی بیشتری را نیز با خود به همراه داشته اند.
همانطور که از موضوع این پروژۀ مقطع کارشناسی ارشد پیداست، سامانهای برای اندازه گیری دما با روش خاص طراحی و ساخته شده است. برای اندازه گیری این کمیت فیزیکی، روشهای بسیار متنوعی وجود دارند و ما روش اندازه گیری توسط ترموکوپل را انتخاب نمودهایم، روشی که در صنعت به شکل گستردهای استفاده می شود. این پروژه شامل دو بخش سختافزاری و نرمافزاری میباشد که در بخش سختافزاری سعی بر آن بوده تا از تراشههای رایج در بازار استفاده گردد و برای ارتباط بخشهای مختلف سخت افزار با یکدیگر، از روشهای استاندارد ارتباطی میان تراشههای الکترونیکی استفاده شده است. برای تحلیل، نمایش، ثبت اطلاعات، بارگذاری و همچنین کنترل عملکرد بخش سختافزار، نرمافزار پیچیدهای در محیط LabVIEW طراحی شده است.
از آنجایی که بدون شک این سامانه اشکالات و کمبودهای خود را دارا است، از تمام شما اساتید، علاقمندان و دانشجویان درخواست می شود تا با انتقادات و پیشنهادات خود در مورد عیوب و کمبودهای احتمالی نرمافزاری و سختافزاری، بنده را در بهبود نسخههای بعدی این سامانه یاری فرمائید.
به امید فردایی بهتر
فصل اول
۱- دما و اندازه گیری آن
۱-۱- مفهوم دما
از نظر فیزیکی، گرما مقداری از انرژی ذاتی یک جسم است که در اثر حرکت تصادفی مولکولها و اتمهای آن به وجود می‌آید. برای مثال همان گونه که افزایش سرعت توپ تنیس باعث افزایش انرژی آن می‌شود، انرژی درونی یک جسم نیز با افزایش دما افزایش می‌یابد. دما پارامتری است که با پارامترهای دیگر مانند جرم و نظایر آن، میزان انرژی یک جسم را بیان می‌کند.
استاندارد اولیه دما، کلوین میباشد. در صفر درجه کلوین کلیه مولکولهای یک ماده در استراحت کامل هستند. آنها در این حالت دیگر هیچ انرژی گرمایی از خود نداشته و این بدان معنی است که در این حالت دمای منفی‌تری نخواهیم داشت زیرا سطح انرژی مولکولها از این پایین‌تر نخواهد رفت.
۱-۲- تاریخچه اندازه‌گیری دما[۲]
در سال ۱۵۹۲ میلادی تعریف صحیحی از دما وجود نداشت. دانشمندی ایتالیایی به نام گالیله دست به سلسله آزمایشاتی زده و توانست دستگاه دماسنجی متشکل از یک حباب، یک تیوب شیشه‌ای متصل به آن و یک ظرف پر از آب که تیوب در آن قرار می‌گرفت را بسازد (شکل ۱-۱). به گونه‌ای که درون حباب شیشه‌ای پر از هوا بوده و در اثر گرم شدن هوای محبوس درون این حباب، فشاری به ستون آب درون تیوب وارد آمده و آب را به طرف پایین حرکت می‌داد.
شکل ۱-۱: دماسنج گالیله
جابجایی سطح آب درون تیوب شیشه‌ای متناسب با دما بوده و به این ترتیب گالیله می‌توانست دما را اندازه‌گیری کند. اما یک اشکال بزرگ در کار این نوع دماسنج جلوه می‌نمود و آن اینکه بالا یا پایین آمدن سطح مایع تنها به علت حرارت یا برودت هوا صورت نمی‌گرفت. بلکه عوامل دیگری مانند تغییرات فشار جوی نیز در این کار سهیم بودند که دقیق نبودن دماسنج گالیله را آشکار می‌ساخت.
در سال ۱۶۳۱ ری، تغییراتی را در دمانِگار گالیله پیشنهاد کرد. پیشنهاد وی همان بطری وارونه گالیله بود که در آن فقط سرد و گرم شدن از روی انقباض و انبساط آب ثبت می‌شد.
در سال ۱۶۳۵ دوک فردینالند توسکانی، که به علوم علاقه‌مند بود دماسنجی ساخت که در آن از الکل (که در دمایی خیلی پایین‌تر از دمای آب یخ می‌بندد) استفاده کرد و سر لوله را چنان محکم بست که الکل نتواند تبخیر شود. سرانجام در سال ۱۶۴۰ دانشمندان آکادمی لینچی در ایتالیا نمونه‌ای از دماسنج‌های جدیدی را ساختند که در آن جیوه به کار برده و هوا را دست کم تا حدودی از قسمت بالای لوله بسته خارج کرده بودند. توجه به این نکته جالب است که در حدود نیم قرن طول کشید تا دماسنج کاملاً تکامل یافت.
به دنبال کشف دماسنج گابریل دانیل فارنهایت دانشمند هلندی در قرن هفدهم نوعی دماسنج گازی و الکلی ساخت که با دقت اندازه‌گیری بیشتری می‌تواند دمای هوا را اندازه‌گیری کند. او به سال ۱۷۱۴ میلادی دماسنج جیوه‌ای را طراحی و با ضریب دقت بالایی با شیوه‌ای خاص درجهبندی نمود. فارنهایت نتایج تحقیقات خود را در سال ۱۷۲۴ میلادی منتشر ساخت. او همچنین یک مقیاس خاص را برای گرما تعریف کرد که بعدها و حتی تا به امروز به نام او ماندگار شد. او برای تعیین درجه صفر، مبنای خود از سرمای زمستان سال ۱۷۰۹ میلادی الهام گرفت و ترکیبی از یخ، آمونیوم کلراید جامد و آب را به کار برد. با انتخاب این صفر، او امیدوار بود که دیگر دماهای منفی‌تری نخواهد داشت.
در سال ۱۷۴۲ میلادی سلسیوس سوئدی اعلام کرد که به جای مقیاس حرارتی فارنهایت مقیاس ساده‌تر و کاربردی‌تری کشف کرده است. او دو نقطه خاص که در هر جای دنیا قابل تولید بودند را مرجع کار خود قرار داد. یکی نقطه ذوب یخ صفر درجه سانتی گراد و یکی نقطه جوش آب ۱۰۰ درجه سانتی گراد بود. او فاصله بین آنها را به صد قسمت مساوی تقسیم کرد و این امر باعث شد که هر ترمومتری به سادگی در این دو نقطه (۰ و ۱۰۰ درجه سانتی گراد) قابل تنظیم وکالیبره شدن باشد.
۱-۳- واحدهای اندازه گیری دما
درجه سلسیوس (Celsius): مقیاس علمی متداولی است که در آن صفر درجه، نقطۀ انجماد آب و صد درجه نقطه جوش آب در فشار یک اتمسفر است.
درجۀ فارنهایت (Fahrenheit): منشأ این مقیاس دقیقاً روشن نیست ولی گزارش شده است که صفر فارنهایت از قرار دادن حباب دماسنج در مخلوطی از یخ و کلرو آمونیوم حاصل شده است و بالاترین نقطۀ این مقیاس دمای شروع جوشش جیوه است؛ بین این دو دما به ۶۰۰ درجه تقسیم شده است که نقطۀ انجماد آب ۳۲ درجه و نقطۀ جوش آب ۲۱۲ درجۀ فارنهایت میباشد.
درجه کلوین (kelvin): در سیستم SI دمای مطلق را برحسب درجۀ کلوین اندازه گیری می کنند. در حقیقت صفر مطلق در مقیاس کلوین ۲۷۳- درجه سلسیوس است که توسط مخترع آن لرد کلوین در نظر گرفته شده، این دما پایینترین دمای ممکن است و در این دما انرژی جنبشی مولکولها به صفر میرسد.
از روابط زیر میتوان برای تبدیل واحدهای دما استفاده کرد:
(°C + ۲۷۳) = °K. (۱-۱)
(°C × ۱.۸)+ ۳۲ = °F. (۱-۲)
۱-۴- انواع روشهای اندازه گیری دما
دو روش عمده برای اندازه گیری درجه حرارت وجود دارد:
۱-۴-۱- اندازه گیری دما با بهره گرفتن از مبدلهای غیرالکتریکی
۱-۴-۱-۱- ترمومترها (حرارت سنجهای محتوی سیال)
۱-۴-۱-۱-۱- حرارت سنجهای محتوای مایعات: اساس کار این نو ع حرارت سنجها رابطۀ بین دما و حجم مایع میباشد.
VT = V0 (1+ αT + βT2 +…). (۱-۳)
مایع مورد استفاده در این نوع دستگاهها عموماً الکل، هیدروکربنها و جیوه میباشد. از آنجا که درجهبندی از طریق رویت قرائت می شود، برای قرائت و حتی محدوده مقدار بالای قرائت محدودیتهایی وجود دارد، زیرا در درجات بالاتر از نقطۀ جوش مایع بخار تولید شده، فشار متناسب با خود ایجاد می کند که موجب اشتباه در قرائت میگردد (شکل ۱-۲).
شکل ۱-۲: حرارت سنج محتوی مایعات
۱-۴-۱-۱-۲- حرارت سنجهای محتوی گاز: برای گازها در حجم ثابت و درجه حرارت متفاوت، رابطه بین دما و فشار تقریباً به صورت زیر میباشد.
. (۱-۴)
در حرارت سنجهای محتوی گاز (شکل ۱-۳) میتوان با دقت کافی، از این رابطه استفاده نمود. در حرارت سنجهای محتوی گاز عموماً از ازت و هلیوم استفاده میگردد.
شکل ۱-۳: حرارت سنج محتوی گاز
۱-۴-۱-۱-۳- حرارت سنجهای محتوی بخار: فشار بخار یک مایع، تابعی از درجه حرارت آن میباشد؛ از این خاصیت در حرارت سنجهای صنعتی (شکل ۱-۴) استفاده میگردد. سرعت زیاد پاسخ، قیمت کم، سادگی تعمیرات از مزایای این وسیله میباشد.
مایعات مورد استفاده در این نوع حرارت سنج ها الکل، اتر، متیل کلراید، سولفور و تولوئن میباشد.
شکل ۱-۴: حرارت سنج محتوی بخار
۱-۴-۱-۲- حرارت سنجهای بیمتال
