1. ‫بسمه تعالی‬
‫)سیستمهای تله متری(‬
‫‪Telemetry systems‬‬
‫ترجمه و گردآوری:مهندس حمید کاتبی‬
‫کارشناس کروه کنترل و ابزاردقیق شرکت مدیریت تولید برق شهید رجایی‬
‫مرداد ٧٨٣١‬
‫مقدمه‬
‫زمینه تکنولوژی تله متری بر اساس نیاز به انتقال اطلعات از یک نقطه به نقطه‬
‫دیگر توسعه پیدا کرده است. در ادامه به طور کلی راجع‌به کلیات سیستم تله متری‬
‫و عملکرد آن بحث می‌شود. نقطه مرجع بحث تعریف سیستم تله متری است یک‬
‫سیستم تله متری یک سیستم الکتریکی الکترونیکی برای اندازه‌گیری یک کمیت و‬
‫انتقال آن به سیستم گیرنده در نقطه‌ای دور به منظور نمایش یا ضبط اطلعات‬
‫می‌باشد.‬
‫سیستم تله متری‬
‫عموما یک سیستم تله متری به دو زیر سیستم اصلی تقسیم می‌شود. )شکلهای )‬
‫١-١( و )٢-١( ( ، زیر سیستم انتقال شامل یک منبع )ترانسدیونسر( ، بخش‬
‫پردازش سیگنال منبع )شامل شکل دهنده سیگنال و مالتی پلکسر( و بخش انتقال‬
‫داده می‌باشد. زیر سیستم گیرنده شامل تجهیزات اصلی مثل آنتن گیرنده، پیش‬
‫تقویت کننده گیرنده، رکوردرهای داده‌ها، دموولتورها و سنکرون کننده‌های داده‬
‫و پردازشگر داده و نمایشگرها می‌باشد. هر کدام از این قسمت‌ها می‌توانند تأثیر‬
‫قابل توجهی روی کیفیت اطلعاتی که در خروجی گیرنده دریافت می‌شود بگذارند‬
‫بنابراین درک عمیق مشخصات و کارآیی هر کدام از تجهیزات به منظور تضمین‬
‫کیفیت اطلعات عبوری از همه بخشهای سیستم تله متری ضروری می‌باشد. نقش‬

2. ‫عملکرد هر تجهیز به روشنی در بحثهای بعدی مطرح می‌گردد و جزئیات‬
‫مشخصات کارآیی در بخش نتایج درج شده است.‬
‫اطلعات منبع تله متری بصورت سیگنالی که باید اندازه‌گیری یا نمایش داده شود‬
‫درمی آید. سیگنال می‌تواند بصورت فرمهای مختلفی باشد. مثل ً مکانیکی،‬
‫الکتریکی، حرارتی و یا اکوستیکی. از آنجائیکه سیستم تله متری جهت پردازش‬
‫سیگنال الکتریکی طراحی شده است ضروری است که سیگنالهای غیر الکتریکی‬
‫توسط تجهیزاتی بنام ترانسدیوسر به سیگنال الکتریکی تبدیل شوند.‬
‫بعنوان مثال انرژی غیر الکتریکی ارتعاش یک سطح فلزی می‌‌تواند با استفاده از‬
‫یک ترانسدیوسر مکانیکی به الکتریکی به سیگنال الکتریکی تبدیل شده و به‬
‫ورودی یک زیر سیستم شکل دهنده سیگنال منتقل شود. در حالت ساده یک‬
‫ترانسدیوسریک مبدل شکل انرژی می‌باشد از این رو طراحی و کاربرد‬
‫ترانسدیوسرها بستگی به حوزه بحث دارد. سیگنالهای خروجی ترانسدیوسر با‬
‫وجود اینکه طبیعت الکتریکی دارند ممکن است مشخصات متفاوتی از نظر دامنه،‬
‫فرکانس و فاز داشته باشند. این سیگنالها باید بصورت مناسبی به بخشهای دیگر‬
‫سیستم تله متری مرتبط شوند. شکل دهی سیگنال در واحد پردازش سیگنال‬
‫سیستم تله متری انجام می‌گیرد. شکل دهنده‌های سیگنال در معنای وسیع بسته‬
‫به کاربردها و ضرورتهای سیستم خاص تله متری از تکنیکهای متنوع شکل‬
‫دهندگی از ساده تا پیچیده برای سیگنالها استفاده می‌کنند. هدف اساسی شکل‬
‫دادن سیگنالها کنترل مشخصات سیگنال )دامنه - آف‌ست و فرکانس( به منظور‬
‫ارتباط وسیع و سازگاری با مدار طبقه بعد و تضمین یکپارچگی و کیفیت سیگنال‬
‫منبع در خلل فرآیند انتقال و دریافت آن می‌باشد.‬
‫عمومی‌ترین نوع شکل دادن سیگنال شامل تبدیل دامنه سیگنال )بهره‌ و آف‌ست(‬
‫یا فرکانس و فاز به منظور ارتباط با مدار طبقه‌بعدی می‌باشد. این تبدیل ممکن‬
‫است بسادگی با یک شبکه مقاومتی تقسیم ولتاژ به منظور تثبیت دامنه آف‌ست‬
‫سیگنال و تطبیق امپدانس با ورودی مدار طبقه بعدی انجام شود. بیشتر شکل‬
‫دهنده‌های سیگنال شامل مقاومت‌ها، خازنها و تقویت کننده‌های عملیاتی‬

3. ‫می‌باشند با وجود این در کاربردهای خاص ممکن است نیاز به تکنیکهای تبدیل‬
‫سیگنال پیچیده‌تر مثل تکنیکهای فیلترینگ اختصاصی بمنظور محدود کردن مولفه‬
‫های طیف فرکانس در سیگنالهایی که مورد پردازش قرار می‌گیرند، باشد این‬
‫تکنیکها عبارتند از:‬
‫‪(a‬آشکارسازی فاز، فرکانس، دامنه‬
‫‪(b‬تبدیل دیجیتال به آنالوگ‬
‫‪(c‬پردازش غیر خطی‬
‫بر اساس بحثهایی که تاکنون مطرح شده است بنظر می‌آید که سیستم تله متری‬
‫فقط یک سیگنال منفرد را منتقل می‌کند و این تصور از واقعیت بدور است زیرا‬
‫سیستم تله متری اغلب برای انتقال سیگنالهای متفاوت متعددی از طریق یک کانال‬
‫منفرد یا لینک رادیویی )‪ (RF‬استفاده می‌شود برای انجام این کار وظیفه مالتی‬
‫پلکس سیگنال باید به قسمت پردازشگر سیگنال اضافه گردد.‬
‫عموما مالتی پلکس به دو صورت )‪ (FDM‬مالتی پلکس تقسیم فرکانس و یا )‬
‫‪ (TDM‬مالتی پلکس تقسیم زمان انجام می‌شود در ‪ FDM‬ارسال دو و یا چند‬
‫منبع سیگنال روی یک کانال منفرد با تقسیم فضای فرکانس باند پایه )‪Base‬‬
‫‪ (band‬به چندین کانال بدون هم پوشانی انجام می‌شود.‬
‫مالتی پلکس ‪ TDM‬تقسیم زمانی روش برای انتقال دو یا چند سیگنال روی یک‬
‫کانال مشترک با تقسیم کانال به دوره‌ها زمانی مختلف می‌باشدطوریکه‬
‫سیگنالهای مختلف ورودی نمونه‌برداری شده و در حوزه زمان مالتی پلکس شوند‬
‫و یک قطار پالس ترکیبی ایجاد می‌کنند و سیگنالها توسط یک مدار دی مالتی‬
‫پلکس دوباره بازسازی و جدا می‌شوند.‬
‫ذکر این نکته ضروری است که سیگنال‌های مختلف از سنسورهای متفاوت جمع‬
‫آوری دشه و پس از تغییر شکل داده شدن و تبدیل آنالوگ به دیجیتال یا بالعکس‬
‫و مالتی پلکس ‪ FDM‬یا ‪ TDM‬بصورت ترکیبی جهت انتقال به گیرنده به قسمت‬
‫فرستنده منتقل می‌شوند قسمت انتقال باید به دقت طراحی شود زیرا در این‬

4. ‫بخش سیگنال کاریر ‪ RF‬باید مدوله شده و سیگنال مدوله شده تقویت گردد سپس‬
‫خروجی آن به آنتن انتقال دهنده مرتبط شود.‬
‫بعضی از پارامترهای کلیدی در طراحی بخش انتقال شامل الزامات پایداری‬
‫سیگنال ‪ RF‬الزامات مدولسیون کاربر ‪ RF‬الزامات پهنای باند انتقال ، نوع‬
‫مدولسیون مورد استفاده، الزامات توان سیگنال ‪ RF‬و پلریزاسیون و پترن آنتن‬
‫می‌باشد این پارامترها مستقیما بر مشخصات و کارآیی بخش گیرنده به منظور‬
‫دریافت دقیق و دمدولسیون سیگنال فرستنده اثر می‌گذارد. انحراف فرکانس‬
‫کاریر ‪ ،RF‬پهنای باند پایه ، روشن مدولسیون و پهنای باند ‪ RF‬سیگنال فرستنده را‬
‫مشخص می‌کنند پهنای باند ‪ RF‬از نظر حفظ فضای طیف فرکانس، نوع و توابع‬
‫پردازش سیستم گیرنده اهمیت دارد. سیستم گیرنده باید بصورت مناسب پیکر‬
‫بندی شود تا سیگنال دریافتی را گرفته و پردازش کند و تنزل کیفیت سیگنال را‬
‫بدلیل اثرات ناشی از نویز و فیلترینگ به حداقل برساند. طراحی سیستم گیرنده‬
‫باید سازگار با تکنیک مدولسیون به کار گرفته شده در فرستنده باشد. روشهای‬
‫مدولسیون رایج شامل ‪) FM‬مدولسیون فرکانس( و ‪) PCM‬مدولسیون پالسهای‬
‫کد شده( می‌باشد. مسائل که در فرآیند ارسال و دریافت مهم است عبارتند از‬
‫توان سیگنال ‪ ، RF‬بهره آنتنهای فرستنده و گیرنده و همچنین دمای نویز سیستم‬
‫گیرنده. توان و بهره پارامترهای بسیار مهمی برای محاسبه نسبت سیگنال به نویز‬
‫سیگنالی هستند که باید توسط گیرنده دریافت شود. پلریزاسیون آنتن گیرنده باید‬
‫با پلریزاسیون آنتن فرستنده به منظور بهینه شدن انتقال انرژی بین آنتنها سازگار‬
‫باشد تا کمترین اتلف انرژی در سیگنال ‪ RF‬رخ دهد و نسبت سیگنال به نویز بهبود‬
‫یابد. آخرین قدم مهم برای بازیابی موفق سیگنالهای اطلعات منبع اصلی به‬
‫مشخصات قسمت گیرنده بستگی دارد. قسمت گیرنده شامل آنتنهای گیرنده،‬
‫گیرنده‌های تله متری، دمولتورها، تجهیزات ثبت و ذخیره داده‌ها و سایر تجهیزات‬
‫مورد نیاز می‌باشد.‬

5. ‫کاربردهای تله متری‬
‫کشاورزی‬
‫کشت محصولت کشاورزی یک حرفه با فن آوری پیشرفته )‪ (High – tech‬شده‬
‫است .تمام فعالیت‌های مرتبط با سلمت محصولت و محصول مناسب بستگی به‬
‫دسترسی بموقع به اطلعات هوا و خاک دارد بنابراین ایستگاههای هواشناسی‬
‫بیسیم نقش مهمی در جلوگیری از آفات و تاثیر فراوانی در آبیاری دقیق و بموقع‬
‫دارند. این ایستگاهها داده‌های مهم مورد نیاز جهت تصمیم‌گیری مناسب را به‬
‫ایستگاههای اصلی هواشناسی منتقل می‌کنند پارامترهایی از قبیل دمای هوا،‬
‫رطوبت نسبی، میزان بارندگی و رطوبت برگها )مورد نیاز برای مدلهای پیش‌بینی‬
‫آفات( تشعشع نور خورشید و سرعت باد )جهت محاسبه تبخیر آب گیاهان( و‬
‫بعضی مواقع رطوبت خاک که برای تصمیم گیری زمان مناسب آبیاری به منظور‬
‫درک چگونگی نفوذ آب در داخل ماسه برای رسیدن به ریشه محصولت لزم‬
‫است از آنجائیکه اقلیمهای محلی تغییرات قابل ملحظه‌ای دارند این داده‌ها به‬
‫منظور کشت صحیح محصولت ضروری می‌باشدایستگاههای مونیتورینگ معمولً‬

6. ‫داده‌ها را توسط ایستگاههای زمینی رادیویی و یا ایستگاههای ماهواره‌ای انتقال‬
‫می‌دهند و برای تأمین توان مصرفی ایستگاهها معمول ً از انرزی خورشیدی‬
‫استفاده می‌شود.‬
‫مدیریت آب‬
‫تله‌متری برای کاربردهای مدیریت آب ضروری است کاربردهایی مثل کنترل کیفیت‬
‫آب و اندازه‌گیری جریان آب همچنین قرائت اتوماتیک کنتورها ،مونیتورینگ آبهای‬
‫زیر زمینی، آشکارسازی نشتی در شبکه توزیع آب )لوله کشی( و نظارت بر‬
‫عملکرد تجهیزات . داشتن داده‌ها بصورت آنی باعث می‌شود که در مقابل حوادث‬
‫و وقایع عکس العمل مناسب صورت گیرد در حال حاضر در سیستم مدیریت منابع‬

7. ‫آب در وزارت نیرو بطور گسترده از سیستم‌های رادیو تله متری استفاده می‌شود.‬
‫سیستهای دفاعی، فضایی و اکتشاف منابع‬
‫تله متری یک تکنولوژی توانا برای سیستمهای بزرگ و پیچیده مثل موشکها،‬
‫فضاپیما، سکوهای نفتی و سایتهای شیمیایی می‌باشد زیرا توسط آن مونیتورینگ‬
‫فرآیند و عملکرد سیستم هشدار و ضبط حوادث به منظور بهره برداری ایمن و‬
‫کارا فراهم می‌شود آژانسهای فضایی مثل ‪ NASA‬و ‪) ESA‬سازمان فضایی‬
‫اروپا( از سیستمهای تله متری برای جمع آوری اطلعات از فضا پیماها و‬
‫ماهواره‌ها استفاده می‌کنند.‬
‫تله متری برای توسعه صنایع موشکی، فضایی حیاتی است زیرا ممکن است این‬
‫سیستمها در حین و یا بعد از تست منهدم شوند و مهندسین به پارامترهای بحرانی‬
‫سیستم برای تحلیل کارآیی این تجهیزات نیاز دارند و بدون تله متری دسترسی به‬

8. ‫این داده‌ها غیر ممکن می‌باشد.‬
‫توزیع منابع‬
‫بسیاری از منابع می‌باید در سطح وسیعی توزیع شوند.تله متری کمک می‌کند که‬
‫سیستم منابع را به جایی که مورد نیاز است هدایت کند )مثل سیستم مدیریت آب(‬
‫پزشکی )‪( biotelemetry‬‬
‫تله متری برای بیمارانی که دارای مشکلت قلبی هستند مورد استفاده قرار‬
‫می‌گیرد این بیماران به تجهیزات اندازه گیری ثبت و انتقال داده‌ها مجهز می‌شوند‬
‫یک سیستم ثبت داده‌ها به پزشکان جهت بررسی وضعیت بیماران کمک می‌کند‬
‫ویک سیستم هشدار دهنده در هنگامیکه بیمار در وضعیت بحرانی قرار دارد‬
‫پرستاران را مطلع می‌نماید.‬
‫ماهیگیری و مدیریت و تحقیقات حیات وحش‬
‫تله متری اکنون برای مطالعات حیات وحش و پایش گونه‌های در حال تهدید مورد‬
‫استفاده قرار می‌گیرد. جانوران تحت مطالعه ممکن است به دستگاههای ابزار‬
‫دقیق مثل دوربینها و ‪GPS‬و فرستنده‌های مشخص کننده موقعیت مکانی برای‬
‫دانشمندان و ناظران مربوطه استفاده کنند. تله متری برای ارزیابی‌های هیدرو‬
‫اکوستیک برای ماهیها استفاده می‌شود نظارت بر حرکت زیست توده ماهیها‬
‫توسط قایقهای مجهز صورت می‌گیرد.‬

9. ‫تجارت خرده فروش ی) توزی ع(‬
‫در سال 5002 در یک سمینار در آمریکا تجهیزات تله متری که می‌توانند اطلعات‬
‫فروش و موجودی کالها را از طریق ماشینهای فروش اتوماتیک به کامیونهای‬
‫باری در حال حرکت یا شعب اصلی توزیع کال انتقال دهنده، معرفی شوند این‬
‫داده‌ها می‌توانند برای برآورد موجودی کال مورد نیاز جهت حمل و قرار دادن در‬
‫مخزن دستگاههای اتوماتیک فروش مورد استفاده قرار می‌گیرند. خرده فروشان‬
‫همچنین از برچسبهای ‪(RFID(Radio Frequency identification‬برای کنترل‬
‫موجودی و جلوگیری ازدستبرد زدن به کالها در فروشگاهها استفاده می‌کنند.‬
‫برچسبهای ‪ RFID‬غیر فعال برای پایانه‌های فروش کال مورد استفاده قرار‬
‫می‌گیرند در حالیکه ‪ RFID‬فعال می‌تواند متناوبا داد‌ه‌های خود را به یک ایستگاه‬
‫مرکزی از طریق تله متری ارسال کند.‬
‫اعمال قانون )‪( LAW ENFORCEMENT‬‬

10. ‫برای اجرا و تنفیذ قانون می‌توانیم در جهت ردیابی افراد و اموال از تجهیزات تله‬
‫متری استفاده کنیم. یک کفش مخصوص مجهز به بردهای الکترونیکی تله متری‬
‫می‌تواند در دوران آزادی مشروط به مجرم پوشانده شود تا تخطی او از تعهدات‬
‫مربوطه را به مراجع ذیربط گزارش نماید.‬
‫تجهیزات تله متری می تواند امکانات اتومبیلهای مخصوص پلیس )‪ (bait cars‬که‬
‫برای به دام انداختن دزدان اتومبیل مجهز به دوربین و وسایل ردیابی می‌شوند را‬
‫افزایش دهد این اتومبیل‌ها در مکانهایی که امکان دزدیده شدن زیاد است قرار‬
‫داده می‌شود و پس از اقدام دزدان امکان خاموش کردن موتور و قفل کردن‬
‫درها از راه دور با سیستم تله متری برای دستگیری دزدان فراهم می‌شود.‬
‫سنسور تله متری )‪( sensor telemetry‬‬
‫انتقال سیگنال سنسورهای غیر تماسی در تجهیزات گردنده با استفاده از انتقال‬
‫دیتا به روش القایی فرکانس بال )سیگنال سنسور و تغذیه توان( بین سنسور‬
‫)تجهیز گردنده نصب شده روی( و گیرنده )نصب ثابت( توسط مدارات میکرو‬
‫الکترونیک با تراکم بال که بصورت اختصاصی برای کاربردهای صنعتی حرفه‌ای‬
‫مونتاژ شده‌اندانجام میگیرد. سنسور تله متری مشکلت ناشی از سیتسمهای‬
‫قدیمی مبتنی بر سنسورهای تماسی را برطرف می‌کند مشکلتی از قبیل‬
‫ساییدگی و پوسیدگی، سرویس و نگهداری، عدم استحکام، بال بودن هزینه‌ها،‬

11. ‫سیگنال نویز ، مسائل مربوط به تأثیر میدانهای الکترومغناطیسی. سنسور تله متری‬
‫با سیستم تله متری رادیویی که با روش انتقال رادیویی کار می‌کند متفاوت است‬
‫در سیستم تله متری رادیویی سیگنالها در فواصل بسیار دور بطریقی رادیویی‬
‫منتقل می‌شوند مثل ً فضا پیماها در حالیکه در سنسور تله متری از اصول اولیه‬
‫ترانسفورماتور استفاده می‌شود.یک ترانسفورماتور ساده بادو حلقه اولیه و ثانویه‬
‫درنظر بگیریدقسمت گردنده( )‪ rotor loop‬به تقویت کننده سیگنال سنسور متصل‬
‫می‌گردد و قسمت ثابت )‪ (stator loop‬توسط یک کابل به دستگاه گیرنده متصل‬
‫می‌گردد .‬
‫با استفاد از مبانی تراتسفورماتور انتقال فقط در فواصل بسیار کوتاه ممکن‬
‫می‌باشد در سنسور تله متری ماکزیمم فاصله جهت انتقال ‪) 200mm‬بدون باتری(‬
‫میباشد اما در مقابل نقطه ضعف کوتاه بودن فاصله انتقال سیگنال در سنسور تله‬
‫متری امتیازات بسیار زیادی نسبت به رادیومتری دارد.‬
‫1-پاسخ دینامیکی مناسب‬
‫2-انرژی تغذیه متمرکز برای مدار الکترونیک روتورینگ‬

12. ‫3-مصونیت مناسب در مقابل نویز‬
‫4-عدم وابستگی سیگنال به زاویه چرخش روتور‬
‫5-کالیبراسیون مدار الکترونیکی روتور رینگ از راه دور‬
‫خاصیت مقاومت بال در مقابل نویز به دلیل تکنیک انتقال القایی در سنسور تله‬
‫متری می‌باشد منبع‬
‫تغذیه یکپارچه و آنتن ساده باعث سهولت استفاده از سیستم می‌شود.‬
‫کاربردها‬
‫نظارت و جمع آوری تغییرات استاتیکی و دینامیکی پارامترهای زیر:‬
‫٤- فشار ٥- تغییر حالت ٦- نیرو‬ ‫٣- دما‬ ‫٢- شتاب‬ ‫١- گشتاور چرخش‬
‫در محلهای تست شامل مورتورها چرخ دنده‌ها و غیره با استفاده از مدارات‬
‫میکرو الکترونیک امکان انتقال سیگنال پارامترهای اندازه‌گیری شده روی تجهیزات‬
‫گردنده در یک فضای کوچک بوجود می‌آید ساختار ساده کاهش زمان مونتاژ را‬
‫تضمین می‌کند.‬
‫تجهیزات سنسور تله متری جایگزین مناسب برای سیستمهای معمولی با سنسور‬
‫تماس هستند.‬

13. ‫سنسور‬
‫بدون نیاز به تقویت کننده اضافی امکان اتصال سنسورهای متفاوت مستقیما به‬
‫تقویت کننده سیگنال وجود دارد‬
‫.‬ ‫سنسور فشار ، ترموکوپل ،سنسور پیروالکتریک و سنسور 001‪PT‬‬
‫برای سنسورهای فعال یک ولتاژ اضافی در تقویت کننده وجود دارد که برای‬
‫اتصال این گونه سنسورها مثل ‪ LVDT‬پیزوالکتریک استفاده می‌شود.‬
‫نکته‬
‫لزم به ذکر است هم اکنون از تله متری رادیویی برای مدیریت منابع آب به صورت‬
‫گسترده در وزارت نیرو استفاده میشود و پروژه مهمی برای اولین بار در زمینه‬
‫اندازه گیری دمای سیم پیچ روتور ژنراتور واحدهای توربین گازی بروش سنسور‬
‫تله متری در نیروگاه شهید رجایی در حال اجرا می باشد که در‬
‫صورت اتمام انشاا جزییات و نتایج آن نیز در اختیار متخصصین مربوطه قرار‬
‫خواهد گرفت.‬
‫مراجع‬
‫1-‪(TELEMETRY HANDBOOK (R.C.C‬‬
‫2-‪MANNER SENSORTELEMETRIE GMBH DOCUMENT‬‬

14. -WWW.WIKIPEDIA.COM 3