Dərs vəsaiti baki 2019 azərbaycan respublikasi təHSİl naziRLİYİ

6. İNTELLEKTUAL ÖLÇMƏ SISTEMLƏRİ
6.1. Temperaturu ölçən intellektual sistem
Temperatur maddələrin qızma dərəcəsini xarakterizə edən fiziki kəmiyyətdir. Maddələrin sıxlığının, təzyiqinin, elektrik müqavimətinin və s. parametrlərinin temperaturdan asılı olraq dəyişməsi faktı temperatur ölçmələrinin nə dərəcədə vacib olduğunun göstəricisidir. Bunun nəticəsidir ki, müasir dövrdə temperatur ən çox ölçülən fiziki kəmiyyət kimi bütün ölçmələrin demək olar ki, 40%-ni təşkil edir [8,9,37,41].
Temperaturu ölçmək üçün əsasən kontaktlı və kontaktsız metodlardan istifadə olunur.
Birinci qrup metodlarda istiliyin ötürülməsi kontakt yolu ilə istilikvermə prinsipinə əsaslanır.
Kontaktsız ölçmə metodları istiliyin şüalanma yolu ilə ötürülməsinə əsaslanır və əsasən optik pirometrlərdə istifadə edilir.
Aşağıda göstərilən effektlərə əsaslann temperatur vericiləri müxtəlif sahələrdə geniş tətbiq olunur [37,41]:
1. Elektrik müqavimətinin temperaturdan asılılığı (termomüqvimət effekt);
2. Termoelektrik effekti (Zeyebek effekti).
Birinci qrupa metal və yarımkeçirici müqvimət termometrləri (YMT) daxildir. İkincı qrupu termoelektrik temperatur vericiləri – termocütlər təşkil edir.
Son zamanlar «p-n» keçidlərindəki gərginlik düşküsünün qiymətinin temperaturdan aslılığına əsaslnan və inteqral mikrosxemlər (İMS) şəklində hazırlanan yarımkeçirici temperatur vericiləri sürətlə inkişaf etdirilir.
Kontaktlı metal müqavimət termometrlərinin (MTM) ölçmə diapazonu 60 ÷ +1100 ⁰C, yarımkeçirici müqvimət termometrlərinin ölçmə diapazonu isə 240 ÷ +300 ⁰C həddində olur. Termoelektrik temperatur vericiləri – termocütlər –200 ÷ +2200 ⁰C diapazonda temperatur ölçmələrini yerinə yetirmək üçün tətbiq edilir.
«p-n» keçidləri əsasında yaradılan temperatur vericilərinin ölçmə diapazonu – 50 ÷ +100 ⁰C təşkil edir. Daha yüksək temperaturlar diapazonunda (+700 ⁰C ÷ +3500 ⁰C) şüalandırma pirometrləri istifadə edilir.
Materialların elektrik müqavimətinin temperaturdan asılılığına və termoelektrik effektinə əsaslanan temperatur vericiləri temperaturu ölçən intellektual sistemlərin yaradılmasında geniş istifadə edilir.
Şək. 6.1-də PIC18F452 mikrokontrolleri əsasında temperaturu ölçən intellektual sistemin struktur sxemi göstərilmişdir [2].
Temperaturu ölçən intellektual sistemin struktur sxemində:
T₁-T_m –Metran-286 temperatur vericisi;
MK, MK₁ və MK_m – PIC18F452 mikrokontrolleri;
Aİ, Aİ₁ və Aİ_m – RS 485 ardıcıl interfeysi;
E – ekran örtüklü kabel;
UÇ – MAX 232- uzlaşdırıcı (uyğunlaşdırıcı) çevirici;
Rİ – rəqəmli indikator;
FK – fərdi kompüterdir.
Metran-286 temperatur çeviricisində həssas element kimi platin termomüqavimət istifadə olunur. Bu çeviricinin
0 – 600 ⁰ C diapazonda çevirmə funksiyası belədir [14,16,40]:
= (1+ A t + B ) (6.1)
100П tipli xarakteristika üçün 0⁰C temperaturda R₀=100 Om; A=3,96847·10^-3K^-1; B = -5,847·10^-7K^-2 37.





152




A və B sabit əmsalları termomüqavimətin ölçülərindən, konstruksiyasından asılıdır. Konkret tipli müqavimət üçün eksperimentdən təyin edilir.
Platin ilkin çeviricinin müqavimətini vericinin elektron çeviricisi (EÇ) unifikasiya edilmiş 4-20 mA sabit cərəyana və ya 0-10 V diapazonunda sabit gərginliyə çevirir. EÇ-nin çıxış siqnalının U_çıx = 0 qiyməti temperaturun t = 0⁰ C qiymətində, yəni onun girişindəki müqavimət R₀- a bərabər olduqda alınmalıdır. Obyektin temperatutunun t = t_max⁰ C qiymətində, yəni elektron çeviricisinin girişindəki müqavimət R_max-a bərabər olduqda, onun çıxış gərginliyi maksimalqiymət almalıdır (U_max=10V) . Beləliklə, EÇ-nin girişində müqavimət R_t =100 ÷ R_max, Om həddində dəyşdikdə, çıxış gərginliyi U_çıx= 0 ÷ U_max həddində dəyişməlidir. EÇ-nin çevirmə funksiyası
(6.2)
ifadəsinə uyğun olur [2].
Burada:
– EÇ-nin çevirmə əmsalı;
R_max=R_(t=tmax) – obyektin maksimal temperaturuna uyğun maksimal müqavimətdir;
–0 ⁰C obyektin minimal temperaturuna uyğun minimal müqavimətdir.
Bu ifadələri nəzərə almaqla elektron çeviricinin çevirmə funksiyasını (6.2 ifadəsini) aşağıdakı kimi yazmaq olar:
(6.3)
(6.1) ifadəsini nəzərə almaqla (6.3) ifadəsi belə olur:
(6.4)
PIC18F452 tipli mikrokontrollerlərin daxili ARÇ-si vericinin analoq siqnalını 10-mərtəbəli ikilik koda çevirir. Bu ARÇ-nin səkkiz giriş kanalı vardır [15]. Qeyd olunanları nəzərə almaqla ARÇ-nin çevirmə funksiyası belə alınır:
= (6.5)
(6.5) ifadədəsində ARÇ-nin çevirmə əmsalıdır:

Bu ifadələri nəzərə alaraq temperaturu ölçmə kanalı üçün çevirmə funksiyasının riyazi ifadəsi
(6.6)
səklində alınır. Bu ifadədə N_ÖK – ölçmə kanalının çıxışında alınan koddur.
Ardıcıl interfeys alınan paralel kodu ardıcıl koda çevrərək qəbuledici tərəfə ötürür. RS485 ardıcıl interfeysi azsaylı naqilli kabeldən istifadə edilməsinə şərait yaradır. Bu yüksək maneəyədayanıqlığı təmin edir.
Qəbuledici tərəfdəki ardıcıl interfeys Aİ qəbul edilən ardıcıl kodu paralel koda çevrərək mikrokontrollerə daxil edir.
Ölçülən temperaturun qiymətini hesablamaq üçün bu kod mikrokontrollerdə (MK) müəyyən alqoritmlə emal edilir.
(6.6) ifadəsinə əsasən obyektin temperaturunun qiymətini hesablamaq üçün qəbuledici tərəfdəki mikrokontroller (MK) kvadrat tənliyin həlli alqoritmini yerinə yetirir.
Qeyd etmək lazımdır ki, və qəbul edib, (6.6) ifadəsini şəkildə yazmaq olar.
Kvadrat tənliyi həll etməklə ölçülən temperaturun qiyməti hesalanır:


(6.7)
Burada .
Bu tənliyin həllinin t  0 şərtini ödəyən qiyməti götürülür.
Bu MK alınan nəticələri rəqəmli indikatorda əks etdirir və müxtəlif idarəetmə funksiyalarını da icra edir.
Ölçmə sisteminin qəbuledici tərəfindəki PIC18F452 tipli mikrokontroller MK verici tərəfindəki MK₁ ÷ MK_m ilə FK arasında informasiya mübadiləsi protokolunu icra edir.
MK₁ və MK_m -ə fərdi ünvan mənimsədilir. Bu mikrokontrollerlər əsas kompüterdən gələn idarəetmə siqnallarını qəbul etməyə hazır vəziyyətdə olur. FK şəbəkəyə əvvəlində ölçmə kanalının ünvanı bildirən əmr siqnalı göndərir. Əmr siqnalındakı ünvan ölçmə kanalının ünvanı ilə eyni olduqda əmr icra edilir. Digər ölçmə kanalları gözləmə rejimində qalır.
MAX 232 tipli uzlaşdırıcı çeviricisi bu MK ilə fərdi kompüter (FK) arasında fiziki uyğunlaşdırma funksiyasını yerinə yetirir.
PIC18F452 tipli mikrokontrollerinin tətbiqi ölçmə sisteminə aşağıda göstərilən imkanları verir [15]:
- vericilərlə məsafədən işləmə;
- ölçmə sisteminin uzun müddət avtonom qida mənbəyindən istifadə etmə imkanı;
- ölçmə sisteminin elektriklə qidalanmasında yaranan ehtimal kəsilmələr səbəbindən ölçmə nəticələrinin itməməsi (buna enerjidən asılı olmayan yaddaş sxemlərindən istifadə edilməsi imkan verir.
Digər tərəfdən temperaturu ölçən sistem aşağıdakı intellektual funksiyaları yerinə yetirir:
- ölçmə alqoritmini icra etməklə ölçmə nəticəsinin alınması;
- ölçmə nəticələrinin statistik emalı;
- ölçmə kanallarının çevirmə xarakteristikasının xəttiləşdirilməsi;
- ölçmə nəticələrinin temperatur ölçü vahidi ilə təqdim edilməsi;
- ölçmə nəticələrinin ölçmə xətası ilə birlikdə təqdim edilməsi;
- ölçmə diapazonunun avtomatik seçilməsi;
- ölçmə kanalının strukturunun dəyişdirilməsi;
- ölçmə nəticələrinin doğruluğuna nəzarət;
- özünüdiaqnostika və nasazlıqların aşkar edilməsi;
- temperaturun ən böyük və ən kiçik qiymətnin qeyd edilməsi;
İntellektual funksiyaların yerinə yetirilməsi sistem və tətbiqi proqramların və funksional blokların mövcud olduğu halda mümkündür.