جلسه 1 مقدم هاي بر انواع سنسورها و ساختارهاي آن )القایی، حرارتی، پیزو، اثر هال و ...(، مدارهاي پلهاي و سرووموتورها همراه مدارهاي راهانداز ،DC تقویت کننده و فیلترها، انواع موتورهاي هر نوع موتور

عنوان فصل

مقدمه‌ای بر انواع سنسورها، ساختار آنها، مدارهای پل، سرووموتورها، تقویت‌کننده‌ها، فیلترها و انواع موتورهای الکتریکی

بخش ۱

سنسورها و انواع آن (القایی، حرارتی، پیزوالکتریک، اثر هال)

سرفصل درس

تعریف سنسور، کاربردها، طبقه‌بندی براساس نوع کمیت اندازه‌گیری، ساختار داخلی سنسورهای رایج.

مثال

در یک کارخانه بسته‌بندی، سنسور القایی برای تشخیص وجود قوطی فلزی روی نوار نقاله استفاده می‌شود. سنسور بدون تماس عمل کرده و تنها در حضور فلز خروجی آن فعال می‌شود.

خلاصه نکات کلیدی

• سنسور القایی: مخصوص فلزات، بدون تماس، مقاوم در برابر آلودگی.


• سنسور حرارتی (ترموکوپل/RTD): مناسب اندازه‌گیری دما، خروجی ولتاژ/مقاومت.


• سنسور پیزوالکتریک: تولید ولتاژ تحت فشار، مناسب اندازه‌گیری ارتعاش.


• سنسور اثر هال: حساس به میدان مغناطیسی، پرکاربرد در تشخیص سرعت و موقعیت.

بخش ۲

مدارهای پل (وِتستون و انواع آن)

سرفصل درس

شناخت ساختار پل وتستون، کاربرد در اندازه‌گیری مقاومت، سنسورهای کرنش‌سنج، بالانس پل.

مثال

برای اندازه‌گیری کوچک‌ترین تغییرات طول تیر در آزمایشگاه سازه، از کرنش‌سنج متصل به پل وتستون استفاده می‌شود و خروجی تغییر ولتاژ نشان‌دهنده میزان خمش است.

خلاصه نکات کلیدی

• پل وتستون برای اندازه‌گیری دقیق مقاومت‌های کوچک استفاده می‌شود.


• در کرنش‌سنج‌ها تغییر بسیار کوچک مقاومت به تغییر ولتاژ تبدیل می‌شود.


• بالانس بودن پل به معنای صفر بودن اختلاف ولتاژ خروجی است.

بخش ۳

سرووموتورها و مدارهای راه‌انداز

سرفصل درس

ساختار داخلی سروو، کنترل حلقه بسته، سیگنال‌های PWM، کاربرد در رباتیک.

مثال

در یک بازوی رباتیک، سرووموتور زاویه ۰ تا ۱۸۰ درجه را توسط سیگنال PWM تعیین‌شده توسط میکروکنترلر کنترل می‌کند.

خلاصه نکات کلیدی

• سروو شامل موتور DC، گیربکس و فیدبک داخلی است.


• کنترل زاویه با سیگنال PWM انجام می‌شود.


• مناسب برای کاربردهایی با نیاز به دقت موقعیت.

بخش ۴

تقویت‌کننده‌ها و فیلترها

سرفصل درس

تقویت‌کننده عملیاتی، تقویت‌کننده تفاضلی، فیلترهای پایین‌گذر، بالاگذر، میان‌گذر و حذف باند.

مثال

برای حذف نویز ۵۰ هرتز از سیگنال ECG، از فیلتر میان‌گذر 0.5 تا 40 Hz استفاده می‌شود تا تنها بازه مورد نیاز عبور کند.

خلاصه نکات کلیدی

• تقویت‌کننده تفاضلی برای حذف نویز مشترک استفاده می‌شود.


• فیلتر پایین‌گذر: عبور فرکانس‌های کم، حذف فرکانس‌های بالا.


• فیلتر بالاگذر: عبور فرکانس‌های بالا، حذف فرکانس‌های پایین.


• انتخاب فیلتر تابع فرکانس هدف و نوع نویز است.

بخش ۵

انواع موتورهای الکتریکی (AC، DC، پله‌ای، BLDC)

سرفصل درس

ساختار، عملکرد، مزایا و معایب و موارد کاربرد موتورهای متداول صنعتی و رباتیکی.

مثال

در یک پرینتر سه‌بعدی، موتور پله‌ای برای حرکت دقیق محورهای X و Y استفاده می‌شود زیرا کنترل موقعیت آن بدون فیدبک داخلی امکان‌پذیر است.

خلاصه نکات کلیدی

• موتور DC: کنترل ساده، مناسب سرعت‌های متغیر.


• موتور AC القایی: ارزان، بادوام، مناسب کاربردهای صنعتی.


• استپر موتور: حرکت پله‌ای، دقت موقعیت بالا.


• BLDC: راندمان بالا، صدای کم، مناسب پهپادها.

تمرین‌های پایان فصل

۱. عملکرد سنسور پیزوالکتریک را توضیح دهید و دو کاربرد صنعتی آن را مثال بزنید.

۲. تفاوت خروجی سنسور هال و القایی چیست؟

۳. یک پل وتستون رسم کنید و نحوه بالانس کردن آن را شرح دهید.

۴. مدار ساده PWM برای راه‌اندازی سرووموتور طراحی کنید.

۵. یک فیلتر پایین‌گذر مرتبه اول برای فرکانس قطع 1 kHz رسم کنید.

۶. تفاوت موتور استپر و BLDC را از نظر کنترل توضیح دهید.

۷. برای یک کاربرد دلخواه، مناسب‌ترین نوع موتور را انتخاب و دلیل آن را بیان کنید.