مقاله - رله

رله یک کلید الکترومکانیکی است که شامل یک آهنربای الکتریکی و یک سری اتصالات می باشد. رله‌ها را در اکثر تجهیزات الکتریکی می توان یافت. به عنوان مثال برخی از کامپیوتر‌های اولیه نیز از رله‌ها برای ایجاد گیت‌های منطقی استفاده می‌کرده‌اند.

ساختار رله:
هر رله دارای چهار قسمت اصلی می باشد:
1) آهنربای الکتریکی
2) تیغه یا armature که می‌تواند به وسیله‌ی آهنربای الکتریکی جذب شود.
3) فنر
4) و یک سری اتصالات الکتریکی
وقتی که رله‌ها را خریداری می‌کنید باید نسبت به چند متغیر دقت داشته باشید:
1. ولتاژ و جریانی که برای حرکت دادن تیغه لازم است.
2. ولتاژ و جریان بیشینه‌ای که می‌تواند در تیغه و اتصالات آن به وجود آید.
3. تعداد تیغه‌ها (به طور کلی 1 یا 2)
4. تعداد اتصالات تیغه‌ها (به طور کلی 1‌یا 2)
5. نوع اتصال که می تواند معمولاً باز (NO ,normally open) یا معمولاً بسته (NC ,normally closed) باشد.

کار‌برد‌های رله:
مزیت استفاده از رله‌ها این است که با استفاده از توان کم، می توان مداری با توان بسیار بیشتر را وصل کرد به عنوان مثال به وسیله‌ی یک رله و با استفاده از ولتاژی به اندازه 5V و جریان 50mA می‌توان مداری با ولتاژ 120VAC و 2A را وصل کرد.
در مواقعی که باید توان زیادی ایجاد شود، رله‌ها معمولاً به صورت آبشاری استفاده می شوند به طوری که یک رله‌ی کوچک، توان لازم را برای یک رله‌ی بسیار بزرگتر را ایجاد کرده و رله‌ی دوم مداری با توان بیشتر را وصل می‌کند.
رله حالت جامد (SSR) یک المان سوئیچینگ الکترونیکی است که در آن با یک سیگنال کنترلی می توان جریان یا ولتاژ بزرگتر را کنترل کرد. 

عملکرد SSR شبیه رله های الکترومکانیکی می باشد با این تفاوت که در این المان هیچ قسمت متحرکی وجود نداشته و نسبت به آن دارای ابعاد کوچکتری می باشد.عدم قسمت متحرک در SSR موجب افزایش عمر قطعه شده و در مداراتی که تعداد دفعات کلید زدن زیاد می‌باشد کاربرد دارد.

چنانچه بخواهیم در بارهای DC از SSR استفاده کنیم در ساختمان داخلی از ماسفت هایی به صورت موازی با یکدیگر استفاده می شود تا میزان جریان قابل تحمل SSR نیز افزایش یابد . 

سه پارامتری که برای انتخاب یک SSR باید لحاظ گردد، که به آنها اشاره می شود:
1- محدوده و نوع ولتاژ کنترلی جهت قطع و وصل SSR که دو حالت DC control input و AC control input می باشد. 
2- ولتاژی که به دو سر خروجی وصل می گردد (به دو سر سوئیچ) که این ولتاژ نیز دو حالت DC یا AC می باشد.
3- حداکثر جریان قابل عبور از سوئیچ الکترونیکی در خروجی.

انواع رله های SSR به چهار دسته ی :
1- کلیدزنی در صفر (zero switching)





2- لحظه ای روشن (instant on)



3- کلید زنی در پیک (peak switching)



4- کلید زنی آنالوگ (analog switching)



تقسیم بندی می شوند.

مقاله - سیم و کابل

سیم یا کابل عبارت است از یک هادی یا همان رسانا که قابلیت عبور جریان برق را داشته و دارای موادی برروی آن به عنوان عایق می باشد. ولتاژ بین سطح عایق و زمین صفر بوده و ولتاژ سطح هادی نسبت به زمین برابر با ولتاژ فازی است.
به بیان دیگر کابل به یک یا چند سیم به هم پیچیده شده گفته می شود. به عنوان مثال یک کابل نوری چند فیبر نوری است که در یک پوشش برای محافظت قرار گرفته اند.
به صورت کلی، بخش های مختلف سیم و کابل از قسمت هایی همچون هادی (از جنس مس، آلومینیم و یا مس قلع اندود)، عایق، حفاظ، زره فلزی، روکش جداکننده، پوشش میانی و روکش نهایی تشکیل شده است.

ساختمان کابل ها:
کابل ها بسته به نوع کاربردشان تنوع بسیار زیادی دارند. کابل های مورد استفاده در کاربردهای مخابراتی و شبکه از نظر ساختمان و اجزای تشکیل دهنده با کابل های قدرت موجود در صنعت برق تفاوت های زیادی دارند. در حالت کلی سیم و کابل دارای دو بخش اصلی هادی و عایق می باشد که باعث تقسیم بندی های مختلف کابل ها می شود.
رایج ترین عایقی که در سیم و کابل استفاده می شود PVC (پلی وینیل کلراید) است. P.V.C. دارای مزایای زیادی می باشد که از جمله آن می توان به منعطف بودن، ضد اشتعال بودن، قیمت مناسب، سادگی تولید و انبوه آن ها اشاره کرد. یکی دیگر از عایق های مورد استفاده در سیم و کابل ها PET (پلی اتیلن) است که مشتعل بوده و در کاربردهای خاص استفاده می شود. نوعی دیگر از عایق ها پلاستیکی هستند که به طور گسترده کاربردی ندارند.

قسمت های مختلف یک کابل:
1. هادی: بخشی از سیم و کابل که وظیفه هدایت جریان برق را بر عهده دارد.
2. عایق: در واقع بخشی از کابل ها هستند که مانع هدایت جریان برق می شوند.
3. حفاظ: لایه ای است فلزی یا غیرفلزی که وظیفه کنترل میدان الکتریکی را در سیم و کابل بر عهده دارد.
4. زره فلزی: لایه ای است که وظیفه محافظت از کابل را در برابر صدمات مکانیکی بر عهده دارد.
5. روکش جداکننده: لایه ای است برای جلوگیری از اثرات سوء بین دو لایه فلزی در کابل که دارای جنس متفاوت باشند.
کابل های قدرت را می توان با توجه جنس عایق و شیوه حفاظتی آن ها به 4 گروه زیر تقسیم کرد:
الف) کابل های فشار ضعیف دارای استحکام عایقی 1000 ولت
ب) کابل های فشار متوسط دارای استحکام عایقی 3300 تا 45000 ولت
ج) کابل های فشار قوی دارای استحکام عایقی 60000 تا 90000 ولت
د) کابل های فشار خیلی قوی که دارای قدرت و استحکام عایقی از 110 کیلو ولت تا 380 کیلو ولت می باشد.
قبل از استفاده از سیم یا کابل باید به میزان استحکام عایقی و حرارتی که در کابل ایجاد می شود توجه کنیم. زیرا کابل مورد استفاده تا میزان قدرت عایقی مورد نظر کارایی دارد و در حالت بیشتر از آن کاربرد صحیحی نخواهد داشت.


معرفی کابل های چند رشته:
برای معرفی سیم ها و کابل های مختلف یک عدد در نظر می گیریم. اولین عدد از سمت چپ در سایز هر کابل نمایشگر تعداد رشته سیم داخل آن می‌باشد. در زیر برخی از کابل های چند رشته را معرفی می کنیم:
کابل دو رشته: جریان الکتریکی تک فاز بدون سیم ارت
کابل سه رشته: جریان الکتریکی تک فاز به همراه سیم ارت
کابل چهار رشته: جریان الکتریکی سه فاز بدون سیم ارت
کابل پنج رشته: جریان الکتریکی سه فاز به همراه سیم ارت


افت ولتاژ در کابل:
یکی دیگر از عوامل مهم در تعیین نوع سیم و کابل مورد استفاده در کاربردهای مورد نظر مسئله افت ولتاژ در کابل ها می باشد. بنابراین در کنار عامل جریان مجاز عبوری، طول کابل که متناسب با افت ولتاژ در آن می باشد نیز بسیار حائز اهمیت است.

با افزایش استفاده از انرژی الکتریکی، ولتاژهای خط انتقال نیز رو به افزایش است. به منظور انتقال توان به مسافت های دور و بین کشورها، نیاز به سیم ها و کابل های فشار قوی داریم تا بتواند در استفاده های شهری یا زیرزمینی و دریایی به کار رود. امروزه ولتاژهای قابل تحمل کابل ها تا 500 کیلو ولت نیز رسیده است.
کابل های polymer-insulated یا (PE) شامل یک هادی فلزی با مقاومت کم است که توسط عایقی از جنس پلیمر پوشیده شده است. وظیفه این عایق جداسازی هادی از یکدیگر و اطرافشان می باشد. یک غلاف (sheath یا jacket) نیز از سیم و کابل در برابر محیط محافظت می کند. اجزای دیگری هم می تواند در این کابل ها به کار رود که شامل لایه نیمه هادی، سیم تقویت کننده و لایه ممانعت از آب می باشد.
اگر چه ساختارهای متفاوتی برای سیم و کابل های فشارقوی در بازار موجود است اما همه آن ها شامل سه قسمت مهم می باشند که عبارت است از:
1. هادی
2. شیلد نیمه هادی
3. عایق
در زیر توضیح مختصری راجع به هادی های مورد استفاده در کابل های فشار قوی می آوریم:
هادی ها:
هادی ها سیم هایی از جنس مس یا آلومینیوم هستند که هم به صورت مفتولی و هم به صورت افشان مورد استفاده قرار می گیرند. استفاده از هادی های افشان به دلیل بالابردن انعطاف پذیری سیم و کابل می باشد. در این نوع هادی ها آب به راحتی می تواند در داخل فضاهای میان رشته ها نفوذ کند. برای جلوگیری از این کار می توان از پلاستیک های جذب کننده آب درون رشته ها استفاده کرد. اما روش دیگر برای رفع این مشکل استفاده از هادی های مفتولی بوده که هیچ فضایی برای نفوذ آب نخواهد داشت. سیم های مفتولی در دو نوع مسی و آلومینیومی می باشد. استانداردهای آمریکا هادی های آلومینیومی را نمی پذیرند اما در اروپا استفاده از آن ها استاندارد است. سیم و کابل های فشار قوی می توانند دارای چند هسته (Core) نیز باشند.

کابل خودنگهدار:
سیم و کابل های خود نگهدار هوایی به منظور جلوگیری از استفاده غیر مجاز برق و ساماندهی و بهینه سازی شبکه توزیع فشار ضعیف مورد استفاده قرار می گیرد. این کابل ها برای مناطقی که امکان استفاده از کابل های زیر زمینی فراهم نباشد راه حل بسیار خوبی بوده و همچنین باعث جلوگیری از استفاده غیر مجاز برق می شود.
سابقه بکارگیری کابل های خودنگهدار هوایی:
این نوع کابل ها برای اولین بار در سال 1955 در کشور فرانسه برای جایگزینی در شبکه های فشار ضعیف با هادی سیمی مورد استفاده قرار گرفت و به دلیل مزایای متعدد جایگاه کاربری مناسبی یافتند. سابقه بکارگیری این نوع سیم و کابل در ایران چندان طولانی نیست و تعداد معدودی از شرکت های توزیع اقدام به استفاده از این نوع سیم و کابل ها کرده اند.
عایق این نوع کابل ها از نوع مواد ترموپلاستیک و یا الاستومریک می باشد که عمدتا به دو نوع پلی وینیل کلراید PVC یا کراس لینک پلی اتیلن XLPE تقسیم می شوند.
کابل های خودنگهدار با هر دو نوع عایق ذکر شده ساخته شده و مورد استفاده قرار می گیرند ولی به مرور XLPE به دلیل خصوصیات و قابلیت های بهتر جایگاه مناسبی یافته است. XLPE در برابر عواملی که در زیر گفته شده است مقاومت بهتری دارد:
1- اشعه ماورا بنفش
2- محرک های شیمیایی (اسید، اوزون، نمک)
3- اصطکاک و شوک های مکانیکی
4- تنش های مکانیکی و الکتریکی در حرارت بالا و رنج دمایی 90 + و 25 - درجه سانتیگراد
مزایای استفاده از کابلهای فشار ضعیف خودنگهدار:
1- بهبود وضعیت بهره برداری بدلیل اینکه اتفاقات کمتری در کابل های هوایی ایجاد می شود و این کابل ها در برابر اشیاء خارجی بسیار مطمئن تر عمل می کنند.
2- کاهش هزینه شاخه زنی در مناطق مشجر
3- کاهش تلفات با از بین رفتن جریان نشتی درختان و کاهش خطر آتش سوزی در مناطق مشجر و بوته زارها
4- آزادی عمل بیشتر در طراحی خطوط بدلیل فاصله حریم کوتاه کابل های خودنگهدار
5- افزایش قابلیت اطمینان شبکه در برابر برف و اتفاقات ناشی از برخورد اشیا ءخارجی
6- امکان نصب خط جدید کابل خودنگهدار در کنار خط قبلی بر روی یک تیر
7- امکان نصب کابل خود نگهدار فشار ضعیف بر روی پایه های موجود خطوط 20 کیلوولت
8- امکان نصب خطوط تلفن و فیبر نوری روی یک پایه مشترک با حفظ حریم 0.5 متر
9- راحت تر بودن ترمیم تیر شکستگی در خطوط کابلی خودنگهدار در قیاس با خطوط هوایی معمولی
10- امکان زیباسازی شهری با مخفی کردن کابل خود نگهدار از انظار عموم با عبور دادن کابلها از روی دیوار و یا مخفی کردن آن در کانال های خاص
11- ایزوله بودن نسبت به خوردگی و در نتیجه کاهش پارگی خطوط فشار ضعیف
12- کاهش انرژی توزیع نشده به مقدار قابل ملاحظه
13- کاهش میزان استراق برق
14- تفاوت هزینه اندک و قابل جبران
نتیجه گیری:
با توجه به توضیحات و مزایایی که در بالا گفته شد نتیجه می گیریم استفاده از این سیم و کابل ها باعث کاهش اتفاقات و سوانح فشار ضعیف و استراق برق شده؛ علاوه بر این تفاوت بهای استفاده از خطوط فشار ضعیف سیمی و کابلی خود نگهدار ناچیز می باشد.

مقاله - سنسور

همان­طور که یک موجود زنده برای درک محیط از حواس گوناگونی بهره می­ برد در محیط­ های صنعتی نیز برای تکمیل یک فرآیند صنعتی به دسته ­ای از محصولات احتیاج داریم که همین کار را برای ما انجام دهد و ما را به یک درک کامل و صحیح از شرایطی که در آن قرار­ داریم برساند.

جهت تکمیل یک فرآیند صنعتی به تجهیزات گوناگونی نیاز است که می ­توان آن­ها را در سه دسته کلی ورودی، پردازشگر و خروجی قرار داد.

در واقع سنسور ها تجهیزاتی هستند که درک مناسبی از شرایط یک فرآیند صنعتی را در اختیار سیستم­ های پردازشی که PLC­ها هستند قرار می­ دهد.

سنسور ها دسته­ بندی­ های متنوعی دارند که در شرایط مختلفی به کار می روند. گاهی این سنسور­ها حضور یا عدم حضور یک جسم و گاهی میزان یا شدت یک پارامتر مانند غلظت یا حتی شدت نور را به سیستم اعلام می­ کنند.

در ادامه به بررسی مهم­ترین و پرکاربردترین انواع سنسور می ­پردازیم:

سنسور­های مجاورتی:



از مهم­ترین و پر­کاربردترین انواع سنسور­ها هستند که جهت تشخیص حضور یا عدم حضور اجسام مختلف در فواصل نزدیک به کار می­ روند.

سنسور­های مجاورتی خود به دو دسته مهم تقسیم می­ شوند: سنسور­های القایی و سنسور­های خازنی.

سنسور­های القایی یکی از ارزان­ترین و پرکاربرد­ترین سنسور­ها هستند که برای تشخیص حضور فلزات در فواصل میلیمتری نسبت به سنسور استفاده می ­شوند. قسمت اصلی این سنسور­ها از اسیلاتور با فرکانس بالا تشکیل می­ شود که می ­تواند توسط قطعات فلزی تحت تاثیر قرار گیرد. این اسیلاتور باعث به وجود آمدن میدان الکترومغناطیسی در قسمت حساس سنسور می ­شود.نزدیک شدن یک قطعه فلزی باعث به وجود آمدن جریان­ های گردابی در قطعه گردیده و این عمل سبب جذب انرژی میدان می ­شود و در نتیجه دامنه­ ی اسیلاتور کاهش می ­یابد. این سنسورها می­ توانند به انواع خاصی از فلزات، حساس باشند به طور مثال سنسورهای القایی حساس به آلومینیوم.

دسته بعدی سنسورهای مجاورتی سنسورهای خازنی هستند که از این سنسور ها برای تشخیص هر ماده­ ای می توان استفاده کرد.قسمت اساسی اسیلاتور این سنسورها از دو قطعه فلزی تشکیل شده است. وضعیت قرارگیری این قطعات نسبت به هم طوری است که باعث ایجاد یک ظرفیت خازنی می­ شود. هرگاه قطعه ­ای با ضریب دی ­الکتریک خاصبه صفحه حساس نزدیک گردد باعث تغییر ظرفیت خازنی بین صفحات می ­گردد.

سنسور­های نوری:



یکی از متنوع ­ترین انواع سنسور­ها سنسور­های نوری هستند. این سنسور­ها بر اساس ارسال و دریافت نور کار می­ کنند.

بیشتر در ساخت سنسور­های نوری از نور مادون قرمز با طول موج 880 میلی ­متر استفاده می­ شود که علت این امر تداخل نور مادون قرمز با نور محیط و بالا رفتن فاصله سوئیچینگ سنسور می­ باشد.

سنسورهای نوری خود به 3 دسته تقسیم می­ شوند:

سنسورهای نوری یک طرفه

سنسور های نوری رفلکتوری (آینه­ای)

سنسورهای نوری دو طرفه



سنسورهای نوری یک طرفه:



سنسورهای نوری یک طرفه براساس نور مدوله شده و دریافت بازتابش این نور از سطوح مختلف کار می­ کنند. در این سنسورها بخش فرستنده و گیرنده در کنار یکدیگر در داخل یک کیس نصب می ­شوند. در سنسور نوری یک طرفه نور مدوله شده توسط فرستنده به طور مستقیم در فضا پخش می­ شود و در صورتی که این نور به یک مانع برخورد کند به صورت مستقیم و غیر مستقیم منعکس می­ شود که میزان انعکاس این نور به رنگ، نوع، سطح، حجم و زاویه مانع بستگی دارد. این سنسورها کارایی بسیاری در صنعت دارند مانند کنترل یک قطعه بر روی تسمه نقاله و یا کنترل شکل و موقعیت یک قطعه در فرآیند تولید.

سنسورهای نوری رفلکتوری (آینه ­ای):

سنسور نوری رفلکتوری بر اساس نور مدوله شده و دریافت انعکاس این نور از رفلکتور کار می ­کند.

در این سنسور نیز بخش فرستنده و گیرنده در کنار هم نصب می­ شوند و نور مدوله شده را در فضا منتشر می­ کنند. روبروی سنسور یک رفلکتور نصب می­ شود و با برخورد این نور به رفلکتور، نور تحت زاویه ­ای معین به صورت یک خط مستقیم به گیرنده سنسور انعکاس داده می­ شود و در صورتی که یک مانع در مسیر انعکاس نور قرار گیرد دیگر امکان دریافت این نور توسط گیرنده فراهم نیست و در نتیجه سنسور حضور یک جسم را تشخیص داده و خروجی سنسور تغییر وضعیت می­ دهد.

این سنسور را برای کاربردهای گوناگون از قبیل شمارش قطعات تولید شده در خط تولید و یا کنترل قطع یا وصل بودن کابل ها استفاده می­ شود.

سنسورهای نوری دو طرفه:

سنسورهای نوری دوطرفه بر اساس نور مدوله شده توسط یک فرستنده و دریافت آن توسط یک گیرنده که هرکدام در محفظهای جدا قرار گرفته ­اند عمل می ­کند.

قسمت فرستنده و گیرنده این سنسور در مقابل یکدیگر قرار گرفته­ اند و چنانچه مانعی بین فرستنده و گیرنده قرار بگیرد خروجی سنسور تغییر وضعیت می­ دهد. این سنسورها بیشترین فاصله دید را دارند که گاهی تا صد متر هم می ­رسد.



سنسورهای اولتراسونیک:



این سنسورها از نظر نوع کاربرد تا حدودی شبیه سنسورهای نوری یک طرفه هستند با این تفاوت که سیگنال ارسالی به جای یک پالس نوری یک سیگنال فراصوت با فرکانس بالاست. در این سنسورها نیز گیرنده و فرستنده در یک محفظه قرار می ­گیرند و موج فراصوت ارسالی پس از برخورد به اجسام موجود در محیط به سمت گیرنده بر می­ گردد. این سنسورها نسبت به سنسورهای نوری دقت بسیار بالاتری دارند و دسته­ ای از آن­ها برای اندازه گیری فاصله بر اساس زمان رفت و برگشت سیگنال با دقت بالا مورد استفاده قرار می ­گیرند.



سنسورهای دما:

این دسته از سنسورها بنا به میزان حرارت حس شده توسط سنجشگر آن­ها سیگنالی الکتریکی تولید می­ کند که این سیگنال متناسب با میزان گرما خواهد بود.

در واقع سنسورهای دما قادر به اندازه ­گیری دما در تمامی فرآیندهای تولید یک محصول می ­باشند.



سنسورهای نوری همراه با کابل فیبر نوری:


می ­توان با استفاده از کابل فیبر نوری میزان نور فرستنده و گیرنده سنسورهای نوری را کنترل کرد.

در واقع می­ توان نور منتشر شده توسط بخش فرستنده سنسور را با استفاده از کابل فیبر نوری به نقاط دلخواه هدایت کرد. این سنسورها کاربردهای متنوعی دارند اما کاربرد اصلی آن­ها در محیط ­هایی است که خطر انفجار وجود دارد.

مزایای این گونه سنسورها نسبت به انواع عادی آن عبارت ­اند از: تشخیص قطعات در محیط ­هایی با دسترسی محدود، امکان نصب بدنه سنسور دور از محیط­ های خطرناک، امکان تشخیص قطعات کوچک با دقت بالا و ...

سنسورهای LVDT:


یکی از سنسورهای اندازه­ گیری جابه­ جایی، سنسورهای LVDT می­ باشد.

این سنسورها از خاصیت القای متقابل ترانس استفاده می­ کنند و در اندازه ­گیری فاصله به کار می­ روند یعنی یک بخش این سنسورها ثابت است و بخش دیگر بر روی یک قطعه متحرک نصب می­ شود و با تغییر فاصله قطعه متحرک فاصله هوایی افزایش می­ یابد و ولتاژ القا شده تغییر می ­کند؛ به طوری که با افزایش فاصله هوایی میان بخش ثابت و بخش متحرک (جابه جایی) ولتاژ القا شده در بخش ثابت کاهش می ­یابد.

سنسورهای فشاری:

سنسور هایی هستند که به سنجش میزان فشار مایعات و گازها و تبدیل آن­ها به سیگنال­ های الکتریکی می ­پردازند.

زیمنس یک شرکت آلمانی چند ملیتی مهندسی و الکترونیک است که دفتر اصلی آن در برلین و مونیخ واقع شده است. این شرکت در اکتبر سال 1847 توسط ورنر فن زیمنس پایه‏ گذاری شده و اکنون بیش از 165 سال از عمر آن می‏ گذرد. امروزه زیمنس یک شرکت با تکنولوژی بسیار بالا می ‏باشد که در سطح بین‏ المللی مشغول فعالیت است.

بخش اصلی کسب و کار زیمنس در زمینه انرژی، سلامت، صنایع گوناگون و بحث ‏های زیرساختی فعال است. این شرکت در سپتامبر سال 2013 در حدود 362 هزار کارمند در استخدام خود داشته که تقریباً در تمامی کشورهای دنیا مشغول به فعالیت برای آن بوده و باعث ایجاد درآمد 100 میلیارد دلاری در این سال مالی شده ‏اند. زیمنس دارای نزدیک به 290 کارخانه برای ساخت و تولید تجهیزات در سراسر دنیا می ‏باشد، به علاوه مراکز فروش، تحقیق و توسعه و دفاتر اداری آن تقریباً در تمام کشورهای جهان فعال هستند.

بخش تکنولوژی اتوماسیون این مجموعه فوق پیشرفته در زمینه سیستم‏ های اتوماسیون، سیستم‏ های مانیتورینگ و کنترل اپراتور، سیستم‏ های شناسایی، ارتباطات صنعتی، کنترل صنعتی، سیستم‏ های تولید، اتوماسیون بر اساس PC، سیستم ‏های کنترل فرآیند، نرم ‏افزار مدیریت چرخه عمر محصول، سیستم‏ های سنسور و منابع قدرت فعال است.

مقاله - تایمر

یکی از وسایل فرمان دهنده مدارهای کنترل اتوماتیک، تایمرها یا رله های زمانی هستند که وظیفه کنترل مدار را برای مدت زمانی معین به عهده دارند.
تایمر وسیله‌ای است متشکل از تعدادی سوئیچ (کلید) و تعدادی رله (تیغه) که در حالت عادی می‌توانند باز یا بسته باشند.

شکل زیر اجزای مختلف یک نمونه تایمر را نمایش می‌دهد:



عملکرد تایمر بدین صورت است که پس از اتصال ولتاژ تغذیه (مثلا با زدن کلید)، دستگاه می‌تواند خروجی‌ها (رله‌ها) را با تاخیرهای زمانی معینی یا حتی بلافاصله قطع یا وصل نماید.
امروزه به جهت اهمیت صرفه‌جویی و بهینه‌سازی مصرف انرژی استفاده از تایمر اهمیتی دو چندان یافته است.
تایمرها بر اساس نحوه‌ی قطع و وصل خروجی‌ها و نوع تاخیر به انواع مختلفی تقسیم‌بندی می‌شوند که از جمله‌ی آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
• ON Delay 
• Flicker فلیکر ( (OFF Short و ON Short)
• Signal ON/OFF Delay
• Interval
• One_Shut
• ستاره مثلث: برای تغییر از حالت ستاره به مثلث برای راه‌اندازی موتورهای سنگین (قوی)
• Multi Mode

تایمرها در انواع مختلفی ساخته می شوند که در زیر آورده شده است:
الف) تایمر موتوری یا الکترومکانیکی
ب) تایمر الکترونیکی
پ) تایمر نیوماتیکی (با فشار هوا)
ت) تایمر بی متال یا حرارتی
ث) تایمر هیدرولیکی

الف) تایمر موتوری یا الکترومکانیکی
این نوع تایمر از یک موتور کوچک با قطب چاک دار تشکیل شده است که از طریق چرخ دنده یک دیسک را در مقابل میکروسوئیچ می چرخاند.
ساختمان داخلی تایمر موتوری: محل دیسک در لحظه شروع بکار، قابل تنظیم است و پس از تنظیم زمان آن (توسط زائده خارجی) و تغذیه تایمر، موتور با دور ثابت به گردش در می آید و با گردش موتور، زمان تایمر شروع می شود. پس از گردش، به علت برخورد با زائده دیسک متوقف می شود و به میکرو سوئیچ داخلی فرمان می دهد و کنتاکت های تایمر عمل می کنند و بطور اتوماتیک قطع می شوند و موتور از کار می افتد. زمان وصل این رله ها از دهم ثانیه تا بطور دائم قابل تنظیم است.

ب) تایمر الکترونیکی
از تایمرهای الکترونیکی برای تنظیم زمان های کمتر از ثانیه تا چندین ثانیه استفاده می شود. در ساختمان این تایمرها از مدارها و اجزای الکترونیکی استفاده شده است.
در نوعی از این تایمرها با شارژ و دشارژ شدن یک خازن بوبین یک رله کوچک تحریک می شود. اصول ساختمان تایمر الکترونیکی بر مبنای مدار RC (خازن و مقاومت) و برحسب تاخیر زمانی استوار است. تنظیم این نوع تایمرها بستگی به مقدار مقاومت سر راه خازن دارد.
در ساده ترین نوع تایمر الکترونیکی در تایمر نوع خازنی، رله هنگامی وصل می شود که خازن شارژ بشود و ولتاژ دو سر آن برابر ولتاژ وصل رله گردد. پس از وصل رله، بار ذخیره شده در خازن روی مقاومتی که توسط کنتاکت باز رله به دو سر خازن وصل می شود تخلیه می گردد. در این نوع با تغییر ظرفیت خازن می توان زمان تایمر را تنظیم کرد.

پ) تایمر نیوماتیکی
در این تایمر از خاصیت ذخیره سازی و فشردگی هوا استفاده می شود. به این ترتیب که رله در موقع رها شدن خیلی راحت رها می شود وقتی که بوبین تحریک قسمت متحرک را جذب می کند، اهرم، قطعه ای را که به شکل دم آهنگری است، فشار خواهد داد. هوای داخلی دم از طریق سوپاپ یکطرفه خارج می شود. وقتی که بوبین از تحریک خارج می شود، فنر دم را منبسط می کند دم، از طریق سوپاپ تنظیم، از هوا پر می شود. سرعت انبساط دم در رابطه با پیچ تنظیم تفاوت می کند. وقتی که دم به حالت عادی برگشت کنتاکت ها عمل می کنند بنابراین بوسیله میزان کردن پیچ تنظیم، عمل کردن کنتاکت ها را می توان تغییر داد. کار این زمان سنج شبیه تایمر موتوری است با این تفاوت که زمان سنج موتوری پس از تنظیم و وصل بوبین آن به ولتاژ شروع به کار می کند، ولی زمان سنج نیوماتیکی پس از قطع بوبین آن از ولتاژ شروع به کار می کند.

ت) تایمر بی متال یا حرارتی (تایمر حرارتی)
این نوع تایمر با استفاده از خاصیت بی متال کار می کند و در انواع رله حرارتی ذوب شونده، رله حرارتی بی متال و رله حرارتی منعکس کننده میله ای ساخته می شوند. زمانی که جریان از بی متال عبور می کند گرم می شود و پس از مدتی در اثر تغییر شکل عمل کرده مدار را قطع یا وصل می کند. دقت این نوع تایمر زیاد نیست و آب و هوای محیط بر روی آن اثر می گذارد.

ث) تایمر هیدرولیکی
در این رله ها از سیستم هیدرولیکی جهت تاخیر در مدار استفاده می شود. طرز کار آن طوری است که وقتی جریان برق به رله وصل می شود، مقداری روغن در داخل آن جابجا می گردد:
برای بازگشت روغن به محل اولیه زمانی لازم است که این زمان را بعنوان زمان تایمر در نظر می گیرند. این رله ها را در مدارهای مختلف بکار می برند.

بطور کلی تایمرها را می توان به دو دسته تقسیم کرد:
1. رله های تاخیر در وصل:
به رله ای گفته می شود که باید به رله انرژی داده شود و سپس رله عمل کرده کنتاکتی را باز یا بسته کند مثل تایمر موتوری.
2. رله های تاخیر در قطع:
به رله ای گفته می شود که بعد از قطع شدن انرژی عمل کرده کنتاکتی را باز یا بسته می کند مثل تایمر نیوماتیکی.

یک تایمر یک نوع خاص از ساعت است که برای اندازه گیری دوره های زمانی مختلف به کار می رود. از نظر عملکردی تایمرها را می توان به دو دسته تقسیم کرد. دسته اول تایمرها، آن هایی هستند که شمارش واحدهای زمانی آن ها از صفر شروع می شود و به سمت عدد بزرگتر می رود که به این تایمرها در اصطلاح stopwatch گفته می شود. دسته دوم آنهایی هستند که از یک نقطه مشخص زمانی به سمت صفر شمارش می کنند که به این ها بیشتر می توان نام «تایمر» اطلاق کرد.

اگر بخواهیم از دید صنعتی این وسیله را تعریف کنیم تایمرها یا رله های زمانی یکی از وسایل فرمان دهنده مدار های کنترل اتوماتیک هستند که همچون رله های کنترلی وظیفه کنترل مدار را برای مدت زمان معینی بر عهده دارند، با این تفاوت که رله های کنترلی بر کمیت های الکتریکی نظارت می کنند، اما رله های زمانی یا همان تایمرها، وظیفه زمان سنجی و ایجاد تقدم و تاخر را بر عهده دارند. یکی دیگر از تفاوت های رله های زمانی با رله های کنترلی این است که رله های کنترلی نمودارهای پیوسته دارند اما تایمرها نمودارهایی گسسته دارند. شناخت این نمودارها و تفسیر آن ها و از همه مهم تر توانایی به خدمت گیری آن ها شرط اساسی استفاده از آن هاست.

در مقاله قبلی با تایمرهای مکانیکی، الکترومکانیکی، نیوماتیکی، هیدرولیکی، بیمتال و الکترونیکی آشنا شدید.
تایمرها دسته بندی های متفاوت تری نیز دارند :
الف- تایمرهای یک زمانه و دو زمانه
ب- چند عملیاتی یا مولتی فانکشن و تک عملیاتی
ج- چند زمانه یا مولتی رنج و تک رنج
د- مولتی ولت و ولتاژ ثابت
ه- کتابی، مینیاتوری، سوکتی، سیگنالی و غیره
در صورت انتخاب بجای یک تایمر، علاوه بر ساده سازی مدارها، سرعت مونتاژ تابلو زیاد شده ، قطعات و هزینه کم و مدار ساده و ایمن می گردد . بعنوان مثال، در طراحی تابلو ستاره – مثلث، پیش از این از تایمر تاخیر در وصل معمولی در کنار چند کنتاکت کمکی و مداری پیچیده استفاده می شد . امروزه با تایمرهای ستاره – مثلث ، تابلویی بسیار ساده و با سیم کشی کم، امن، بدون نیاز به کنتاکتهای کمکی و البته با سرعت قابل ساخت است.

کمپانی امرن با بیش از 75 سال سابقه در زمینه تولید تایمر، پرفروش ترین نوع تایمرهای موجود در بازار ایران را تولید می کند. تایمرهای اُمرن قابلیت نصب بر روی ریل و تابلو را دارا هستند.
تایمر یک قطعه کنترلی است که یک سیگنال ورودی دریافت نموده و پس از گذشتن یک زمان تاخیر (که از پیش تعیین شده است)، یک سیگنال خروجی ارائه می دهد. از تایمر در فرآیندهای متنوعی در ماشین ها و نیز خطوط تولید استفاده می شود. به عنوان مثال تعیین زمان پرس در یک دستگاه پرس و یا زمان تکان دادن در یک مخلوط کن از جمله ی این کاربردها می باشد.
در این مقاله قصد داریم تایمر مولتی رنج امرن را معرفی کنیم:
مدل: Omron H3CR
H3CR Omron Timer
تایمر مولتی رنج و مولتی ولت امرن 
نوع تایمر: Analog Solid State Timer
تاخیر در قطع و وصل
در دو مدل 8 پایه و 11 پایه 
100 تا 240 ولتAC و 100 تا 125 ولت DC 
24 تا 48 ولت AC و 12 تا 48 ولت DC

توضیح مهم : تایمر امرن در حال حاضر در کارخانه OMRON چین تولید شده و درواقع تایمر اصل امرن OMRON مونتاژ چین است ( تحت لیسانس و با قطعات داخلی ژاپن ). بنابر این کلیه تایمرهایی که ریمارک شده و به نام تایمر امرون OMRON اصل ژاپن در بازار به فروش می رسد تقلبی و فاقد گارانتی و پشتیبانی شرکت بوده و درصورت مشاهده با عوامل فروش اینگونه تایمرهای تقلبی امرن OMRON برخورد قانونی صورت خواهد گرفت.
یکی از ساده ترین راه ها برای کنترل دستگاه های برقی استفاده از کلید یا رله می باشد. به این ترتیب که هر زمان نیاز به خروجی داشته باشیم کلید را روشن کرده و در این صورت کلید را خاموش می نماییم.
در برخی کاربردها نیاز است که بعد از تحریک شدن کلید؛ خروجی بعد از مدتی فعال گردد، در این شرایط می بایست از وسیله ای دیگر به نام تایمر استفاده نمود.

رله زمانی کلیدی است که پس از دریافت فرمان بر اساس تنظیمی که روی آن صورت گر فته پس از مدت زمانی عمل می کند و کنتاکتهای داخلی بسته آن ، باز و کنتاکتهای باز، بسته می شوند. رله های زمانی را تحت عنوان تایمر می شناسند.
تایمرها انواع مختلفی دارند و هریک به منظور کاربردی خاص مورد استفاده قرار می گیرند. برخی تایمرها استفاده های صنعتی دارند و برخی استفاده های خانگی دارند.
یکی از انواع تایمرها، تایمر های الکتریکی هستند که این تایمرها دارای یک کنتاکت باز و یک کنتاکت بسته هستند. ساختمان داخلی آن از قطعات الکترونیکی همچون آی سی و ترانزیستور تشکیل شده است .

اساس کار این تایمرها براساس زمان شارژ و دشارژ خازنها می باشد.
در این تایمرها می توان با چرخاندن ولوم تنظیم زمان ، زمان مورد نظر را با تغییر زمان شارژ یا دشارژ خازن تغییر داد.

مقاله - شمارنده

شمارنده دستگاهی است که تعداد دفعات انجام یک رویداد یا فرآیند را ذخیره کرده و نمایش می دهد. به وسیله این دستگاه می توانید عملیات شمارش و کنترل تعداد محصولات را با دقت انجام دهید.
اصطلاح شمارنده (counter) از کلمه شمارش کردن یا حساب کردن (count) گرفته شده است. برای مردم راحت است که ده یا بیست جسم را به سادگی بشمارند، اما برای مقادیر بیشتر، شمارش کردن دشوار می شود. شمارنده ها وقتی به کار مردم می آیند که آن ها نیاز به شمارش دقیق داشته باشند.

شمارنده های دیجیتال معمولا دارای دو وضعیت مختلف کاری می باشند: در حالت اول (مد 1) دستگاه عددی را به عنوان نقطه شمارش نهایی دریافت می کند و پس از شروع عملیات شمارش به محض رسیدن شمارنده به این عدد رله خروجی دستگاه وصل می گردد، در حالت دوم دستگاه فقط به عنوان شمارنده عمل می نماید، در این حالت دستگاه خروجی ندارد. این دستگاه ،دستگاهی بسیار پر کاربرد در صنایع تولیدی می باشد.

به عنوان مثال، دستگاه هایی که در گوشه خیابان ها کار گذاشته می شوند تا پیاده روهایی که منتظر ایستاده اند را بشمارند، شمارنده به حساب می آیند. آن ها یک جایگزین مناسب برای نیروی انسانی هستند چرا که آن ها دقیق کار می کنند و تعداد را در حافظه خود ثبت می کنند حتی اگر عدد و تعداد بسیار بزرگ باشد.
کنسول های بازی به صورت خودکار و دقیق تعداد دفعاتی که شما در بازی پیروز می شوید را محاسبه می کنند، اگر این اتفاق نمی افتاد یک مشکل بزرگ برای صنعت سرگرمی به وجود می آمد. دستگاه های بازی بسکتبال در پارک ها و مراکز تفریحی تعداد توپ هایی که در یک بازه زمانی مشخص وارد سبد می شوند را می شمارند. مثال زیر استفاده از شمارنده ها را در یک سیستم اتوماتیک و مکانیزه نشان می دهد.

یک خط تولید پودینگ را تصور کنید. یک سنسور فتوالکتریکی محصولاتی که به پایین خط تولید می رسند را تشخیص می دهد. اگر شمارنده عدد 3 را نشان بدهد، به این معنی است که سیگنال سنسور فتوالکتریک را سه مرتبه دریافت می کند.

بنابراین دکمه فشارنده، سه جعبه پودینگ را به داخل کارتن برای بسته بندی هدایت می کند. بخشی که در ادامه می آید، ترتیب ورودی، کنترل و سیگنال خروجی را در یک فرآیند بسته بندی توضیح می دهد.

1- ورودی:
یک سنسور فتوالکتریک یک دستگاه ورودی است که وقتی یک شیء جلوی نور را می گیرد آن را شناسایی می کند و تشخیص می دهد. سنسور فتوالکتریک یک سیگنال بهشمارنده ارسال می کند.

همان طور که در مطلب قبلی اشاره شد، هر شمارنده ای به صورت عمومی هرباری که یک پالس ولتاژی را در ورودی خود تشخیص می دهد، یک عملیات ثبت داخلی انجام می دهد. این ثبت های داخلی بعدا به صورت دوره ای خوانده می شوند تا مشخص شود چه تعداد اتفاق افتاده است. شمارنده معمولا برای اندازه گیری تکرار هر اتفاقی یا دور در ثانیه، دقیقه، ساعت و ... استفاده می شود.

شمارنده ها در مکان های مختلفی مشاهده می شوند، گاهی اوقات جاهایی که شما انتظارش را ندارید. در این جا به برخی از این مکان ها اشاره می کنیم:
- در یک DMM (مولتی متر دیجیتال): در یک مولتی متر دیجیتال یک ولتاژ اندازه گیری می شود و به صورت عددی نشان داده می شود. درون یک مولتی متر دیجیتال تبدیل کننده A/D (آنالوگ به دیجیتال) از یک شمارنده برای تبدیل ولتاژ آنالوگ به عدد استفاده می کند.
- یک مامور املاک و مستغلات معمولا از یک وسیله استفاده می کند تا فواصل داخلی را به دست بیاورد (فاصله بین دیوارها). وسیله ای که او استفاده می کند دارای یک شمارنده است که مدت زمانی را که طول می کشد یک سیگنال آکوستیک در طول اتاق حرکت کند، به دیوار رو به رو بخورد و برگردد را اندازه گیری می کند.
- زمانی که شما در حال رانندگی هستید پلیس برای محاسبه سرعت خودرو با استفاده از دوربین از دو تیوب لاستیکی استفاده می کند. هنگامی که شما از تیوب اول رد می شوید شمارنده پلیس فعال می شود و وقتی از تیوب دوم عبور می کنید شمارنده متوقف می شود. به این صورت پلیس متوجه می شود که شما چه سرعتی دارید و خودش را برای فرستادن عکس و قبض جریمه آماده می کند.
- در خط تولید همه واحدهای تولیدی و کارخانجات شمارنده هایی وجود دارد که تعداد محصولات، بسته ها و کارتن ها را می شمارد.
و....
همانطور که اشاره شد شمارنده ها در تجهیزات مختلف و در کاربردهای بسیاری به کار می شود. این شمارنده ها در شکل های مختلف و در دستگاه های مختلف وجود دارند.

2- کنترل:
عدد سه را روی شمارنده تنظیم کنید. شمارنده تعداد سیگنال های دریافتی از سنسور فتوالکتریک را محاسبه می کند و بعد از این که شمارنده یک سیگنال را برای بار سوم دریافت کرد یک سیگنال به دکمه فشارنده (یعنی دستگاه خروجی) ارسال می کند.

3- خروجی:
وقتی که دکمه فشارنده سیگنال خروجی را از شمارنده دریافت می کند، فشارنده سه جعبه پودینگ را به داخل کارتن هدایت می کند. همان طور که مشخص است، شمارنده در هر مرحله از ترتیب ورودی، کنترل و خروجی درگیر است.

یک شمارنده از پیش تعیین شده (preset counter) چیست؟
یک شمارنده از پیش تعیین شده یک دستگاه کنترلی است که تعداد سیگنال های ورودی را زمانی که به یک مقدار از پیش تعیین شده ورودی می رسد، محاسبه می کند و سپس یک سیگنال را برای فعال کردن دستگاه خروجی بعدی ارسال می کند.
به عنوان مثال در شکل زیر زمان بندی سیگنال های ورودی و خروجی در فرآیند بسته بندی پودینگ را مشاهده می کنیم.

توضیح نمودار زمان بندی:
1- وقتی اولین جعبه پودینگ از سنسور فتوالکتریکی عبور می کند، سنسور یک سیگنال به شمارنده ارسال می کند و عدد 1 در شمارنده ظاهر می شود.
2- وقتی که پودینگ بعدی از سنسور فتوالکتریکی عبور می کند، عدد 2 ظاهر خواهد شد.
3- وقتی
که پودینگ سوم از سنسور فتوالکتریکی عبور می کند، عدد 3 ظاهر می شود و به 
این خاطر که این عدد با عدد از پیش تعیین شده یکسان است، شمارنده یک سیگنال
ارسال می کند.


شمارنده ها شامل دو نوع شمارنده پیش تنظیم (Preset counter) و جمع کننده (Totalizer) هستند.
در شمارنده ی پیش تنظیم، پیش از شروع به کار آن یک عدد بر روی شمارنده ذخیره می شود. سپس شمارنده با رسیدن به این مقدار یک سیگنال خروجی می فرستد. موردی که در بالا ذکر شده یک شمارنده ی پیش تنظیم می باشد.
در مقابل نوع دیگری از شمارنده ها وجود دارد که جمع کننده نامیده می شود و واقع این نوع از شمارنده تنها تعداد عملیات مورد نظر ما را می شمرد و در صفحه ی نمایش نشان می دهد اما سیگنال خروجی ای ارسال نمی کند. این نوع شمارنده ها عموما برای نشان دادن تعداد محصول مورد نظر برای کاربر به کار می روند.

در ادامه با مکانیزم عملکرد شمارنده های پیش تنظیم آشنا خواهیم شد:
1. بخشی که مربوط به منبع تغذیه است باید به یک منبع متصل شود تا شمارنده بتواند کار کند.
2. بخش ورودی باید به قطعات ورودی مانند سنسور ها متصل شود.
3. بخش شمارش تعداد سیگنال هایی که از ورودی دریافت می کند را می شمارد.
4. بخش نمایش عدد شمرده شده تا کنون را نمایش می دهد.
5. بخش تنظیمات عددی که مورد نظر ما (برای شمارش) است را تنظیم می کند.
6. بخش مقایسه مقدار کنونی را با مقدار تنظیم شده مقایسه کرده و اگر با هم برابر باشند یک سیگنال ارسال می کند.
7. بخش خروجی با دریافت سیگنال خروجی، به وسیله ی یک سوئیچ قطعه ی خروجی را به راه می اندازد.

یکی از کاربردهای متداول شمارنده شمارش تعدادی از اقلام است و هنگامی که عدد شمرده شده به مقدار خاصی رسید عمل خاصی در خروجی آن انجام می شود.
در شمارنده زیر کاربر عدد مطلوب شمارش خود را وارد می کند و این شمارنده یک مدار خارجی دارد که می تواند کار کنترل را برای ما انجام دهد.

شمارنده های برنامه ریزی شده می توانند همانند شمارنده های مکانیکی عمل کنند. هر وقت که میله حرکت کند یا جابه جا شود به شمارنده یک عدد اضافه می شود. میله به طور اتوماتیک به جای اول خود باز می گردد. معمولا هم یک کلید فشاری روی آن ها قرار دارد که می تواند مقدار شمارنده را صفر کند

شمارنده های الکترونیکی می توانند به بالا یا پایین یا ترکیبی از این دوحالت بشمارند. ورودی آن ها از طریق یک منبع خارجی مثل سنسور یا لیمیت سوییچ تامین میشود.

از کاربردهای شمارنده ها می توان به شمارش محصولاتی که روی خط تولید در حال حرکت اند یا قطع و وصل موتور نوار نقاله بعد از تعداد مشخصی محصول اشاره کرد. از کاربردهای خاص شمارنده ها شمارش پالس های سیگنال است که کاربرد آن مثلا در صنعت چوب بری است که وقتی طول برش توسط پالس هایی به شمارنده فرستاده شد در زمان مناسب دستگاه برش شروع به کار می کند.