عنوان

طراحی و ساخت اسکنر خازنی

‭۴۵۸۹پ‬

per

طراحی و ساخت اسکنر خازنی

/فهیمه دهخدا

تبریز: دانشگاه تبریز، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، گروه مهندسی الکترونیک

‮‭۷۴‬ص‬

چاپی

فاقد اطلاعات کامل

کارشناسی ارشد

مهندسی برق و کامپیوتر، گروه مهندسی الکترونیک

‮‭۱۳۸۲/۱۲/۲۹‬

تبریز: دانشگاه تبریز، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، گروه مهندسی الکترونیک

در این پروژه از سنسورهای مجاورتی خازنی با خاصیت خازن نشتی برای تصویر برداری از اجسام استفاده شده است به این ترتیب که با تغییر فاصله جسم از سنسور و همین طور تغییر نوع ماده جسم مقدار خازن نشتی به دست آمده از سنسور متفاوت بوده و از طریق این مقادیر می توان شکل جسم موجود در زیر سطح سنسور را شبیه سازی کرد .قسمت های مختلف این اسکنر شامل یک آرایه سنسوری‮‭۸‬ * ‮‭۸‬از سنسورهای مجاورتی خازنی بسیار کوچک) برای افزایش سرعت تصویر برداری(، یک مدار سوئیچ آنالوگ، یک خازن سنج با سرعت بالا و مدار کنترل کامپیوتری می باشد.از آنجائی که به کارگیری سنسورهائی با حساسیت بالا باعث به دست آوردن مقادیر خازنی دقیق تر و در نتیجه تصویر واضح تری می شود به همین علت در این پروژه سنسورهای مجاورتی خازنی مختلفی مورد بررسی قرار گرفت .با توجه به روش ارئه شده و با استفاده از روش تفاضل محدود برای فضای بین جسم و سنسور معادلات لاپلاس نوشته شده و با حل معادلات خطی حاصل، پتانسیل و میدان الکترواستاتیکی و همین طور مقدار خازن هر سنسور به صورت تابعی از فاصله بر روی سنسور به دست می آید .به این ترتیب به کمک یک روش حل عددی و با بررسی شکل ها و اندازه های مختلف از سنسورها، سنسوری با حساسیت بالا طراحی شده است.برای اندازه گیری مقادیر خازنی سنسورها یک خازن سنج با سرعت بالا به کار رفته است و برای اندازه گیری مقدار خازن هر کدام از ‮‭۶۴‬ سنسور توسط خازن سنج یک مدار سوئیچ آنالوگ ‮‭۶۴‬ به ‮‭۱‬ طراحی شده است که این مدار با توجه به دریافت کدهائی از کامپیوتر، یکی از سنسورها را به خازن سنج وصل کرده، مقدار سنسور مورد نظر توسط خازن سنج اندازه گیری می شود .داده های به دست آمده از خازن سنج از طریق کارت ‮‭I/O‬ به کامپیوتر انتقال یافته و در آنجا با به کارگیری نرم افزارهای ‮‭Labview‬ و ‮‭MATLAB‬ تصویرسازی از روی داده ها انجام می گیرد .برای افزایش وضوح تصویر از یک نقشه حساسیت برای سنسورها استفاده شده است که نشان دهنده میزان تاثیر هر پیکسل در زیر سنسور و همین طور پیکسل های اطراف در مقدار اندازه گیری شده از آن سنسور می باشد .به این ترتیب با اعمال یک ماتریس حساسیت به داده های موجود و حل معادلات خطی حاصل، داده های جدیدی به دست می آید که تصویر ایجاد شده توسط آن دارای وضوح بالاتری خواهد بود .البته برای افزایش وضوح تصویر می توان از یک سیستم مکانیکی برای به حرکت درآوردن سنسورها در گام های بسیار کوچک درجهت های‮‭X‬ و ‮‭Y‬استفاده کرد که در این صورت، وضوح تصویر به علت افزایش تعداد پیکسل های تشکیل دهنده آن بالا می رود .با توجه به نتایج به دست آمده این اسکنر خازنی می تواند برای تشخیص اندازه، شکل و حتی نوع ماده جسم مجاور سنسورها به کار رود

‮‭array of small capacitive proximity sensors, a switching board to select each sensor in the array, a high-speed capacitive measuring system, and a host computer to reconstruct a capacitive tomographic image of the objects underneath the sensors. The proximity capacitive sensors used in this system are working on the principle of fringing capacitance. The target can be either a conductive or non-conductive object. Therefore, this scanning system can be used to determine even type of objects. The host computer controls both the switching board to select each sensor in turn and the capmeter to adjust dynamically the capacitance measurement sensitivity for small capacitance values.in this work a technique based on finite difference methode (FDM) gives the potential distribution and fringing capacitance between electrodes of sensor. By Applying this technique on several shapes of sensors used in this system the different ranges of sensitivity and the best sensor with high sensitivity are obtained. The results of simulations are very close to the practical measurements, so resolution of constructed images can be enhanced using appropriate shape, size and overlapping of electrodes.The different contributions of the values of the pixel under a sensor and the surrounding pixels are incorporated in to a sensitivity map. When the sensitivity map is applied for image reconstruction, the reconstructed images of a target resemble very closely to the photos of these objects.The higher spatial resolution can be obtained if the array of the sensors is moved over the object by a mechanical system and an appropriate image reconstruction technique rather than by a direct mapping of the measured capacitor values to the sensing domain‬ ‮‭۸‬ ‌ ‮‭high-speed capacitive scanner employs an array of small proximity capacitive sensors to reduce significantly the scanning time of an object. The block diagram of the capacitive scanner system, consists of an ۸‬ A

دهخدا، فهیمه

فرونچی، جواد، استاد راهنما

گل زاده، علی آقا، استاد مشاور

نمایه‌سازی قبلی