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.
V_T = V_{0 (}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