دانلود مقاله سنسورهای اثر هال

مقدمه یک عنصر هال از لایه نازکی ماده هادی با اتصالات خروجی عمود بر مسیر شارش جریان ساخته شده است وقتی این عنصر تحت یک میدان مغناطیسی قرار می گیرد، ولتاژ خروجی متناسب با قدرت میدان مغناطیسی تولید می کند.

این ولتاژ بسیار کوچک و در حدود میکرو ولت است.

بنابراین استفاده از مدارات بهسازی ضروری است.

اگر چه سنسور اثرهال، سنسور میدان مغناطیسی است ولی می تواند به عنوان جزء اصلی در بسیاری از انواع حسگرهای جریان، دما، فشار و موقعیت و … استفاده شود.

در سنسورها، سنسور اثر هال میدانی را که کمیت فیزیکی تولید می کند و یا تغییر می دهد حس می کند ویژگیهای عمومی ویژگیهای عمومی سنسور های اثر هال به قرار زیر می باشند 1 - حالت جامد ؛ 2 - عمر طولانی ؛ 3 - عمل با سرعت بالا-پاسخ فرکانسی بالای 100KHZ ؛ 4 - عمل با ورودی ثابت (Zero Speed Sensor) ؛ 5 - اجزای غیر متحرک ؛ 6-ورودی و خروجی سازگار با سطح منطقیLogic Compatible input and output ؛ 7 - بازه دمایی گسترده (-40°C ~ +150°C) ؛ 8 - عملکرد تکرار پذیرعالی Highly Repeatable Operation ؛ 9 - یک عیب بزرگ این است که در این سیستمها پوشش مغناطیسی مناسب باید در نظرگرفته شود، چون وجود میدان های مغناطیسی دیگر باعث می شود تا خطای زیادی در سیستم اتفاق افتد تاریخچه اثرهال توسط دکتر ادوین هال (Edvin Hall) درسال 1879 در حالی کشف شد که او دانشجوی دکترای دانشگاه Johns Hopkins در بالتیمر(Baltimore) انگلیس بود.

هال درحال تحقیق بر تئوری جریان الکترون کلوین بود که دریافت زمانی که میدان یک آهنربا عمود بر سطح مستطیل نازکی از جنس طلا قرار گیرد که جریانی از آن عبور می کند، اختلاف پتانسیل الکتریکی در لبه های مخالف آن پدید می آید.

او دریافت که این ولتاژ متناسب با جریان عبوری از مدار و چگالی شار مغناطیسی عمود بر مدار است.

اگر چه آزمایش هال موفقیت آمیز و صحیح بود ولی تا حدود 70 سال پیش از کشف آن کاربردی خارج از قلمرو فیزیک تئوری برای آن بدست نیامد.

با ورود مواد نیمه هادی در دهه 1950 اثرهال اولین کاربرد عملی خود را بدست آورد.

درسال 1965 Joe Maupin ,Everett Vorthman برای تولید یک سنسور حالت جامد کاربردی وکم هزینه از میان ایده های متفاوت اثرهال را انتخاب نمودند.

علت این انتخاب جا دادن تمام این سنسور بر روی یک تراشه سیلیکن با هزینه کم و ابعاد کوچک بوده است این کشف مهم ورود اثر هال به دنیای عملی و پروکاربرد خود درجهان بود.

تئوری اثر هال اگر یک ماده هادی یا نیمه هادی که حامل جریان الکتریکی است در یک میدان مغناطیسی به شدت B که عمود برجهت جریان عبوری به مقدار I می باشد قرار گیرد، ولتاژی به مقدار V در عرض هادی تولید می شود.

این خاصیت در مواد نیمه هادی دارای مقدار بیشتری نسبت به مواد دیگر است و از این خاصیت در قطعات اثرهال تجارتی استفاده میشود.

ولتاژها به این علت پدید می آید که میدان مغناطیسی باعث می شود تا نیروی لرنتز برجریان عمل کند و توزیع آنرا برهم بزند[F=q(V´B)].

نهایتا حاملهای جریان مسیر منحنی را مطابق شکل بپیمایند.

حاملهای جریان اضافی روی یک لبه قطعه ظاهر می شوند، ضمن اینکه در لبه مخالف کمبود حامل اتفاق می افتد.

این عدم تعادل بار باعث ایجاد ولتاژ هال می شود، که تا زمانی که میدان مغناطیسی حضور داشته و جریان برقرار است باقی می ماند.

برای یک قطعه نیمه هادی یا هادی مستطیل شکل با ضخامت t ولتاژهایV توسط رابطه زیر بدست می آید: KH ضریب هال برای ماده مورد نظر است که بستگی به موبیلیته بار و مقاومت هادی دارد.

آنتیمونید ایریدیم ترکیبی است که در ساخت عنصر اثرهال استفاده می شود و مقدار KH برای آن 20 است.

ولتاژهال در رنج در سیلیکن بوجود می آید و تقویت کننده برای آن حتمی است.

سیلیکن اثر پیز و مقاومتی دارد و بنابراین براثر فشار مقاومت آن تغییر می کند.

در یک سنسور اثر هال باید این خصوصیت را به حداقل رساند تا دقت و صحت اندازه گیری افزوده شود.

این عمل با قرار دادن عنصر هال بریک IC برای به حداقل رساندن اثر فشار و با استفاده از چند عنصر هال انجام میشود.

بطوری که بر هر یک از دو بازوی مجاور مدار پل یک عنصر هال قرار گیرد، در یکی جریان بر میدان مغاطیسی عمود است و ولتاژ هال ایجاد می شود و در دیگری جریان موازی با میدان مغناطیسی می باشد و ولتاژ هال ایجاد نمی‌شود.

استفاده از 4 عنصر هال نیز مرسوم می باشد.

اساس سنسورهای اثرهال عنصرهال، سنسور میدان مغناطیسی است.

باتوجه به ویژگیهای ولتاژ خروجی این سنسور نیاز مندیک طبقه تقویت کننده و نیز جبران ساز حرارتی است.

چنانچه از منبع تغذیه با ریپل فراوان استفاده کنیم وجود یک رگولاتور ولتاژ حتمی است.

رگولاتور ولتاژ باعث می شود تا جریان I ثابت باشد بنابراین ولتاژ هال تنها تابعی از شدت میدان مغناطیسی می باشد.

اگر میدان مغناطیسی وجود نداشته باشد ولتاژی تولید نمی شود.

با وجود این اگر ولتاژ هر ترمینال اندازه گیری شود مقداری غیر ا ز صفر به ما خواهد داد.

این ولتاژ که برای تمام ترمینال ها یکسان است با (CMV) Common Mode Voltage شناخته می‌شود.

بنابراین تقویت کننده بکار گرفته شده می بایست یک تقویت کننده تفاضلی باشد تا تنها اختلاف پتانسیل را تقویت کند.

مطالبی اضافه در مورد مدارات بهسازی سنسورهای اثر هال Applying Linear Output Hall Effect Transducers Current Sink and Outsource Interface for Solid State Sensors 367k Interfacing Digital Hall Effect Sensors Interfacing the SS9 LOHET with Comparators and OP Amps سنسورهای هال دیجیتال در این سنسورها وقتی بزرگی میدان مغناطیسی به اندازه مطلوبی رسید سنسور ON می شود و پس از اینکه بزرگی میدان از حد معینی کاهش یافت سنسور خاموش می شود.

لذا در این سنسورها خروجی تقویت کننده تفاضلی را به مدار اشمیت تریگر می دهند تا این عمل را انجام دهد، برای جلوگیری از پرش های متوالی از تابع هسترزیس زیر استفاده می کنند.

سنسورهای آنالوگ سنسورهای آنالوگ ولتاژ خروجی خود را متناسب با اندازه میدان مغناطیسی عمود بر سطح خود، تنظیم می کنند.

با توجه به کمیت های اندازه گیری این ولتاژ می تواند مثبت یا منفی باشد.

برای اینکه سنسورهای ولتاژ خروجی منفی تولید نکند و همواره خروجی تقویت کننده تفاضلی را با یک ولتاژ مثبت را پاس می کنند.

در شکل بالا توجه داریم که یک نقطه صفر وجود دارد که در آن ولتاژی تولید نمی شود .

از ویژگیهای اثرهال نداشتن حالت اشباع است و نواحی اشباع در شکل مربوط به آپ امپ در سنسور اثر هال می باشد .

معمولا خروجی تقویت کننده تفاضلی را به ترانزیستور پوش-پول می د هند.

سنسور آنالوگ اثر هال سیستم های مغناطیسی سنسور اثر هال درحقیقت بدین ترتیب عمل میکند که توسط یک سیستم مغناطیسی کمیت فیزیکی به میدان مغناطیسی تبدیل می شود.

حال این میدان مغناطیسی توسط سنسور اثر هال حس می شود.

بسیاری از کمیت های فیزیکی با حرکت یک آهنربا اندازه گیری می شوند.

مثلاً دما و فشار را می توان بوسیله انقباض و انبساط یک Bellows که به آهنربا متصل است اندازه گیری نمود.

روش های مختلفی جهت ایجاد میدان مغناطیسی وجود دارد.

] Unipolar head-on mode در این حالت آهنربا نسبت به نقطه مرجع سنسور حرکت می کند.

همانطور که در شکل بالا دیده می شود منحنی تغییرات فاصله ومیدان مغناطیسی در این شکل آمده است (منحنی بدست آمده غیر خطی است) و دقت درحد متوسط است.

مثلاً اگر یک سنسور اثرهال دیجیتالی را در نظر بگیریم در این حالت در فاصله أی که G1 حاصل می شود سوئیچ عمل می کند و On میشود و وقتی که فاصله به حدی رسید که G1 حاصل شود سوئیچ OFF میکند.

] Unipolar slide-by mode در این حالت آهنربا در یک مسیر افقی نسبت به سنسور تغییر مکان می کند.

منحنی تغییرات مکان نسبت به میدان مغناطیسی بازهم غیر خطی است- دقت این روش کم است و لی حالت تقارنی کاملاً دیده می شود.

مثلاً سنسور اثرهال دیجیتالی را در نظر بگیرید که در اثر میدان G1 روشن شده و در میدان G2 خاموش می شود وقتی آهنربا از سمت راست حرکت می کند و به موقعیت +D1 می رسد آنگاه سنسور عمل میکند.

این حرکت ادامه می تواند داشته باشد تا به موقعیت –D2 برسد، در این هنگام سنسور آزاد می شود و به همین ترتیب.

] Bipolar Slide –By made در این حالت از 2 آهنربا که قطب S,N هر کدام بصورت ناهمنام در مجاورت هم قرار گرفته است استفاده می کنیم.

دقت در این روش درحد متوسط است- حالت تقارن وجود ندارد ولی می توان در بخش هایی، از خاصیت خطی منحنی استفاده نمود.

اگر همان سنسور دیجیتالی قبلی را در نظر بگیریم در حرکت از راست به چپ وقتی که فاصله به D2 می رسد آنگاه سنسور عمل می کند و تا به مرحله D4 پیش می رود.

بنابراین در یک حرکت پیوسته از راست به چپ سنسور در بخش شیب تند عمل می کند و در بخش شیب کند رها میکند.

جهت حذف شیب تند در بخش مبدأ از یک تکنیک دیگر استفاده می شود.

بدین ترتیب که در میان ایندو آهنربا فاصله معینی قرار می دهند.

این عمل بطور چشمگیری دقت را افزایش می دهد.

حالت دیگری نیز به کار می‌رود که در آن منحنی حاصل بصورت یک تابع پالس است.

در این روش در میان دو آهنربا، آهنربای دیگری قرار می دهند که پهنای پالس متناسب با پهنای این آهنربا می باشد.

] Bipolar Slide –By mode (ring magnet) در این حالت از یک آهنربای حلقه استفاده می شود آهنربای حلقه ای یک قطعه آهنربای دیسک مانند است که قطب های آن در پیرامون آن قرار دارند.

در شکل زیر آهنربای حلقه ای با دو جفت قطب نمایش داده می شود.

به منحنی حاصل شیبه به یک منحنی سینوسی است.

هرچه تعداد قطبهای آهنربای حلقه ای بیشتر باشد مقدار پیک حاصل در اندازه میدان کمتر خواهد بود.

تعداد پالس های حاصل در این روش برابر با جفت قطبهای آهنربا می باشد.

محدودیت در ساخت آهنربای حلقه ای با جفت قطب های زیاد، محدودیت این روش محسوب می شود.

در این حالت از یک آهنربای حلقه استفاده می شود آهنربای حلقه ای یک قطعه آهنربای دیسک مانند است که قطب های آن در پیرامون آن قرار دارند.

محدودیت در ساخت آهنربای حلقه ای با جفت قطبهای زیاد، محدودیت این روش محسوب می شود.

مقایسه ای از این سیستمها در زیر آمده است : هم اکنون به تشریح برخی از کاربرد های سنسورهای اثرهال می پردازیم .

Sequence Sensors شکل زیر را در نظر داشته باشید.

تعدادی دیسک آهنی بر روی یک شفت قرار گرفته اند.

این دیسکها از فاصله هوایی سنسورهای پره (Vane Sensor) عبور می کنند.

شکل هر کدام از این دیسکها بگونه ای است که یک مجموعه از آنها منجر به تولید کدهای خاصی می شود.

سنسور پره در اثر حضور دیسک در فاصله هوایی خروجی را صفر و در اثر عدم حضور آن خروجی را یک می گویند.

به این ترتیب کد حاصل از این روش موقعیت یا وضعیت شفت را نشان می دهد.

به جای استفاده از دیسک ها و سنسورهای پره می توان از آهنربای حلقه ای متصل به شفت و سنسورهای اثرهال دو قطبی (bipolar) استفاده نمود.

1ـ1ـ1- سنسور SENSOR : اصولا کلمه سنسور یک واژه تخصصی است که از کلمه لاتین SENSORIUM به معنی توانایی حس بر گرفته شده است .

اهمیت سنسور به خـاطر تشابه سنسورهای تکنیکی و اندام حسی انسـان می بـاشد .

امروزه سـنسورهـا نقش بسیار مهمی را در بسیاری از جنبه های زندگی روز مره بر عهده دارند.

آنها در محـصولاتی نـظیر وسـایل خانـگی ، خودروها ، تـجهیزات پزشکی ، هواپیما و تسلیحات نظامی به کار گرفته می شود .

با پـیدایش و تـکامل فن آوری میکرو الکترونیک در بـهار 1970 سـنسورهای جدید (سنسورهای نیمه هادی) مورد توجه بیشتر قرار گرفته اند ، بویژه از خـواص سـلیکون برای سـاخـت ایـن سنسورها استفاده شده است.

با استفاده از فن آوری میکرو الکترونیک سنسورهای ارزان قیمت و با حجم و وزن کم تولید گردیده است.

مواد اولیه جدید برای ساخت سنسور کشف و شناخته شد که باعث پیدایش دوره زمانی جدید در زمینه سنسور در دهه 1980شد.

سنسور ها کاربردهای مختلفی همچون اندازه گیری ، سنجش مشخصه های (پارامتر)مکانیکی اجسام جامد ، مایعات و گازها ،پارامترهای حرارتی ، آکوستیکی ، مغناطیسی و الکتریکی دارند که هر کدام از این ابعاد کمیات بسیار زیادی همچون فاصله ، شتاب ،کش رسانی، چگالی، گشتاور، سرعت چرخش و دما و بسیاری از کمیتهای دیگر را در بر دارد.

1ـ1-2- سنسورهای حرارتی : یکی از مباحثsensor در این قسمت مربوط به sensor های حرارتی می باشد که در دتکتورهای حرارتی (TEMPERATURE DETECTOR) مورد استفاده قرار می گیرند.

اصولاً درجه حرارت یکی از مهمترین کمیات فیزیکی است که با استفاده از خواص ترمو الکتریکی مواد مختلف قابل اندازه گیری است .

در گذشته بیشتر از خواص ترمو الکتریکی فلزات و مواد خاص دیگر استفاده می شد و وسایلی همچون ترموکوپل ها ، آشکارسازهای درجه حرارت مقاومتی (RTD) و مقاومتهای با ضریب حرارتی مثبت (PTC) و منفی (NTC) مورد استفاده زیادی داشتند ، هرچند که این قطعات هنوز هم در بعضی از سیستمها به کار گرفته می شوند ولی با پیدایش مواد نیمه هادی و پیشرفت فناوری ، این قطعات تحت الشعاع قطعات با فناوری جدید قرار گرفتند .

زیرا قطعات جدید از مزایایی چون ضریب حرارتی بالا ، دقت ظرافت و کم حجم بودن ، خطی بودن (در بسیاری از موارد) و …برخوردارند.

هنگامی که بین قسمتهای مختلف یک سیستم نیمه هادی اختلاف درجه حرارت به وجود می آید ، اثرات ترموالکتریکی آشکار می شوند و می توانند با استفاده از یکسری تجهیزات آلارم دهند.

1-1-3- سنسورهای نوری : sensor های نوری ساخته شده بر اساس نیمه هادیها ، دارای اهمیت زیادی در زمینه اندازه گیری کمیتهای فیزیکی مرتبط با آنها و تکنولوژی اتوماسیون هستند ، این سنسورها علاوه بر اندازه گیری خود نور، جهت اندازه گیری سایر کمیتها از قبیل موقعیت یا مسیر حرکت بکار برده می شود.

1-1-4- انواع دتکتورهای حرارتی (TEMPEREATURE DETECTOR) : دتکتورهای حرارتی در نوعهای مختلف یافت می شوند که عبارتند از : الف ) دتکتور حرارتی ثابت : در داخل این نوع دتکتور یک سنسور ترمیستور حرارتی با کیفیت بالا نصب شده گردیده و مورد استفاده این نوع دتکتور در محیطهای با درجه حرارت بالا حدود 43 درجه سانتیگراد می باشد.

ب ) دتکتور حرارتی سرعت تغییر دما (RATE OF RISE) : در داخل این نوع دتکتور از یک sensor استاتیک استفاده شده که علاوه بر تغییر سرعت دما ، درجه حرارت 60 درجه سانتیگراد را نیز حس می کند.

ج ) دتکتور حرارتی زوج ترمسیتوری : این نوع دتکتور دارای یک زوج ترمسیتور برای احساس حرارت می باشد ، یک ترمسیتور در معرض محیط بیرونی و دیگری در محیط بسته می باشد ، در حالت عادی هر دو ترمسیتور درجه حرارت مشابهی را حس می کنند ، در صورت بروز آتش سوزی درجه حرارت احساس شده ترمسیتور بیرونی به سرعت بالا می رود و دتکتور در حالت آژیر قرار می گیرد.

همچنین اگر سرعت افزایش دما کم باشد ، دتکتور در درجه حرارت خاص در وضعیت آژیر قرار می گیرد.

1-1-5- انواع دتکتورهای دودی (Smoke Detector) : دتکتورهای دودی نیز در انواع مختلف یافت می شوند که به شرح ذیل است : الف ) دتکتور دودی اپتیکال (Optical Smoke Detector) این نوع دتکتور دارای یک چراغ در قسمت مارپیچ زیر پوسته دتکتور می باشد که قسمت مارپیچ از ورود نور منابع بیرونی جلوگیری می کند و همچنین دارای یک دیود نورانی می باشد که شعاعهای نوری منتشر شده توسط چراغ دتکتور را ثبت نمی کند وقتی که دود وارد قسمت مارپیچ شود ، نور حاصل از چراغ سایه دار شده و این امر توسط دیود نوری ثبت می گردد که دتکتور را در وضعیت آژیر قرار می دهد.

ب ) دتکتور دودی یونیزاسیون سنسور این دتکتور از دو محفظه بیرونی و داخلی تشکیل شده و عنصر رادیو اکتیو آمریکوم241 (Americium 241) در محفظه داخلی قرار گرفته و در هنگام کار دتکتور ، یک میدان ما بین دو محفظه برقرار می شود .

وقتی دود وارد میدان شود باعث تغییر ولتاژ میدان می گردد و این تغییر ولتاژ توسط برد الکترونیکی دتکتور را به حالت آلارم می برد و LED دتکتور روشن می شود.

1-2- آژیر: اگر آتش سوزی رخ دهد ما باید وسیله ای داشته باشیم که به موقع همه افراد حاضر در ساختمان خبر کند تا در دو حالت یا از ساختمان خارج شوند و یا اینکه به اطفاء حریق مشغول شوند ، این وسیله مورد نظر آژیر می باشد.

هنگامی که آتش سوزی رخ می دهد ، دتکتورها با آشکار سازی حریق به مرکز کنترل اطلاع داده آنگاه از مرکز کنترل به آژیر فرمان داده می شود که به صدا درآید و اگر در این هنگام سیستم اطفاء حریق نیز وجود داشته باشد همزمان شروع به اطفاء‌ حریق می شود.

1-3- کلیدهای فشاری (MANUAL CALL POINT) : این کلید که زیر آژیر بصورت موازی نصب می شود ، برای مواقعی است که بخواهیم آژیر را بصورت دستی در زمان حریق یا خطر بصدا درآوریم.

1-4- چراغ های نشان دهنده (چراغ های آژیر) : این چراغ ها نیز در صورت بروز آتش سوزی و اعلام حریق شروع به آلارم بصورت گردون یا چشمک زدن می نمایند.

1-5- منبع تغذیه : برای تغذیه سیستم از جریان 24 ولت استفاده می شود که به Control PANEL وصل می شود و معمولاً در زیر Control PANEL‌ باطریهای جاسازی شده که بتواند در صورت قطع شدن جریان اصلی به صورت اتوماتیک از این باطریها استفاده شود.

1-6- کابل شیلدار : از این نوع کابل که نوع مخصوص به خود می باشد از آن برای اتصال دتکتورها به هم و به Control PANEL استفاده می شود 1-7- Terminator : وقتی نصب دتکتورها در یک Zone به پایان رسید انتهای کابل آزاد می باشد یعنی دو رشته سیم در انتها باز می باشد .برای اینکه مدار باز نباشد باید از Terminator استفاده کرده و دو سر رشته سیم را به آن متصل کنیم.

1-8- کنترل پانل (Control Panel) : کنترل پانلها در ابعاد و انواع گوناگون یافت می شود که سنسورهای حساس به دود ، شعله و گاز یا حرارت به آن متصل می گردند ، وظیفه Control Panel دریافت پیام از سنسور یا DETECTOR تحریک شده و فرمان دادن به آژیر و چراغهای ALARM می باشد.

هر کدام از Control Panel ها بنا به کاربرد و نوع طراحی شده وظیفه ای خاص دارند ، اما آنچه در همه آنها بصورت مشابه یافت می شود این است که : 1- کنترل همه Zone های متصل شده به دستگاه.

2- کنترل همه Zone ها از لحاظ خرابی دتکتورها و سنسورها.

3- کنترل خطوط اتصال از لحاظ قطع و وصل بودن.

4- اعلام حریق بوسیله دریافت پیغام از دتکتورها و ارسال پیغام برای بصدا درآوردن آژیرها.

5- در صورت وجود دستگاه اطفاء حریق اعلان حریق به دستگاه اطفاؤ حریق و فرمان دادن به خاموش کردن آن .

بعضی از کنترل پانلها این قابلیت را دارند که به کامپیوتر اتصال یابند و از طریق اینترنت یا هر شبکه دیگر از راه دور کنترل شوند و نیز بعضی از آنها می توانند به پرینتر یا وسایل جانبی دیگر متصل شده و از امکانات آن استفاده نمایند.

در بعضی از Control panel ها هم می توانیم شبکه ای از نوع اعلان حریق بسازیم.

ما می توانیم از یک کنترل پانل با ظرفیت بیشتر و بزرگتر استفاده کرده و بقیه کنترل پانلها را به عنوان یک Zone به کنترل پانل اصلی معرفی کرده و از آن به عنوان سیستم اعلام حریق منطقه ای استفاده می کنیم .

البته در این سیستم فاصله کنترل پانلها از هم نباید زیاد باشد (مثلاً کمتر از یک کیلومتر).

اعلام حریق شبکه ای 2- نحوه اتصال دتکتورها و Zone بندی منطقه ای دتکتورها : اصول کار بنحوی است که ما در مواقع طراحی نقشه سیستم اعلام حریق نقشه‌ محل مورد نصب را بازبینی کرده و محل نصب تک تک اجزایی که در بالا ذکر شد را مشخص می کنیم.

جای کنترل پانل را مشخص کرده و شروع به نصب اجزاء می کنیم.

باید این مطلب را در نظر گرفت که در محلهایی مثل پارکینگ ها که استعمال دود زیاد می باشدنباید از دتکتورهای دودی استفاده کنیم و در محلهایی هم که حرارت (گرما) بیش از اندازه است نباید از دتکتورهای حرارتی استفاده شود.

بعد از اینکه محل نصب دتکتورها مشخص شد حال Zone بندی (منطقه بندی) دتکتورها را شکل می دهیم که معمولاً هر چند دتکتور که تعداد آنها از 10عدد بیشتر نمی باشد در یک Zone قرار می دهیم.

در موقع نصب هر چند دتکتور را که در یک Zone مشخص کرده ایم را بوسیله کابل شیلدار دو رشته ای به هم سری کرده ، در انتها هم بوسیله یک مقاومت (Terminator) دو سر رشته کابل را به آن متصل کرده تا مدار باز نباشد.

حال سر دیگر کابل را که در اول نصب باز بود را به کنترل پانل متصل می کنیم البته در Zone مختص به خود مثلاً در طراحی Zone 4 را متصل می خواهیم کنیم بهZone 4 در کنترل پانل متصل می کنیم تا در صورت آلارم دادن اعلان حریق بتوانیم تشخیص دهیم که کدام منطقه از ساختمان دچار حریق شده است.

لازم به ذکر می باشد که هر کدام Control Panel با توجه به توانمندی خاص خود ممکن است از 1 تا چند Zone داشته باشد.

حال آژیرها را هم در محلهایی نصب می کنیم که محل رفت و آمد باشد و مورد توجه قرار بگیردتا در صورت بروز خطر آژیرها به صدا درآمده و اعلام حریق کنند .

از آژیرها نیز دو رشته سیم گرفته به Control Panel در محل مختص به نصب خود نصب می کنیم .

اکنون نوبت به نصب کلیدهای فشاری می باشد که آنها را در راستای آژیر و درست در زیر آن نصب می کنیم تا در صورت بروز مشکل در سیستم یا در صورت پی بردن به آتش سوزی سریعتر از سیستم کلید را فشار داده و آژیر را به صدا در می آوریم تا به کمک افراد دیگر یا گروه اطفاء حریق آتش خاموش شود.

بطور کلی موقعیت سنجی از روش های مختلف زیر قابل حصول است : سنسورهای مغناطیسی از آهنربای دائمی و یا آهنربای الکتریکیِ تولید شده از جریان ac و dc استفاده می کند.

سنسورهای مغناطیسی ، بطور کلی ، بر میدان مغناطیسی عمل می کنند و ویژگیهای آنها تحت تاثیر میدان مغناطیسی تغییر می کند.

از ویژگیهای این سنسورها غیر تماسی بودن (Non contact) آنهاست.

در آنها هیچ اتصال مکانیکی میان قسمت های متحرک و قسمت های ثابت وجود ندارد.

این خاصیت منجر به افزایش طول عمر آنها شده است.

علاوه بر این لغزش قسمت های متحرک بر هم، در دیگر سنسورها مثل پتانسیومتر باعث ایجاد نویز می شود، که این مشکل در سنسورهای مغناطیسی رفع شده است.

سنسورهای مغناطیسی به سبب ساختار مناسبی که دارند در محیط های آلوده، چرب و روغنی بخوبی عمل می کنند و به همین علت در اتومبیل و کاربرد های این چنینی بسیار مفید هستند.

جابجایی ( Displacement ) به معنی تغییر موقعیت است.

سنسورهای جابحایی به دو نوع افزایشی ( Incremental ) و مطلق ( Absolute ) تقسیم می شوند.

سنسور های افزایشی میزان تغییر بین موقعیت فعلی و قبلی را مشخص می کنند.

چنانچه اطلاعات مربوط به موقعیت فعلی از دست برود، مثلا منبع تغذیه دستگاه قطع بشود، سیستم باید به مبدا خود منتقل شود.( reset شود.) در نوع مطلق موقعیت فعلی بدون نیاز به اطلاعات مربوط به موقعیت قبلی بدست می آید.

نوع مطلق نیازی به انتقال به مرجع خود را ندارد.

معمولا سنسورهای جابجایی مطلق را سنسورهای موقعیت ( Position sensor ) می نامند.

در ادامه اصطلاحاتی جهت یادآوری بیان می شود: شدت میدان مغناطیسی (Magnetic field intensity) : آنرا با H نمایش می دهند و نیرویی است که شار مغناطیسی را در ماده به حرکت در می آورد.

به همین علت بدان نیروی مغناطیس کنندگی (Magnetizing force) نیز می گویند.

واحد آن آمپر بر متر می باشد.

چگالی شار مغناطیسی (Magnetic flux density) : آنرا با B نمایش می دهند.

میزان شار مغناطیسی است که در واحد سطح ماده توسط نیروی مغناطیس کنندگی بوجود آمده است.

واحد آن نیوتن بر آمپر بر مترمربع می باشد.

نفوذپذیری مغناطیسی (Magnetic permeability) : آنرا با نمایش می دهند.

توانایی و قابلیت ماده جهت نگهداشتن و عبور شار مغناطیسی است.

در فضای آزاد رابطه بر قرار است که نفوذ پذیری مغناطیسی فضای آزاد است و برابر می باشد.

درسایر مواد رابطه به شکل خواهد بود که و نفوذ پذیری مغناطیسی نسبی ماده می باشد.

هیسترزیس ( Hysteresis ) : پدیده ای است که در آن حالت سیستم وارون پذیر نمی باشد.

در یک سنسور جابجایی یا موقعیت این پدیده باعث می شود تا مقدار خوانده شده در یک نقطه توسط سنسور هنگام رسیدن بدان از بالا و پایین تفاوت بکند.

شکل زیر این پدیده را نشان می دهد.

دقت کنید که سنسور اکسیژن فیدبک اصلی ECU است و تنها مکانیسم اصلاح کننده این سیستمه.

پارامترهای دیگه رو شما میتونید ثابت بذارید و وابستگیش رو به مقدار واقعی قطع کنید.

مثلا یک مقاومت یا رئوستای مناسب جاشون بذارین.

اما سنسور اکسیژن نشانگره اینه که آیا ECU به لاندای هدفش رسیده یا نه.

اگر نرسیده بود با اصلاح مقدار پاشش سوخت تلاش میکنه به لاندای ایده آلش برسه.

پس دستکاری این سنسور باید به نحوی باشه که ولتاژ حاصل بطور مستقیم به سنسور اصلی اکسیژن وابسته باشه.

بطور تئوری یعنی اینکه میتونید یه ولتاژ مثبت یا منفی باهاش سری کنید با همون فاز و فرکانس.

اگر وابسته نباشه یعنی یک منبع ولتاژ AC جاش بذارین ECU حسابی گیج میشه و میفته توی یک حلقه کاهش تدریجی سوخت تا ماشین خاموش بشه یا توی یک حلقه افزایش تدریجی سوخت تا حداکثر ممکن و خام سوزی و احتمالا خفه کردن و خاموش شدن ماشین.

پس نمیتونید یک منبع ولتاژ مستقل جاش بذارین.

اما شما دنبال بالا بردن توان بعنی غنی کردن سوخت هستید.

پس باید لاندا را بیشتر از مقدار واقعی نشون بدین.

یعنی ولتاژ سنسور اکسیژن کمتر بشه.

بهترین راه حلها همونطور که خودتون اشاره کردید: یکی استفاده از یک مولد ولتاژ نوسانیه که کاملا به سنسور اکسیژن سینک باشه (همفاز و هم فرکانس).

که احتیاج به یک مدار پیچیده داره.

دیگری هم استفاده از مقاومت مناسب است.

متاسفانه ISP من عکس مداری که رها معرفی کرده رو نمی یاره.

به نظر من باید از مقاومتهای در حد اهم شروع کنید.

در دو طرح زیر 4 سنسور اثرهال با خروجی دیجیتالی که بر یک صفحه آلومینیومی قرار گرفته اند نشان داده شده است .در شکل اول سنسورها تک قطبی و در شکل دوم سنسورها دو قطبی هستند.

سنسور ماشین های اداری دستگاههای فتوکپی، فاکس، پرینترهای کامپیوتر از این سنسورها می توانند استفاده کنند.

برای مثال پرینتر، جهت دریافت وجود کاغذ و نیز جریان کاغذ ازسوئیچ های اثرهال استفاده می کنند.

ویژگی : بدون تماس - بدون اعمال نیروی اضافی - عمر طولانی سنسور موقعیت چندگانه (Multiple position sensor) سنسور ضد لغزشی Anti-Skid sensor شکل زیر راه حلی را برای کنترل نیروی ترمز یک چرخ نشان میدهد.

هدف این است بدون اینکه چرخ به اصطلاح قفل شود اتومبیل درحداقل زمان ممکن متوقف شود.

در این سیستم سنسور بگونه ای قرار گرفته است که یک چرخ دنده داخلی را حس می کند.

زمان عکس العمل سیستم توقف بر مبنای فرکانس سیگنالی که سنسور تولید می کند تخمین زده می شود.

سنسور موقعیت پیستون (Piston detection sensors) در شکل مقابل روشی جهت موقعیت سنجی پیستون در یک سیلندر غیر آهنی داده شده است.

درحالت نخست آهنربا هایی را در درون پیستون به گونه ای قرار می دهند تا توسط چند سنسور اثرهال با خروجی خطی دریافت شوند.

در حالت دوم از یک پیستون آهنی و آهنربا و سنسور اثرهال استفاده می شود.

در این حالت نیاز است تا مشخصات سیستم مغناطیسی بطور مطلوبی در دسترس باشد.

برقراری های استفاده از اثرهال در این موقعیت سنجی به شرح زیر می باشد: 1- ابعاد کوچک سنسورها 2 - عدم نیاز به منبع قدرت خارجی برای آهنرباها 3 - رنج دمایی بزرگ از 40c تا 150c 4 - توانایی عمل در محیط کثیف و آلوده برخی از نمونه ها در این بخش برخی از سنسورهای شرکت Honeywell به همراه اطلاعات کلی آنها آمده است.

مراجع یکی از شرکت هایی که در تولید سنسور های اثرهال فعالیت می کند شرکت Honeywell است .

در سایت این شرکت اطلاعات کاملی در مورد این نوع سنسورها و نیز انواع آنها وجود دارد.

دراین سایت کتابی نیز در مورد سنسورهای اثرهال وجود دارد که در این لوح فشرده نیز موجود می باشد .

1-www.honeywell.com\sensing 2-Book : HALL EFFECT SENSING AND APPLICATION 3.http://mariottim.interfree.it/index_e.htm 4.www.wondrmagnet.com حاملهای جریان اضافی روی یک لبه قطعه ظاهر می شوند، ضمن اینکه در لبه مخالف کمبود حامل اتفاق می افتد.