2- مميزات الحساسات


شريحة1

شريحة2 شريحة3 شريحة4 شريحة5 شريحة6 شريحة7 شريحة8 شريحة9 شريحة10 شريحة11 شريحة12 شريحة13 شريحة14 شريحة15 شريحة16 شريحة17 شريحة18 شريحة19 شريحة20 شريحة21 شريحة22 شريحة23 شريحة24 شريحة25 شريحة26

الحساسات والمشغلات
Aleppo – February 2012
Department of Mechatronics Engineering
EEM304 Mechatronics
-2 مميزات الحساسات
RamiKabbani.wordpress.com ترجمة أحمد رامي قباني
Dr. Hassan SHARABATY
Sensors& Actuators -Sensor Characteristics
2/28
 الخطية والدقة.
 الدقة والضبط.
 اللاخطية.
 الارتياب.
 الإشباع.
 الحزمة غير الفعالة.
 تتميز الحساسات بالعديد من الميزات التي تؤثر على قدرتها على القياس وعلى
ملاءمتها للتطبيقات المختلفة.
مميزات الحساسات:
 تابع التحويل.
 السعة.
 التمييز.
 الحساسية.
 الخطأ.
 التكرارية.
ترجمة أحمد رامي قباني RamiKabbani.wordpress.com
Dr. Hassan SHARABATY
Sensors& Actuators -Sensor Characteristics
3/28
تابع التحويل
يقوم تابع التحويل بتوضيح وإظهار العلاقة بين إشارة الدخل الفيزيائية وإشارة الخرج
الكهربائية.
يتم عادة تمثيل هذه العلاقة على شكل مخطط يوضح العلاقة بين إشارتي الدخل والخرج.
ES
N-ES
ترجمة أحمد رامي قباني RamiKabbani.wordpress.com
Dr. Hassan SHARABATY
Sensors& Actuators -Sensor Characteristics
4/28
السعة, أو المجال الديناميكي
 مجال )أو سعة( الحساس هو الاختلاف بين أصغر )أو الأكثر سلبية( وأكبر قيمة للدخل
تمكن الحساس من إعطاء إشارة صحيحة على خرجه. )أي أنه المجال لإشارات الدخل
الفيزيائية التي يمكن للحساس تحويلها إلى إشارات كهربائية(.
 الواحدات المعتمدة عادة هي الكلفن, و الدرجة المئوية, والباسكال, ونيوتن…
 يقوم عادة صانعوا الحساسات بتحديد المجال الخاص بالحساس.
مثال
– النوع المعتاد K للأزواج الحرارية يتمتع بمجال قياس 800° سلسيوس )- 50 حتى
750° سلسيوس(.
– الحساس LM35 يتمتع بمجال قياس 205° سلسيوس )- 55 حتى + 150° سلسيوس(
ترجمة أحمد رامي قباني RamiKabbani.wordpress.com
Dr. Hassan SHARABATY
Sensors& Actuators -Sensor Characteristics
5/28
التمييز
 تمييز الحساس هو قيمة أصغر زيادة على الدخل يمكن التحسس عليها.
 كما يعرف التمييز بأنه أصغر عدة للحساس.
 يمكن بسهولة تحديد تمييز الحساسات الرقمية.
 إذا كان لدينا مشفر تصاعدي ب 1024ppr )نبضة لكل دورة(, فيكون تمييزه
3601024=0.3516
درجة
نبضة
عادة ما يكون تمييز الحساسات التشابهية محدودا فقط بسبب الضجيج الكهربائي المنخفض
وغالبا ما يكون أفضل من الحساسات الرقمية المقابلة لها.
ترجمة أحمد رامي قباني RamiKabbani.wordpress.com
Dr. Hassan SHARABATY
Sensors& Actuators -Sensor Characteristics
6/28
الحساسية
يمكن تعريف حساسية الحساس بأنها نسبة التغير الصغير في الإشارة الكهربائية
)الخرج( إلى التغير الصغير في الإشارة الفيزيائية )الدخل(.
عادة ما تكون واحدتها فولت/كلفن, ميلليفولت/كيلوباسكال…
إذا تسبب تغير صغير في درجة » حساسية عالية « مثال: سيتمتع الثرموستات ب
الحرارة بتغير كبير في الكمون.
ترجمة أحمد رامي قباني RamiKabbani.wordpress.com
Dr. Hassan SHARABATY
Sensors& Actuators -Sensor Characteristics
7/28
 حساسية الحساسات الرقمية تتعلق إلى حد كبير بالتمييز.
 حساسية الحساسات التشابهية هي ميل تابع الخرج بالنسبة للدخل.
ملاحظة
 في الحساسات التي تظهر علاقة خطية على
خرجها, تكون الحساسية ثابتة على طول مجال
الدخل.
 في الحساسات التي تظهر علاقة لاخطية على
خرجها, تكون الحساسية إما متزايدة أو متناقصة
على طول مجال الدخل.
الحساسية
ترجمة أحمد رامي قباني RamiKabbani.wordpress.com
Dr. Hassan SHARABATY
Sensors& Actuators -Sensor Characteristics
8/28
الخطأ
 الخطأ هو الاختلاف بين القيمة المقاسة والقيمة الحقيقية للدخل. يوجد تصنيفان
للأخطاء وهي أخطاء )تنظيمية( و أخطاء )عشوائية(.
 تتواجد الأخطاء التنظيمية في كل القياسات التي تتم بواسطة الحساسات, ولا يمكن
التعرف عليها أو التخلص منها بالطرق الإحصائية.
ترجمة أحمد رامي قباني RamiKabbani.wordpress.com
Dr. Hassan SHARABATY
Sensors& Actuators -Sensor Characteristics
9/28
 يمكن تصنيف الأخطاء التنظيمية إلى
. 1 أخطاء المعايرة )خطأ نقطة الصفر من الأخطاء الشائعة ضمن الأخطاء
التنظيمية, ويتم الحصول عليه على شكل خرج غير صفري عند تطبيق قيمة
الصفر على الدخل(.
. 2 أخطاء التحميل )إضافة الحساس إلى النظام المقاس يغير من النظام(.
. 3 أخطاء ناتجة عن تحسس الحساس لقيم أخرى غير تلك التي نريد قياسها
)كتأثير الحرارة على سعات الشد(.
الخطأ
ترجمة أحمد رامي قباني RamiKabbani.wordpress.com
Dr. Hassan SHARABATY
Sensors& Actuators -Sensor Characteristics
10/28
التكرارية
 التكرارية هي قدرة الحساس على إعطاء قيم متطابقة على الخرج عند قياس نفس
القيمة على الدخل.
 الأخطاء العشوائية تحد من القدرة على التكرارية.
 لحسن الحظ, يمكن التغلب على الأخطاء العشوائية عن طريق حساب المتوسط
الحسابي لعدة عمليات قياس, أو بواسطة عمليات أخرى كتصفية الحزمة المنخفضة.
 يتسبب كل من الضجيج الكهربائي والارتياب )نشرحه لاحقا( بخسارة القدرة على
التكرارية.
ترجمة أحمد رامي قباني RamiKabbani.wordpress.com
Dr. Hassan SHARABATY
Sensors& Actuators -Sensor Characteristics
11/28
الخطية والدقة
 تتناسب دقة الحساس عكسا مع الخطأ, أي أن كل حساس دقيق يكون ذو خطأ منخفض.
 يقوم العديد من المصنعين بتحديد الدقة عن طريق خطية الحساس.)يرجى التأكد!(
 هنالك عدة طرق لقياس خطية الحساس.
 والذي ,» أقرب خط مستقيم « أكثرها شيوعا هي مقارنة تابع الانتقال الحقيقي مع
يتوضّع في منتصف المسافة بين الخطين الذين يحتويان على كامل تابع الانتقال في
المجال الديناميكي المحدد للجهاز.
ترجمة أحمد رامي قباني RamiKabbani.wordpress.com
Dr. Hassan SHARABATY
Sensors& Actuators -Sensor Characteristics
12/28
هنا, يتم تحديد الخطية )أو الدقة( كنسبة مئوية
من المجال الكامل )أي أكبر قيمة ممكنة على
الدخل(.
الخطية والدقة
هنا, يتم تحديد الخطية )أو الدقة( كنسبة مئوية
لقراءة الحساس.
ترجمة أحمد رامي قباني RamiKabbani.wordpress.com
Dr. Hassan SHARABATY
Sensors& Actuators -Sensor Characteristics
13/28
الدقة والإحكام
 عادة ما يتم الخلط بين مصطلحي الدقة والإحكام.
لعشرة » مخططات خاصة بالتردد « توضح الأشكال التالية أربعة هيستوغرامات
قياسات للسرعة الزاوية الخاصة بمشغل يدور بسرعة 100 راديان/ثانية.
محكم لكنه غير دقيق
 أول مخطط للقراءات يظهر درجة عالية
من الإحكام )تفاوت قليل في القيم(
والتكرارية, لكن الدقة الوسطية سيئة.
ترجمة أحمد رامي قباني RamiKabbani.wordpress.com
Dr. Hassan SHARABATY
Sensors& Actuators -Sensor Characteristics
14/28
دقيق لكنه غير محكم
 يظهر المخطط الثاني درجة منخفضة من الإحكام )تفاوت كبير في القيم(, لكن
الدقة الوسطية جيدة.
الدقة والإحكام
ترجمة أحمد رامي قباني RamiKabbani.wordpress.com
Dr. Hassan SHARABATY
Sensors& Actuators -Sensor Characteristics
15/28
دقيق ومحكم معا غ
ير دقيق وغير محكم
 يوضح المخطط الرابع انخفاضا في
الإحكام والدقة.
 يوضح المخطط الثالث إحكاما عاليا,
وتكرارية عالية, ودقة عالية معا.
الدقة والإحكام
ترجمة أحمد رامي قباني RamiKabbani.wordpress.com
Dr. Hassan SHARABATY
Sensors& Actuators -Sensor Characteristics
16/28
الدقة والإحكام
– دقة منخفضة
– التكرارية أعلى.
– الدقة مرتفعة
– تكرارية منخفضة.
النتائج المقروءة
القيمة الحقيقية
متوسط النتائج
القيمة الحقيقية
متوسط النتائج
ترجمة أحمد رامي قباني RamiKabbani.wordpress.com
Dr. Hassan SHARABATY
Sensors& Actuators -Sensor Characteristics
17/28
اللاخطية
 تتميز الأنظمة الخطية بخاصية التراكب. فإذا كانت استجابة النظام للدخل A هي
الخرج A , واستجابته للدخل B هي الخرج B , فستكون استجابته للدخل C ) = الدخل A
+ الدخل B ( هي الخرج C ) = الخرج A + الخرج B .)
 هنالك العديد من الأنظمة التي تعمل في المجال الخطي أو القريب منه على طول مجال
معين من العملية.
 ولذلك, يكون التحليل الخطي للنظام صحيحا, على الأقل بالنسبة لهذا القسم من
الأنظمة.
ترجمة أحمد رامي قباني RamiKabbani.wordpress.com
Dr. Hassan SHARABATY
Sensors& Actuators -Sensor Characteristics
18/28
اللاخطية
 للأسف, توجد اللاخطية في جميع الأنظمة مما يؤدي إلى عملها خارج مجالها الخطي,
والعديد من التوقعات لعمل الأنظمة, كالتراكب, لا تنطبق.
 توجد بعض الخواص اللاخطية في أنظمة الميكاترونيك, من ضمنها staticandcoulombfriction , eccentricity , الارتياب, الإشباع, والحزمة الميتة.
ترجمة أحمد رامي قباني RamiKabbani.wordpress.com
Dr. Hassan SHARABATY
Sensors& Actuators -Sensor Characteristics
19/28
الارتياب
بعض الحساسات لا تعطي القيمة ذاتها على
الخرج عند تكرير دورة الإدخال بالصعود أو
النزول. عرض منطقة الخطأ بالنسبة للقيمة
المقاسة هو ما يعرف بالارتياب.
تابع انتقال مع ارتياب
ترجمة أحمد رامي قباني RamiKabbani.wordpress.com
Dr. Hassan SHARABATY
Sensors& Actuators -Sensor Characteristics
20/28
مثلا, لدينا حساس موضع, عند تحرك القطعة من اليسار إلى اليمين يعطي هذا الحساس
كمونا على خرجه يختلف بمقدار 20 ميلليفولت عما لو تحركت القطعة من اليمين إلى
اليسار. فإذا كانت حساسية الحساس هي 10 ميلليفولت/ميلليمتر فسيكون الارتياب بدلالة
واحدة الموضع هو 2 ميلليمتر.
عادة ما يحدث الارتياب بسبب الاحتكاك)؟( والتغيرات البنيوية في المواد.
الارتياب
ترجمة أحمد رامي قباني RamiKabbani.wordpress.com
Dr. Hassan SHARABATY Sensors & Actuators – Sensor Characteristics 21/28
يجب أخذ هذا النوع من اللاخطية بعين الاعتبار عند تصميم أنظمة تحكم الميكاترونيك, 
وذلك لأن حدود السرعة والقوة أو العزم تؤثر على أداء النظام.
إشباع
الإشباع
تتمتع جميع المشغلات بقدرة أعظمية على الخرج, بغض النظر عن الدخل. وهذا يؤثر 
سلبا على التوقعات الخطية, نظرا لأنه عند نقطة معينة ستزيد الإشارة على الدخل دون
أي أثر يذكر على الخرج.
في أنظمة التحكم المصممة وفق نظرية الأنظمة الخطية, 
يجب اختبارها أو تحليلها بانتباه لتحديد أثر الإشباع على
أداء النظام.
RamiKabbani.wordpress.com ترجمة أحمد رامي قباني
Dr. Hassan SHARABATY
Sensors& Actuators -Sensor Characteristics
22/28
 تعتبر الحزمة الميتة خاصية أخرى تسبب اللاخطية في مميزات الحساسات
والمشغلات.
 عادة ما تكون الحزمة الميتة عبارة عن مجال للدخل القريب من الصفر, بحيث يبقى
الخرج عنده صفر.
الحزمة الميتة
الحزمة الميتة
 وعندما تتجاوز قيمة الدخل الحزمة الميتة,
يبدأ الخرج بالتغير بالمقارنة مع الدخل.
ترجمة أحمد رامي قباني RamiKabbani.wordpress.com
Dr. Hassan SHARABATY
Sensors& Actuators -Sensor Characteristics
23/28
 عادة ما نجد الحزمة الميتة في الثرموستات المنزلي وفي المتحكمات ذات الأهداف
الأخرى )أو القدرة على المعالجة؟(
التحكم بالاعتماد على الحزمة
الميتة
 عندما تدفأ الغرفة وتصل الحرارة إلى القيمة المطلوبة )أو المحددة على
الثرموستات(, يبقى الخرج في حالة عدم تشغيل.
مثل نظام التكييف:
الحزمة الميتة
ترجمة أحمد رامي قباني RamiKabbani.wordpress.com
Dr. Hassan SHARABATY
Sensors& Actuators -Sensor Characteristics
24/28
 وحالما تزداد حرارة الغرفة عن القيمة المحددة بالإضافة إلى نصف قيمة الحزمة
الميتة, ينتقل خرج نظام التبريد إلى حالة التشغيل بشكل كامل.
 أثناء تبريد الغرفة يبقى الخرج في حالة التشغيل إلى أن تنخفض الحرارة إلى أقل
من القيمة المطلوبة بالإضافة إلى نصف قيمة الحزمة الميتة, وعندها ينتقل خرج
النظام إلى حالة عدم التشغيل بشكل كامل.
الحزمة الميتة
ترجمة أحمد رامي قباني RamiKabbani.wordpress.com
Dr. Hassan SHARABATY
Sensors& Actuators -Sensor Characteristics
25/28
المراجع:
للمزيد من المعلومات, على الطالب قراءة هذه المراجع:
RobertBishop(2002):“TheMachatronicsHandBook,.“Copyright2002CRCPressLLC.
SensorTechnologyHandbook,copyright©2005,Elsevierinc.
ترجمة أحمد رامي قباني RamiKabbani.wordpress.com
Dr. Hassan SHARABATY
Sensors& Actuators -Sensor Characteristics
26/28
النهاية
ترجمة: أحمد رامي قباني
ترجمة أحمد رامي قباني RamiKabbani.wordpress.com

Advertisements

فكرتان اثنتان على ”2- مميزات الحساسات

اترك رد

إملأ الحقول أدناه بالمعلومات المناسبة أو إضغط على إحدى الأيقونات لتسجيل الدخول:

WordPress.com Logo

أنت تعلق بإستخدام حساب WordPress.com. تسجيل خروج   / تغيير )

صورة تويتر

أنت تعلق بإستخدام حساب Twitter. تسجيل خروج   / تغيير )

Facebook photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Facebook. تسجيل خروج   / تغيير )

Google+ photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Google+. تسجيل خروج   / تغيير )

Connecting to %s