ارتعاش یک پارامتر مهم در طراحی و نگهداری اغلب سیستمهای صنعتی و نظامی است ، لذا یافتن رفتار ارتعاش یک هدف ضروری می باشد. مهمترین مشخصه ارتعاشی یک سیستم مکانیکی، طیف آن است که با توجه به رفتار گذرای ارتعاش ، تحلیل بلادرنگ آن ضروری می باشد. در این پروژه با استفاده از یک ساختار دوپروسسوری بر پایه یک dsp ارزانقیمت ، سیگنال خروجی یک حسگر میکروماشین با پهنای باند khz 1 را با قدرت تفکیک 0/5 هرتز پردازش کرده ایم. با بهره گیری از روش جدید محاسبه فیلتر تخمین، پهنای باند بلادرنگ سیستم به khz 15 رسیده که نسبت به طراحی های مشابه به میزان 3 برابر افزایش یافته است .

بدلیل پیچیدگیهای ناشی از طبیعت نیمه پنهان(غیرمستقیم) و غیرملموس گشتاور، اندازه گیری این کمیت ساده نیست . بدین دلیل مبدلهای گشتاور پیچیده و گران قیمت بوده و در بازارهای عمده کاربرد وسیع پیدا نکرده اند اما کمیات سرعت و موقعیت زاویه ای دارای حسگرهای متنوع(براساس روشهای مختلف اندازه گیری کمیات ) با قیمتهای قابل قبول می باشند. در این پروژه مزایا و معایب روشهای مختلف اندازه گیری سه کمیت مزبور بررسی و مناسب ترین روش اندازه گیری کمیت برگزیده می شود. نمونه آزمایشگاهی مبدل گشتاور براساس روش کرنش سنجی با بازه اندازه گیری 400 n.m طراحی و ساخته می شود و سرعت با روش شمارش پالسهای نوری از 0-360 با صحت 0/4 درصد ماکزیمم دامنه و تفکیک پذیری 1/406 درجه اندازه گیری می شود. مجموعه طراحی شده یک مجموعه ارزان قیمت با مدارات ساده بوده و دارای سه حالت کاری می باشد که در هر حالت یکی از کمیات گشتاور، سرعت و موقعیت زاویه ای را با دقت کافی اندازه گیری می کند.

در این پایان نامه، روشهای اندازه گیری بازده غبارگیری کیسه ای بررسی و دستگاهی طراحی شده است که با استفاده از مناسبترین روش می تواند اثر عوامل مختلف مانند حرارت ، میزان غبار، تغییر دانه بندی غبار، نوع و جنس کیسه غبارگیر، تغییر دوره زمانی، تخلیه کیسه بر بازده غبارگیر کیسه ای را اندازه گیری نماید. روش اندازه گیری براساس توزیع غبار می باشد. میزان غبار ورودی به سیستم و میزان غبار باقی مانده اندازه گیری و با کم کردن این دو مقدار میزان غبار خروجی و در نتیجه بازده غبارگیر کیسه ای محاسبه می شود. با استفاده از این دستگاه می توان برای هر غبارگیر کیسه ای، بهترین شرایط کاری را پیدا کرد. این امر موجب کاهش مصرف انرژی و سایر هزینه ها شده و در نهایت افزایش بازده کارخانجات سیمان و همچنین کاهش آلودگی محیط زیست خواهد شد.

اندازه گیری صحیح درجه حرارت مواد مذاب در اکثر کوره ها بدون شک یکی از عوامل موثر در کنترل کیفیت ، افزایش تولید و مدیریت انرژی محصول است . بالا بودن درجه حرارت ، بکارگیری روشهای تماسی و متعارف را به دلیل عدم امکان تماس در اکثر موارد، سرعت پاسخ پائین، کمی دقت ، هزینه بالا و محدودیت در تنوع کاربردی نامطلوب ساخته است . در این پروژه با استفاده از یک نوع روش غیرتماسی اندازه گیری درجه حرارت حدود 800 درجه سانتی گراد با دقت 0/6 درصد و سرعت بالا انجام گرفته است . استفاده از یک سیستم متمرکز کننده (عدسی) بازده سیستم را افزایش داده و بکارگیری آشکارساز فوقانی امتیازات ویژه ای را مانند پاسخ سریع، دقت زیاد و حساسیت بالا برای دستگاه فراهم آورده است . قابلیت اجتماع مجموعه اجزا سیستم در یک حجم کم، قیمت بسیار کم در مقایسه با انواع مشابه، قابلیت استفاده آن بصورت سیار و ثابت (گر چه در این پروژه نوع ثابت آن طراحی و ساخته شده است) از ویژگیهای این طرح می باشد. قابلیت کنترل درجه حرارت تا محدوده 1000 درجه سانتی گراد نیز از دیگر امیتارات این طرح می باشد. دستگاه قابلیت اندازه گیری حداقل تا 1600 درجه سانتی گراد را دارد که بدلیل عدم دسترسی که بدلیل عدم دسترسی به امکانات تست و اندازه گیری مورد آزمایش و ارزیابی قرار نگرفت .

در این پایان نامه، به نحوه طراحی و پیاده سازی یک پردازنده با کاربرد خاص (asuc) می پردازیم که بر روی بر آنالوگ ، در سیستم جمع آوری داده نیروگاه، بکار گرفته می شود. از دید کلی این پردازنده متشکل از دو بخش است : یکی بخش کنترل کننده eeprom که زمانبدی لازم جهت ارتباط با eeprom را فراهم می کند و دیگری بخش اصلی پردازنده که علاوه بر آدرس دهی کانالها و تنظیم گین و افست مناسب برای هر یک از آنها، عمل مقایسه را انجام می دهد و اضافه بر این قادر به انجام دستورالعملهایی نیز می باشد. این طراحی به روش کلی-جزئی و در سطح گیت انجام گرفته و به این منظور از محیط پذیرنده شماتیک در نرم افزار mux plus ii استفاده شده است . هر دو ماشین حالت مورد نیاز در این طرح (یکی برای کنترل کننده eeprom و دیگری برای پردازنده اصلی) با روش one-hot اجرا شده اند. در پایان، پیاده سازی این طرح بر روی یکی از محصولات altera (از خانواده flex)، با حداقل 8000 گیت ممکن شده است . گر چه فرکانس کار محاسبه شده برای این پردازنده بالاتر از 4mhz می باشد، اما در مقایسه با پردازنده ای با کاربرد عام و فرکانس مشابه، سرعت موثر این پردازنده بمراتب بیشتر خواهد بود چرا که loopهای نرم افزاری در پردازنده های با کاربرد عام، در این پردازنده به صورت سخت افزاری اجرا می گردند. بکارگیری این پردازنده، در سیستم جمع آوری داده، امکان برخورداری از مزایای طراحی asic را در این سیستم، فراهم می آورد.

در موارد استفاده صنعتی از سیستم های das مربوط به اندازه گیری با استفاده از ترموکوپلها، عموما از ریز پردازنده های مستقل یا میکروکنترلر استفاده می گردد. از آنجا که توان عملیاتی (mips) این گونه ریز پردازنده ها بسیار کم است ، ایجاد روالهای نرم افزاری که بتواند کار جمع آوری داده و نیز خطی سازی منحنی ترموکوپل داده شده را با این توان عملیاتی کم انجام دهد از اهمیت خاصی برخوردار است . استفاده از کامپیوترهای با mips زیادی دارد و همچنین کامپیوترهای قدرتمند برای کارهای عمومی تخصیص داده شده اند و لزوما از پایداری لازم برای اجرای عملیات جمع آوری داده برخوردار نیستند. علاوه بر آن طراحی بر مبنای ریز پردازنده ها موجب می گردد که سیستمی با قابلیت اطمینان مورد نیاز در کار صنعتی را بتوان بسادگی ایجاد کرد، که در آن سخت افزار و نرم افزار بهینه است . همچنین با دردست داشتن مشخصات واقعی هریک از اجزای آن می توان قابلیت اطمینان سیستم را تا حد دلخواه بالا برد. تهیه نرم افزاری با mips کم که کد آن به بهترین نحو بهینه شده است و تمامی موارد عملیات قابل انتظار در آن پیش بینی گردیده و حالتهای ناخواسته در آن شناسایی شده از اهم موارد کار بوده و باید در طراحی سیستم مورد توجه قرار گیرد. در پروژه حاضر سیستمی با استفاده از اصول پیش گفته تشریح شده است . این سیستم با استفاده از ریز پردازنده 8051 و برای چهارکانال ورودی آنالوگ طراحی و ساخته شد. برای افزایش کارآیی سیستم، طراحی بگونه ای انجام شده است که بتوان به هر کدام از کانالهای ورودی یکی از 16 نوع ترموکوپل رایج را متصل کرد. مقادیر دمای منتسب به هر کانال پس از پردازش محلی روی نمایشگر نشان داده شده و نیز می تواند به کامپیوتر مرکزی ارسال شود. نوع خطی سازی منحنی مشخصه ترموکوپلها بصورت تکه ای-خطی و بر اساس جدول های ثابت با دقت معین پیاده سازی شده است .

در این پروژه یک دستگاه انتقال دهنده هوشمند برای تعیین غلظت گاز منواکسیدکربن طراحی و ساخته شده است . بدلیل استفاده از حسگرهای اررانقیمت نیمه هادی قیمت آن کمتر از 10 درصد نمونه های ساخته شده با آشکارسازهای بدون تماس (با قیمتهای بنی 10 تا 100 هزار دلار) است . این دستگاه قابلیت مرسوم در سایر نقاط انتقال دهنده های هوشمند از جمله قابلیت عیب یابی، درجه بندی خودکار، خطی سازی، جبرانسازی عوامل محیطی و برقراری ارتباط دیجیتال با سایر دستگاههای رایانه ای را دارد. علاوه بر آن دارای دو خصیصه منحصر به فرد می باشد که آنرا از سایر انتقال دهنده های هوشمند موجود در جهان متمایز می کند. اینها عبارتند از الف) قابلیت فشرده سازی اطلاعات که امکان ارسال تا 106 پله را تنها با استفاده از مبدلهای آ-د و د-آ 12 بیتی فراهم می کند. ب) قابلیت تفکیک پویا که امکان اندازه گیری مقاومت حسگر بدون نیاز به تغییر رنج را برآورد نموده است . این سیستم اندازه گیری صحتی بهتر از 50 درصد f.s.d و پسماندی کمتر از 0/12 درصد f.s.d دارد. بدلیل ساختار طراحی سخت افزاری و نرم افزاری قابل انعطاف ، با انواع مختلف حسگرهای مقاومتی تشخیص غلظت گاز سازگار است .

یک کالیبراتور ولتاژ جریان ‏‎dc‎‏ و ‏‎ac‎‏ که می تواند مولتی مترهای رقمی را تنظیم نماید طراحی و ساخته شده است.ولتاژ مرجع کالیبراتور توسط یک مدار مجتمع ولتاژ دقیق تامین می شود.