تبلیغات
مطالب اینترنتی - سنسور نوع مواد و تشخیص دستکاری با کویل های سنجش دیفرانسیلی
درباره وبلاگ


مدیر وبلاگ : نویسنده
نویسندگان
جستجو

آمار وبلاگ
کل بازدید :
بازدید امروز :
بازدید دیروز :
بازدید این ماه :
بازدید ماه قبل :
تعداد نویسندگان :
تعداد کل پست ها :
آخرین بازدید :
آخرین بروز رسانی :
مطالب اینترنتی


LDC0851 یک سنسور حسگر القایی است که می تواند تغییرات در مقدار ظرفیت القایی را تشخیص دهد. این مقاله از این قطعه برای ساخت سنسور نوع مواد و نیز تشخیص دستکاری اتفاق افتاده در محیط استفاده می کند. برای ایجاد مدار فوق کم مصرفی که می تواند برای ماه ها یا سال ها با استفاده از یک باتری تنها برای نشان دادن حضور یا عدم حضور یک ماده استفاده شود. برای مثال برای زمانی که معلوم نیست درب یک وسیله باز است یا خیر.

درباره پروژه سنسور نوع مواد

در این ساختنی از یک ابزار طراحی رایگان به نام WEBENCH از Texas Instruments استفاده می کنیم تا یک مدار هشدار دهنده برای قفل استاندارد کابینت که در آن یک مدار زنگ هشدار دهنده دیفرانسیلی وجود دارد را ایجاد کنیم. این ساختنی ساخت حسگر القایی سنسور نوع مواد مبتنی بر PCB را با استفاده از LDC0851 از شرکت TI را به خوبی نشان می دهد. مدار دارای قطعه متحرک که امکان خراب شدن را داشته باشد نیست و از یک تایمر برای دستیابی به مصرف بسیار کم انرژی استفاده می کند، که اجازه می دهد یک باتری تک سلولی انرژی مدار را برای سال ها تامین کند. این طراحی حول یک قفل استاندارد کابینت ساخته شده است و قفل را می توان برداشت و یا در غیر این صورت شکست اما نمی توان بدون یک مدار الکترونیکی آن را باز کرد. این صرفا یک پروژه نمایشی است؛ این مدار می تواند برای کنترل دسترسی دارویی (به عنوان مثال، پمپ های تزریق PCA)، مانیتورینگ قفسه های میز و کابینت، کنترل موجودی، تشخیص هویت و غیره، و غیره استفاده شود.

درباره LDC0851

کارخانه تجهیزات تگزاس (Texas Instruments) یک سری از IC های حسگر القایی را می سازد که می تواند برای انواع مختلفی از کاربرد ها مورد استفاده قرار گیرد که شامل تشخیص هویت، تشخیص فشار دکمه، شمارش دندانه دندانه و تعیین فاصله برای اشیاء هدایت شده است. LDC0851 دو مدار یکسان LC را با استفاده از یک خازن معمولی و دو کویل مشابه که در نزدیکی اهداف رسانا شده قرار می گیرد ایجاد می کند. هنگامی که انرژی داده می شود و فعال می شود، IC مقدار القاء هر سیم پیچ را تعیین می کند؛ این امر موجب می شود که رویدادهای خارجی را حس کنند، چرا که القاء کویل حساس، با توجه به نزدیکی یک شی رسانا متفاوت است.

طبق جدول داده ها،هنگامی که نسبت دو کویل به ۹۹٫۶٪ کاهش می یابد، رها ساز مدار بالا می رود و رها ساز مدار زمانی پایین می رود که نسبت ۱۰۰٫۴٪ یا بیشتر باشد. اختلاف تقسیم ولتاژ قابل تنظیم، امکان تنظیم دقیق شرایط رها ساز را فراهم می کند.

در هنگامی که در حالت خاموش است (پین منطقی پایین را فعال کنید) سنسور مصرف ۱۴۰ نانو آمپر دارد. هنگامی که پین منطقی بالا فعال است،در ۱۰ نمونه در هر ثانیه، مصرف جریان کمتر از ۲۰ میکرو آمپر است.

طراحی کویل سنسور نوع مواد

LDC0851 نیاز به دو کویل ترکیب شده دارد. برای این کار، می توانید WEBENCH را استفاده کنید یا خود آن را در یک برنامه CAD طراحی کنید. برای مدار LC در فضای طراحی LDC0851، حداقل نویز سیم پیچ حدود ۲ μH است. شما می توانید الگویی از کویل مارپیچی مسطح خود را با معادلات موجود در این مقاله مطابقت دهید.

در ساختنی بخوانید : آویز تخت کودک نمدی با دوربین مداربسته بسازید

Webench

صنایع طراحی تگزاس دارای چندین ابزار طراحی است. به عنوان مثال، یک کویل دایره ای ایجاد می کند که بخشی از مجموعه ابزار سنجش Inductive Sensing است. شروع به طراح WEBENCH Coil کنید، اندازه کویل مورد نظر خود را وارد کنید (~ ۱/۳ از فاصله سوئیچینگ خود )، و تعداد کویل هایی را که می خواهید استفاده کنید را انتخاب کنید (طرح های ۲ کویل و ۴ کویل در صفحه مشخصات نشان داده شده است.)

هنگامی که بارگذاری برنامه تمام شد، شما می توانید تعداد زیادی از ویژگی های طراحی را از هندسه کویل (که بسته به IC استفاده می شود)، قطر کویل، ضخامت صفحات مدار، و غیره را انتخاب کنید و تغییر دهید. این برنامه شما را از انتخاب نامناسب پارامترها با برجسته کردن اثر منفی خروجی آن ها باز می دارد.

هنگامی که یک کویل مناسب برای طراحی خود انتخاب کرده اید، معادلات طراحی را در داخل برنامه یادداشت کنید تا اطمینان حاصل کنید که یک کویل را که در فضای طراحی برای پروژه شما قرار دارد، ایجاد کرده اید. سپس روی دکمه قرمز «خروجی به Cad» در سمت راست صفحه کلیک کنید. از شما خواسته شده است که آن را در یکی از فرمت های خروجی بسیاری که شما بعدا می توانید برای وارد کردن به برنامه Cad مورد علاقه خود از آن استفاده کنید آن را ذخیره کنید.

طراحی از Graphics Primitives

شما همچنین می توانید کویل های خود را به صورت مجموعه ای از ابتدای نیم قوس های کره ای طراحی کنید. کویل ها به راحتی از یک سری از نیمه هادی های متناوب متمرکز که کاهش شعاعی دارند، ساخته می شوند. با ایجاد یک نیم دایره از حداکثر قطر مطلوب شروع کنید و اضافه کردن نیمه متناوب که قوس آن تا زمانی که به تعداد مورد نیاز کویل برسد، ادامه می یابد. هر نیم دایره متوالی در شعاع کاهش می یابد و بر دو نقطه متناوب مرکز متمرکز می شود. نیمه دایره بالایی در سمت چپ نیم دایره پایین قرار دارد.

کاهش شعاع هر نیم دایره مرکزی (R1 و R3 بالا) باید از مجموع حداقل ضخامت مسیر و حداقل فاصله مسیر شرکت تولید کننده برد شما برابر یا بزرگتر باشد. تناوب نیم دایره مرکزی باید دارای مقادیر جابجایی و شعاعی باشد که آن را توسط نصف جمع این دو مقدار کاهش دهد. به عنوان مثال، یک سیم پیچ قطر ۵۶۰ میلی متری با عرض ردیف ۸ میلی متری و یک فاصله ردیف ۶ میلی متری را تصور کنید. اولین نیم کره بالا، می تواند در (۰،۰) محدوده و شعاع ۲۸۰ میلی متر باشد. اولین نیم کره نیمه پایین در مرکز (۷،۰) قرار دارد و شعاع ۲۷۳ میلی متر دارد.

برای ایجاد یک سلف چند لایه و داشتن خطوط میدان که از برد مدار مجتمع گسترش می یابد، باید جریان را از طریق سیم پیچ در جهت عقربه های ساعت یا عکس جهت عقربه های ساعت تنظیم کنید. این کار با قرار دادن مارپیچ های یکسان در سمت های مقابل برد مدار و اتصال آنها با یک وسیله کوچک در مرکز انجام می شود. به طور شفاف از بالا دیده می شود که مارپیچ پایین آینه ای از مارپیچ بالا است.

در ساختنی بخوانید : با فرچه کفاشی جاقلمی رومیزی شیک و متفاوت بسازید

در هنگام مشاهده از بالای صفحه دو کویل ظاهرا در جهت مخالف چرخش می کنند ، و هنگام مشاهده در سمت های مختلف صفحه مدار یکسان می شوند. اگر جهت مسیر جریان را از قسمت بیرونی مارپیچ بالا، از طریق مرکز، و سپس از مارپیچ دیگر در پایین، دنبال کنید ، درستی جهت عقربه های ساعت یا عکس آن را، می توانید تایید کرد. با توجه به اینکه چرخش ها در جهت عقربه های ساعت یا خلاف جهت عقربه های ساعت ادامه می یابد. کویل های اضافی را می توان به لایه های دیگر در برد مدار برای افزایش بیشتر القاء اضافه کرده و یا برای کاهش حجم نهایی پایه اضافه نمود.

اگر شما برد مدار خود را برای تولید در یک سایز کوچک در خانه طراحی کرده اید، قابلیت های تولیدی که آن پشتیبانی می کنند را به یاد داشته باشید. استفاده از عرض و فاصله زیاد و ردیابی کوچک باعث خواهد شد که یک مدار مجتمع تولید کنید که بدون افزایش عملکرد مقدار قابل توجهی هزینه آن افزایش یابد. Webench به طور پیش فرض ۴ میلی متر ردیابی با عرض با فاصله ۴ میلی متری دارد که تنها برای کوچکترین کویل (<10mm) است و ممکن است فراتر از توانایی سازنده شما باشد. هر زمان که امکان پذیر باشد، از عناصر گسترده تر استفاده کنید.

ملاحظات پروژه سنسور نوع مواد

در اولین تکرار پروژه، یک برد دو لایه کوچک ایجاد کنید که بین سطح پشتی یک درب کابینت و مهره ای که قفل را به درب متصل می کند. قطعه ای فلزی به درب بالای سیم پیچ مرجع متصل می شود و قطعه دوم فلز به قاب درب متصل می شود. مکانیزم قفل گذاری را می توان شکست، اما درب را نمی توان بدون افزایش فاصله بین کویل حسگر و قاب درب باز کرد، در نتیجه کاهش القا آشکارساز سنسور نوع مواد را فعال می کند.

اکتشاف مقدماتی سنسور تشخیص دستکاری

خوانندگان علاقه مند می توانند طرح اصلی را در زیر مشاهده کنند. لینک طراحی این پروژه در اینجا در دسترس است.

این مدار از IC های با مصرف بسیار کم انرژی استفاده می کند که می تواند برای سال ها با یک باتری تک سلولی کار کند. باید ممکن باشد این مدار را با یک فرستنده بلوتوث کم قدرت، مانند CC2640، برای ایجاد یک مدار که می تواند ماه ها یا سال ها با یک باتری تک سلولی کار کند، ترکیب کرد.

پنج پین اتصال دهنده خارجی وجود دارد که اتصالات برق / زمین، یک ورودی سیگنال و دو خروجی سیگنال را فراهم می کند. خروجی های دو سیگنال شامل مانیتور ضربان قلب است که هر فعال سازی تایمر را نشان می دهد (که می تواند در ۵ هرتز یا ۱۰ هرتز عمل کند)، و یک خروجی زنگ هشدار نشان می دهد که یک هدف القایی خارج از یک محدوده از پیش تعیین شده حرکت کرده است و تشخیص دستکاری انجام شده است. سیگنال ورودی می تواند توسط یک میکروکنترلر استفاده شود تا تایمر را خاموش کند تا انرژی بیشتری را حفظ کند.

سوئیچ القایی LDC0851

مقایسه گر برای سنسور نوع مواد

مقایسه گر برای سنسور نوع مواد

LDC0851 مدار اصلی مجتمع است که تمام اجزای دیگر را پشتیبانی می کند. L1 و L2 کویل های حسگر و مرجع هستند که همراه با C6 دو مدار LC را ایجاد می کنند که اجازه می دهد LDC0851 وقایع خارجی از طریق نظارت بر تغییرات القایی شناسایی کند و تشخیص دستکاری در محیط را انجام دهد. یک جامپر در ارتباط با یک دروازه OR اجازه قرار دادن یک IC در حالت همیشه فعال را برای تست به کاربر می دهد. در عملکرد عادی، سنسور پنج یا ده بار در هر ثانیه توسط تایمر IC روشن می شود. این کار مصرف جریان را کاهش می دهد.

در ساختنی بخوانید : ساخت مدار ماژول سنسور مادون قرمز یا سنسور IR

کویل هایی که در این مدار استفاده می شوند دارای قطر خارجی ۰٫۷۵۰ اینچ می باشد که فاصله ای حدود ۰٫۲۵ اینچ را فراهم می کند. WEBENCH محاسبه کرده است که القاء هر یک از کویل ها ۵٫۷۲ μH، و ظرفیت کل مدار LC حدود ۶۲ pF است. ظرفیت کل با اضافه کردن C6 محاسبه می شود، ظرفیت پارازیتی تخمینی برد و ظرفیت پارازیتی پین LCOM در دیتاشیت موجود است.

فرکانس عملکرد سنسور تشخیص دستکاری تقریبا ۱۲ مگاهرتز است، که به طور ایمن در محدوده قابل قبول ۳۰۰ تا ۱۹ مگاهرتز می باشد.

LDC0851 به طور متناوب هر سیم پیچ را از طریق چندین نوسان درایو می کند و ویژگی های شکل موج را مقایسه می کند. تصویر بالا شکل موج هر یک از کویل های (حس و مرجع) را در طی انتقال از درایو یک کویل به کویل دیگر را نشان می دهد، که از نقطه مرکزی هر کویل اندازه گیری می کند. این شکل موج ها با پراب های (۳٫۹ pF) متصل به یک اسیلوسکوپ گرفته شده اند.

افست راه انداز قابل تنظیم

اختیاری، تنظیم افست برای تنظیم دقیق محدوده راه انداز (trigger) ارائه شده است. با توجه به جدول داده شده در دیتاشیت تراشه ، می توان محدوده را با انتخاب یک مقدار دیگر برای R9 افزایش داد.

IC تایمر TPL5110 کم قدرت

مدار تایمر مورد استفاده در پروژه سنسور نوع مواد

یک تایمر کم قدرت برای فعال کردن LDC0851 و تقسیم ولتاژ و نشانگر LED در فواصل زمانی معین تهیه کنید . اگر عملکرد LED (با حذف J2) را از بین ببرید و از تایمر برای فعال کردن و غیر فعال کردن مدار LDC0851 استفاده کنید، کل دستگاه سنسور نوع مواد و تشخیص دستکاری می تواند چندین سال با یک باتری واحد کار کند. دو مقاومت ۱ kΩ به طور موازی با ردیابی باریک در نزدیکی هم به یک طرف برد مدار متصل می شوند تا مقاومت معادل ۵۰۰ Ω را ایجاد کنند.

برای افزایش مقاومت کلی، و که نتیجه آن کاهش فرکانس عملیاتی است، از یک چاقوی تیز استفاده کنید تا مسیر باریک بین R1 و R2 را از بین ببرید. برای بازگشت به مقاومت اصلی، یک پل لحیم را در میان دو اثر ایجاد کنید.

دو مدار نشانگر LED یکسان برای استفاده در حین آزمایش سنسور نوع مواد و تنظیم مدار فراهم می شود. در مقایسه با بقیه اجزاء در بورد این ساختنی،مقدار قابل توجهی از انرژی را مصرف می کنند، بنابراین اگر از قصد به حداکثر رساندن عمر باتری را دارید، چراغ های LED را از پروژه حذف کنید. یکی از شاخص های LED به خروجی “DRV” تایمر متصل می شود، و دیگری به سیگنال “زنگ” سوئیچ القایی وصل می شود.

دانلود فایلهای سنسور تشخیص دستکاری و نوع مواد (رمز: saakhtani.ir)

منبع

بیشتر بخوانید:

[ad_2]

لینک منبع

مطلب سنسور نوع مواد و تشخیص دستکاری با کویل های سنجش دیفرانسیلی در سایت مفیدستان.





نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر