مقالات تالارگفتگو وبلاگ انتقاد و پیشنهاد تماس با ما درباره ما

گفتگوی آنلاین

پشتیبانی آنلاین در یاهو
مسئول فروش

چت روم

ما را دنبال کنید:

معرفی ‫سنسورها و کاربرد آنها

معرفی ‫سنسورها و کاربرد آنها
 



تعریف سنسور‬ :

‫واژه سنسور از سنس یعنی احساس کردن، گرفته شده است .سنسور یعنی چیزی که می تواند احساس‬ ‫کند. همیشه در علم الکتروینک این نکته وجود دارد که برای اینکه بتوانید الکترونیک را در هر جایی مورد‬ ‫استفاده قرار بدهید، باید پدیده ها را به زبان ولتاژ و جریان تبدیل کنید .سنسورها هم برای همین ساخته‬ ‫شده اند؛ سنسورها در انواع مختلف بسته به نیاز مورد استفاده ساخته شده اند ، منتها همه ی سنسورها‬ ‫پدیده مورد بررسی را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می کنند یا اینکه بر سر راه یک مدار بسته می شوند؛‬ ‫مثلا فتو سل ها یا سلولهای نوری که به نور حساسند : شما وقتی از سنسور نوری استفاده می کنید در‬ ‫حقیقت تاثیر نور را در یک فضا باآن قطعه مورد بررسی قرار می دهید .

وقتی نور به فتوسل برسد یک‬ ‫سیگنال الکتریکی تولید می کند بررسی اینکه چه اتفاقی می افتد مربوط می شود به جنس ماده ای که در‬ ‫این سلولها استفاده می شود منتها نتیجه اینکه این سیگنال توسط یک مدار الکترونیکی تقویت و یا کنترل‬ ‫می شود در نهایت می تواند یک پالس الکتریکی باشد .برای راه اندازی یک رله و ..تفاوت سنسورها در اینکه‬ ‫جنس و تحریک پذیری متفاوتی دارند مثلا سنسور حرارتی یا ترما سنس که به حرارت حساس است وقتی‬ ‫حرارت محیط به یک درجه معین برسد بازهم همان سیگنال را تولید می کند و یا اینکه مثل یک کلید راه‬ ‫جریان را قطع و یا وصل می کند .

سنسورهای حساس به دود که با موارد راداکتیو ساخته می شوند و کار‬ ‫کردن با آنها نیاز به حساسیت بیشتری دارد بر اثر دود تحریک می شوند و باز هم یک سیگنال الکتریکی‬ ‫تولید می کنند .سنسورهای صوتی و حتی حساس به امواج نیز وجود دارند .در ساخت و استفاده از سنسورها‬ ‫این نکته وجود دارد که کدام پدیده را توسط سنسور شناسایی کنیم . در ساخت و طراحی سنسورها باید به‬ ‫ذکر این نکته پرداخت که از خاصیت مواد مختلف استفاده می شود و بر اساس عکس العمل مواد و عنصر‬ ‫های مختلف )در از دست دادن یا گرفتن الکترون ( ترکیباتی ساخته که دریک محفظه قرار داده می شود وبه‬ ‫نام سنسور در جاهای مختلف ازآنها استفاده می شود.‬ ‫

به طور کلی سنسور المان حس کننده ای است که کمیتهای فیزیکی مانند فشار، حرارت، رطوبت، دما، و...‬ ‫01‬ ‫دستگاههای اندازه گیری، سیستمهای کنترل آنالوگ و دیجیتال مانند ‪ PLC‬مورد استفاده قرار میگیرند .‬‫عملکرد سنسورها و قابلیت اتصال آنها به دستگاههای مختلف از جمله ‪ PLC‬باعث شده است که سنسور‬ ‫بخشی از اجزای جدا نشدنی دستگاه کنترل اتوماتیک باشد .سنسورها اطلاعات مختلف از وضعیت اجزای‬ ‫متحرک سیستم را به واحد کنترل ارسال نموده و باعث تغییر وضعیت عملکرد دستگاهها می شوند.‬



سنسورهای بدون تماس‬
‫سنسورهای بدون تماس سنسورهائی هستند که با نزدیک شدن یک قطعه وجود آنرا حس کرده و فعال می‬ ‫شوند .این عمل به نحوی که در شکل زیر نشان داده شده است می تواند باعث جذب یک رله ، کنتاکتور‬ ‫و یا ارسال سیگنال الکتریکی به طبقه ورودی یک سیستم گردد.


کاربرد سنسورها‬ :
  • ‫  شمارش تولید : سنسورهای القائی ، خازنی و نوری‬
  • ‫ کنترل حرکت پارچه و ... : سنسور نوری و خازنی‬
  • ‫ کنترل سطح مخازن : سنسور نوری و خازنی و خازنی کنترل سطح‬
  • ‫ تشخیص پارگی ورق : سنسور نوری‬
  • ‫ کنترل انحراف پارچه : سنسور نوری و خازنی‬
  • ‫ کنترل تردد :سنسور نوری‬
  • ‫ اندازه گیری سرعت :سنسور القائی و خازنی‬
  • ‫ اندازه گیری فاصله قطعه :سنسور القائی آنالوگ‬


‫مزایای سنسورهای بدون تماس‬


سرعت سوئیچینگ زیاد
‫سنسورها در مقایسه با کلیدهای مکانیکی از سرعت سوئیچینگ بالایی برخوردارند ، بطوریکه برخی از آنها‬ ‫)سنسور القائی سرعت( با سرعت سوئیچینگ تا 25 ‪ KHz‬ کار می کنند .‬

طول عمر زیاد
‫‫بدلیل نداشتن کنتاکت مکانیکی و عدم نفوذ آب، روغن، گرد و غبار و ... دارای طول عمر زیادی هستند.
عدم‬‫ نیاز به نیرو و فشار: با توجه به عملکرد سنسور هنگام نزدیک شدن قطعه، به نیرو و فشارنیازی نیست. قابل‬ ‫استفاده در محیطهای مختلف با شرایط سخت کاری: سنسورها در محیطهای با فشار زیاد،دمای بالا، اسیدی،‬ ‫روغنی، آب و ... قابل استفاده می باشند.
عدم ایجاد نویز در هنگام سوئیچینگ: به دلیل استفاده از نیمه هادی‬ ‫ها در طبقه خروجی، نویزهای مزاحم (‪ (Bouncing Noise‬ایجاد نمی شود .‬

‫امروزه کلمه سنسور به هیچ وجه از مفاهیمی مانند میکروپرسسور، ترانسپیوتر، انواع مختلف حافظه و سایر‬ ‫عناصر الکترونیکی به عنوان یکی از لغات وابسته به دنیای نوآوری های تکنولوژی اهمیت کمتری راندارد .با‬ ‫وجود این سنسور هنوز هم فاقد یک تعریف دقیق است همچنان که عباراتی از قبیل "پروب" ، " بعد سنج " ،‬ ‫" پیک آب " یا ترنسدیوسر " مدتها چنین بودهاند . بنابراین جای تعجب از اینکه انتشاراتی که با سنسورها سر‬ ‫و کار دارند غالبا بحث خود را با تعریفی از سسنسور می گشایند .کوشش های زیادی به عمل آمده است تا‬ ‫این کثرت تعاریف را محدود نماید .جدا از کلمه سنسور ما اصطلاحاتی از قبیل المان سنسور، سیستم سنسور،‬ ‫سنسور باهوش یا آگاه، تکنولوژی سنسور و غیره مواجه می شویم .چه چیزی است که در پشت کلمه سنسور‬ ‫نهان شده است؟ کلمه سنسور یک کلمه تخصصی است که از کلمه لاتین ‪ SENSORIUN‬به معنی توانایی‬ ‫"حس کردن " یا ‪ ، senseus‬به معنی "حس" بر گرفته شده است . پس از آشنایی با منشا مفهوم سنسور،‬ ‫تاکید کردن بر تشابه بین سنسورهای تکنیکی و اندام های حس انسانی واضح به نظر می رسد . شکل‬ ‫زیر این تشابه را نشان می دهد با وجود این ایده سنسور فراتر از این تشابه حرکت نموده و یک کلمه‬ ‫مترادف همه جانبه برای احساس کردن، تبدیل و ثبت مقادیر اندازه گیری شده به حساب می آید .

یک سنسور‬ ‫یک کمیت فیزیکی معین را که باید اندازه گیری شود به شکل یک کمیت الکتریکی تبدیل می کند ) تغییر‬ ‫میدهد ( که می تواند پردازش شود یا بصورت الکترونیکی انتقال داده شود.بعد های فیزیکی را میتوان بر اساس‬ ‫دیاگرام شکل زیر طبقه بندی کرد . جدول زیر مثال هایی از بعد های فیزیکی را که سنسورها می توانند‬ ‫اندازه گیری کنند نشان می دهد.می توان سنسور را به یک زیر بخش عنصر حس کننده تفکیک کرد که، به‬ ‫عنوان نمونه ، فشار را به صورت انحراف یک غشا نیمه هادی، یا تغییری در شاخص انکسار بصورت کاهشی در‬ ‫شدت نور در یک فیبر نوری ثبت کند ؛ به علاوه یک عنصر تغییر دهنده یا مبدل داریم که انحراف غشا نیمه‬ ‫هادی ، که در آن مقاومت ها به شکل پل ساخته شده اند، را بصورت یک ولتاژالکتریکی تبدیل می نماید یا‬ ‫تغییری در شدت نور را با استفاده از یک پروسه تبدیل نوری الکترونی بصورت یک سیگنال الکتریکی تبدیل‬ ‫میکند .‬

‫یک سنسور می تواند به تنهایی از یک عنصر مبدل نیز تشکیل شود )برای مثال یک سنسور پیزوالکترونیکی ،‬ ‫سنسورهای نوری( چنین تعریفی از سنسور ها هیچ محدودیتی برروی اندازه یا شکل وضع آن وضع نمی‬ ‫نماید.



ماشین انسان


‫این شکل مقایسه واضحی بین اندام های حسی که اجازه می دهد انسان ها محیط اطراف خودشان را‬ ‫استنباط کنند و سنسورهائی که توسط تکنولوژی تولید شده است وجود دارد .هر چند اختلاف های زیادیدیده‬ ‫میشود، اغلب شباهت های قابل ملاحظه ای نیز وجود دارد .آنچه که برای هر دو مورد مشترک استعبارتست از‬ ‫اینکه سنسور یا اندام حسی اغلب چیز زیادی برای ارائه به ما ندارد .این سیستم هوشیار است که اطلاعات را‬ ‫می آفریند.‬

کمیت های فیزیکی که توسط سنسور به سیگنالهای الکتریکی تبدیل می شود.



‫تفاوت واقعی بین ابزارهای اندازه گیری کلاسیکی و سنسورها در مرحله دوم دیده می شود، یعنی درآماده‬ ‫سازی و پردازش سیگنالهای الکتریکی که همیشه هدف یک سنسور است .نتیجه آنکه در اهدافی که ابزارهای‬ ‫اندازه گیری کلاسیکی و سنسورها باید آنها را برآورده سازند تفاوت اساسی وجود دارد.این موضوع استفاده از‬ ‫عبارت سنسور را موجه جلوه میکند، البته هر چند همیشه کم و بیش هم پوشانی معنائی وجود خواهدداشت.‬ ‫مرحله آماده سازی سیگنال به عنوان مثال شامل تقویت کردن، فیلتر سازی، تبدیل آنالوگ – دیجیتال یا‬ ‫موارات تصحیح ساده می باشد .مدارات الکترونیکی اجرا کننده مراحل آماده سازی سیگنال می تواند یا با‬ ‫سنسور بطور یکجا ساخته شوند یا از نظر مکانی از آن جدا باشند .در حالت نخست ما از سنسورهای مجتمع‬ ‫صحبت می کنیم .در غیر اینصورت سنسور و مدارات الکترونیکی آماده کننده سیگنال تواما اغلب به نام‬ ‫سیستم سنسور موسوم هستند.این وجه تمایز در شکل زیر تشریح شده است .‬


ابعاد مکانیکی اجسام‬ :‫ جامد - فاصله – شتاب - کشسانی - چگالی – ضخامت - گشتاور – سرعت - چرخش - فشار قطر –شکل -‬ ‫پر شدگی - سطح - سرعت - وزن – توان - طول – ارتفاع - جرم - جهت - عبور- تنش – مسافت زاویه ای‬ ‫- و غیره‬

ابعاد مکانیکی مایعات و گازها‬ : ‫چگالی فشار- ویسکوزی - ته -حجم – سرعت عبور سیال – عبور و غیره‬

ابعاد حرارتی‬ : ‫درجه - حرارت – جریان - گرما - تشعشع حرارتی - تشعشع نوری - شدت - نور -طول - موج – پلاریزاسیو‬ ‫– انعکاس - رنگ و غیره‬

ابعاد اکوستیکی‬ : ‫صدا – فشار- سرعت – انتشار- جذب - شدت فرکانس - صوت وغیره‬

‫تشعشع هسته ای‬ : ‫انرژی تابنده - درجه یونیزاسیون – شار- تابنده و غیره‬

سیگنالهای شیمیائی‬ : ‫مقدار - ‪- PH‬غلظت - نوع مولکول یا یون - اندازه و شکل ذره - سرعت عکس العمل - رطوبت‬

سیگنالهای مغناطیسی و الکتریکی‬ : ‫اندوکتانس - ظرفیت - مقاومت – فرکانس -فاز - جریان -ولتاژ پرمیتویته - شدت میدان مغناطیسی‬

‫ابعاد مهم دیگر‬ : ‫تعداد - عرض پالس - زمان و غیره‬

‫با وجود این، اصطلاح " سیستم سنسور" می تواند به اتصال چندین سنسور از انواع یکسان یا مختلف نیزاشاره‬ ‫کند .در مورد برخی از سنسورها )برای مثال، لامسه ای یا نوری( ، اصطلاح آرایه غالبا برای توصیف همین‬ ‫حالت دوم بکار برده می شود .اگر طبقه الکترونیکی از پروسسورهایی استفاده می کند که بکارگیریالگوریتم‬ ‫های تصحیح، عملیات عیب یابی، آزمایش یا گزینش انتخابی سنسورهای مختلف را مجاز می کند،در اینصورت‬ ‫ما از سنسورهای هوشیار صحبت می کنیم .هر چند ایده هوشیاری در مقایسه با توانایی انسان تا حدود زیادی‬ ‫مورد مبالغه واقع شده است، لیکن خود آن از یک پردازش سیگنال بالنسبه سطح بالائی برخوردار نیست .‬
‫چنین توانائی احتیاج به یک نرم افزار به حد کافی باهوش دارد، که معمولا به نام اسمارت نامیده می شود.‬

 الف

ب

ج

‫انواع ممکن از سیستم سنسور‬


الف) سیستم سنسور با ساختار گسسته
ب ) سیستم سنسور با سیستم مجتمع
ج ) سیستم سنسور‬ ‫هوشمند یا سنسور هوشمند‬




‫اصطلاح تکنولوژی سنسور به کل سنسور یا سیستم سنسور به همراه آماده سازی آن و پردازش سیگنالها به‬ ‫اشکال سخت افزاری و نرم افزاری مربوطه اشاره می کند .سنسورها به منظور جلب توجه استفاده کنندگانشان‬ ‫باید چندین نقش عمومی را بطور کامل اجرا کنند.‬


یک سنسور خوب باید مشخصات زیر را داشته باشد:‬

‫حساسیت کافی‬
‫درجه بالای دقت و قابلیت تولید دوباره خوب؛‬
‫درجه بالای خطی بودن‬
‫گستره دینامیکی خوب‬
‫عدم حساسیت به تداخل و تاثیرات محیطی؛‬
‫درجه بالای پایداری و قابلیت اطمینان‬
‫امید به زندگی طولانی و جایگزینی بدون مشکل‬
‫ترکیب سنسور و الکترونیک سنسور منجر به ویژگی های خاصی می شود، از جمله عبارتند از:‬
‫سیگنال خروجی بدون نویز‬
‫سیگنال خروجی سازگار با باس‬
‫احتیاج به توان پائین‬
‫اگر سنسور و الکترونیک با یکدیگر مجتمع شوند در اینصورت ویژگی های بیشتری باید برآورده شود ، از‬ ‫آن جمله عبارتند از قابلیت مینیاتور سازی و قابلیت سازگاری هزینه با میکروالکترونیک.‬



تکنیک هایی در تولید سنسور‬

‫تکنولوژی سنسور امروزی هنوز هم بر اساس تعداد نسبتا زیادی از سنسورهای غیر مینیاتوری استوار شده است.‬ ‫ایت امر با بررسی ابعاد هندسی سنسورهائی برای اندازه گیری فاصله، توان، شتاب، سرعت، سیال عبوری، فشار و‬ ‫غیره مشاهده می شود. برای اکثر سنسورها این ابعاد از 10 سانتیمتر تجاوز می کند. اغلب ابعاد سنسور توسط‬ ‫خود سنسور تعیین نمی شود بلکه بوسیله پوشش خارجی آن مشخص می گردد. با اینوجود، حتی در چنین‬ ‫مواردی خود سنسورها از نظر اندازه در حد چند سانتی متر هستند. چنین سنسورهائی، که می توانند گاهی‬ ‫خیلی گرانبها باشند، در آینده مهم باقی خواهند ماند، برای مثال در زمینه اندازه گیری پروسه، تکنولوژی تولید و‬ ‫ربات ها. با این وجود، بطور موازی با این مسئله می توان تکامل دیگری را مشاهده کرد که بوسیله پیشرفت هائی‬ ‫در میکروالکترونیک شروع شده است.

تکنولوژی میکروالکترونیک ظهور و تکامل سنسورهائی را بر انگیخته است‬ ‫که قابل مینیاتور سازی هستند و برای امکان تولید انبود مناسب می باشند. این امر یقینا به معنی آن نیست که‬ ‫تکنولوژی سنسور با همان آهنگ میکروالکترونیک تکامل خواهد یافت. هدف از مینیاتور سازی ارائه یک سری‬ ‫مزایا می باشد. برای مثال، اثر یک سنسور مینیاتوری بر روی پارامترهای اندازه گیری شده ضعیف است. این به‬ ‫معنی آنست که چنین سنسوری درجه کمتری از تداخل را ایجاد می کند و بنابراین درجه بالاتری از دقت اندازه‬ ‫گیری حاصل می شود . اینرسی سنسور کاهش می یابد و سنسور توان الکتریکی کمتری را نسبت به سنسورهای‬ ‫کلاسیکی مصر می کند .‬


تکنولوژی های میکروالکترونیک زیر اکثرا بکار برده می شوند :‬

‫تکنولوژی سیلیکان‬
‫تکنولوژی لایه نازک‬
‫تکنولوژی لایه ضخیم/ هیبرید‬
‫سایر تکنولوژی های نیمه هادی ) نیمه هادی های ‪( III –V ، II – VI‬‬


‫پروسه های دیگری نیز در تولید سنسور بکار برده می شود، از قبیل تکنولوژی های فویل ) با چکش کاری یا‬ ‫غلطاندن، فلزی را به شکل یک صفحه نازک در آوردن ( و سینتر ) با گرم کردن یک ماده پودر مانند را به‬ ‫شکل یک جسم سفت درآوردن( ، تکنولوژی فیبر نوری، مکانیک دقیق، تکنولوژی لیزر نوری، تکنولوژی میکرو‬ ‫ویو و تکنولوژی های بیولوژی . بعلاوه ، تکنولوژی هائی از قبیل پلیمرها، آلیاژهای فلزی یا مواد پیزوالکتریکی‬ ‫نیز نقشی در تولید سنسور بازی می کنند.‬



منبع :سایت برق دات کام




حساب کاربری

در حال اعتبار سنجی...
ذخیره

تماس با ما

031 33385832
031 33385830
اصفهان
ساعت پاسخگویی
12:15 -------- 8
   19 -------- 12:50
لطفا فقط در ساعات فوق تماس بگیرید
جهت سوالات فنی به انجمن مراجعه فرمایید

سامانه پیامـــــک
30007957952918

رهگیری سفارشات