کد خبر: ۳۱۱۹۰
تاریخ انتشار : ۲۱:۴۸ - ۰۱ ارديبهشت ۱۳۹۷
سنسور (sensor)یعنی حس کننده,و از کلمه sens به معنی حس کردن گرفته شده و می تواند کمیت هایی مانند فشار، حرارت، رطوبت، دما، و … را به کمیتهای الکتریکی پیوسته (آنالوگ) یا غیرپیوسته (دیجیتال) تبدیل کند.سنسورها در انواع دستگاههای اندازه گیری، سیستمهای کنترل آنالوگ و دیجیتال مانندPLC مورد استفاده قرار می گیرند.

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز :

سنسور چیست؟
 
انواع سنسور ها و کاربرد آن ها - بخش اول

سنسور (sensor) یعنی حس کننده، و از کلمه sens به معنی حس کردن گرفته شده و می‌تواند کمیت‌هایی مانند فشار، حرارت، رطوبت، دما، و … را به کمیت‌های الکتریکی پیوسته (آنالوگ) یا غیرپیوسته (دیجیتال) تبدیل کند. سنسور‌ها در انواع دستگاه‌های اندازه گیری، سیستم‌های کنترل آنالوگ و دیجیتال مانند PLC مورد استفاده قرار می‌گیرند. عملکرد سنسور‌ها و قابلیت اتصال آن‌ها به دستگاه‌های مختلف از جمله PLC باعث شده است که سنسور بخشی از اجزای جدا نشدنی دستگاه کنترل اتوماتیک باشد. سنسور‌ها بر اساس نوع و وظیفه‌ای که برای آن‌ها تعریف شده اطلاعات را به سیستم کنترل کننده می‌فرستند و سیستم طبق برنامه تعریف شده عمل می‌کند.

سنسور‌های بدون تماس:

سنسور‌های بدون تماس سنسورهائی هستند که با فاصله از جسم و بدون اتصال به آن عمل می‌کند مثلا نزدیک شدن یک قطعه وجود آنرا حسکرده و فعال می‌شوند. این عمل به نحوی که در شکل زیر نشان داده شده است می‌تواندباعث جذب یک رله، کنتاکتور و یا ارسال سیگنال الکتریکی به طبقه ورودی یک سیستم میگردد.

کاربرد این سنسور‌ها در صنعت:

۱- شمارش تولید: سنسور‌های القائی، خازنی ونوری

۲- کنترل حرکت پارچه و …: سنسور نوری و خازنی

۳-تشخیص پارگی ورق: سنسورنوری

۴- کنترل سطح مخازن: سنسور نوری و خازنی و خازنی کنترل سطح

۵- کنترل انحراف پارچه: سنسور نوری و خازنی

۶- اندازه گیری سرعت: سنسور القائی و خازنی

۷- کنترل تردد: سنسور نوری

۸-اندازه گیری فاصله قطعه: سنسور القائی آنالوگ

مزایای سنسور‌های بدون تماس:

سرعت سوئیچینگ (قطع و وصل) زیاد: سنسور‌ها در مقایسه با کلید‌های مکانیکی از سرعت سوئیچینگ بالائی برخوردارند، بطوریکه برخی از آن‌ها (سنسور القائی سرعت) با سرعت سوئیچینگ تا KHZ) ۲۵ (کار می‌کنند.

طول عمر زیاد: بدلیل نداشتن کنتاکت مکانیکی و عدم نفوذ آب، روغن، گرد و غبار وجرقه‌های حین کار و … دارای طول عمر زیادی هستند.

قابل استفاده در محیط‌های مختلف با شرایط سخت کاری: سنسور‌ها در محیط‌های با فشار زیاد، دمای بالا، اسیدی، روغنی، آب و … قابل استفاده هستند.

عدم نیاز به نیرو و فشار: با توجه به عملکرد سنسور هنگام نزدیک شدن قطعه، به نیرو وفشار نیازی نیست.

عدم ایجاد نویز در هنگام قطع وصل به دلیل استفاده ازنیمه هادی‌ها در طبقه خروجی، نویز‌های مزاحم (Bouncing Noise) ایجاد نمی‌شود.

انواع سنسور‌های مجاورتی:

۱-نوری:این نمونه سنسور‌ها به دو صورت کار می‌کنند. یا دو سنسور که به صورت ارسال و دریافت در مقابل هم هستند یا یک سنسور که قابلیت ارسال و دریافت امواج فروسرخ را دارد و در مقابل آن یک اینه قرار گرفته است. در صورتی که جسم امواج ارسالی را قطع کند نور به فتو ترانزیستور گیرنده نمی‌رسد وخاموش می‌شود و در نتیجه یک پالس به کنترلر ارسال می‌شود (سطح صفر).

نکته:دستگاه‌هایی که با این سنسور‌ها کار می‌کنند در صورت بروز خطا پاک بودن اینه‌ها وصحت ارسال و دریافت سنسور‌ها راچک کنید.

۲-خازنی:این سنسور‌ها همانند خازن‌ها کار می‌کند و در صورت حظور جسم در میدان آن ظرفیتش تعغیر می‌کند ویک سگنال به کنترلر ارسال می‌کند (سطح صفر).

نکته:سنسور‌های خازنی قابلیت اشکار سازی حضور هرنوع جسمی را دارند (پلاستیک. چوب. فلز و..)

۳-القایی:این سنسور‌ها همانند یک سلف کار میکنند واز خاصیت القایی آن جهت اشکار سازی حضور جسم استفاده می‌شود. میدان دارای یک دامنه وفرکانس معین است در صورت حضور جسم نوسانات و دامنه صفر می‌شود ویک سیگنال (سطح صفر) به کنترلر ارسال می‌شود.

نکته:سنسور‌های القایی فقط اجسام رسانی مغناطیسی را حس می‌کنند؛ و قدرت اشکار سازی جسم آن‌ها به اندازه دامنه میدان تولیدی (ولتاز تغذیه) بستگی دارد.

۴-التراسونیک:این سنسور‌ها از امواج ما فوق صوت که در محدوده ۲۰ تا ۵۰ کیلو هرتز است اسفاه می‌کند.

کاربرد مهم آن استفاده در سرعت سنج‌ها و اشکارسازی سطح مخازن و اندازه گیری فلو و… است.

نحوه کار آن به این صورت است که با محاسبات سرعت موج و اختلاف زمان بین ارسال و دریافت فاصله را اندازه گیری می‌کنند. این سنسور‌ها به صورت پالسی کار میکنند مثلا در هر ۲ ثانیه یکبار یک پالس ارسال و فاصله را اندازه کیری می‌کند.

۵- سنسورتشخیص کد رنگ:تشخیص نوار رنگی کاغذ‌های بسته بندی
 

سنسور‌های بیوالکتریکی Biosensors:

بیوسنسور‌ها طی سال‌های اخیر مورد توجه بسیاری از مراکز تحقیقاتی قرار گرفته است. بیوسنسور‌ها یا سنسور‌های بر پایه مواد بیولوژیکی اکنون گستره‌ی وسیعی از کاربرد‌ها نظیر صنایع دارویی، صنایع خوراکی، علوم محیطی، صنایع نظامی بخصوص شاخه Biowar و … را شامل میشود.

توسعه بیوسنسور‌ها از ۱۹۵۰ با ساخت الکترود اکسیژن توسط لی لند کلارک در سین سیناتی آمریکا برای اندازه گیری غلظت اکسیژن حل شده در خون آغاز شد. این سنسور همچنین بنام سازنده‌ی آن گاهی الکترودکلارک نیز خوانده میشود. بعداً با پوشاندن سطح الکترود با آنزیمی که به اکسیده شدنگلوکز کمک میکرد از این سنسور برای اندازه گیری قند خون استفاده شد. بطور مشابه باپوشاندن الکترود توسط آنزیمی که قابلیت تبدیل اوره به کربنات آمونیوم را داراست درکنار الکترودی از جنس یون NH۴++ بیو سنسوری ساخته شده که میتوانست میزان اوره درخون یا ادرار را اندازه گیری کند. هر کدام از این دو بیوسنسور اولیه از ترنسدیوسرمتفاوتی در بخش تبدیل سیگنال خویش استفاده میکردند. در نوع اول میزان قند خون بااندازه گیری جریان الکتریکی تولید شده اندازه گیری میشد (آمپرومتریک) در حالیکه درسنسور اوره اندازه گیری غلظت اوره بر اساس میزان بار الکتریکی ایجاد شده درالکترود‌های سنسور صورت می‌پذیرد Potentiometric.

ممکن است روزی فرا رسد که بیمار بدون نیاز به مراجعه به پزشک و تنها بر مبنای اطلاعاتی که توسط یک COBD یا Chip-on-Board-Doctor فراهم میشود نوع بیماری تشخیص داده شده و سپس دارو‌های مورد نیاز مستقیماً درون خون تزریق شود. این مسئله باعث خواهد شد که دوزمصرفی دارو بسیار پایین آمده و ضمناً از میزان اثرات جانبی دارو Side-Effect بطرزفاحشی کاسته شود، چرا که دارو مستقیماً به محل مورد نیاز در بدن ارسال میشود.

کاری که یک بیوسنسور انجام میدهد تبدیل پاسخ بیولوژیکی به یک سیگنال الکتریکی است و شامل دو جزء اصلی: پذیرنده Receptor و آشکارکننده Detector است. قابلیت انتخابگری یک بیوسنسور توسط بخش پذیرنده تعیین میشود. آنزیمها، آنتی بادیها، و لایه‌های لیپید (چربی) مثال‌های خوبی برای Receptor هستند.

وظیفه دتکتور تبدیل تغییرات فیزیکی یا شیمیایی با تشخیص ماده مورد تجزیه) Analyte (به یکسیگنال الکتریکی است. کاملاً واضح است که دتکتور‌ها قابلیت انتخاب در نوع واکنش صورتگرفته را ندارند. انواع دتکتور‌های (یا ترانسدیوسر‌ها یا مبدل‌ها یا آشکارسازها) مورداستفاده در بیوسنسور‌ها شامل: الکتروشیمیایی، نوری، پیزوالکتریک و حرارتی میباشند. در نوع الکتروشیمیای عمل تبدیل به یکی از صورتهای: آمپرومتریک، پتانشیومتریک، وامپدانسی صورت میپذیرد. متداولترین الکترود‌های مورد استفاده در نوع پتانشیومتریک شامل: الکترود شیشه‌ای Glass Electrode، الکترود انتخابگر یونی Ion-Selective، وترانزیستور اثرمیدان حساس یونی Ion-sensitive FET یا ISFET هستند.

بطورکلییک بیوسنسور شامل یک سیستم بیولوژیکی ایستا Immobilized نظیر یک دسته سلول، یکآنزیم، و یا یک آنتی بادی و یک وسیله اندازه گیری است. در حضور مولکول معینی سیستمبیولوژیکی باعث تغییر خواص محیط اطراف میشود. وسیله اندازه گیری که به این تغییراتحساس است، سیگنالی متناسب با میزان و یا نوع تغییرات تولید میکند. این سیگنال راسپس میتوان به سیگنالی قابل فهم برای دستگاه‌های الکترونیکی تبدیل کرد.

مزایای بیوسنسور‌ها بر سایر دستگاه‌های اندازه گیری موجود را میتوان بطورخلاصه بصورت زیر بیان کرد:

مولکول‌های غیرقطبی زیادی در ارگان‌های زنده شکلمیگیرند که به بیشتر سیستم‌های موجود اندازه گیری پاسخ نمی‌دهند. بیوسنسورهامیتوانند این پاسخ را دریافت کنند.

مبنای کار آن‌ها بر اساس سیستم بیولوژیکیایستا Immobilized تعبیه شده در خود آنهاست، در نتیجه اثرات جانبی بر سایر بافتهاندارند.

کنترل پیوسته و بسیار سریع فعالیت‌های متابولیسمی توسط این سنسورهایامکان پذیر است.

سنسور تشخیص حرکت بدن انسان PIR:

همانطورکه میدانید امروزه استفاده از سنسور‌های تشخیص حرکت رونق بسیار بالایی پیدا کرده، هم در زمینه‌های امنیتی و حفاظتی و هم در مسائل صرفه جویی و بهینه سازی، سنسور‌های PIR یا PASSIVE INFRA RED سنسور‌هایی هستند که طول موج Infrared محیط اطراف رادریافت میکنند.

هر جسمی که دمایش بالاتر از صفر درجه مطلق باشد دارای تشعشعات Infrared یامادون قرمز میباشد. اما این موج دارای طول موج‌های مختلف برای درجه حرارت‌های متفاوت است. کاری که این سنسور انجام میدهد در واقع دریافت این امواج در رنج بدن انسان و تشخیص آن میباشد. از این سنسور در دستگاه‌هایی که برای تشخیص حرکت بدن انسان حتی به صورت جزئی استفاده میشود و از نظر دقت و قابلیت اعتماد در سطح بالایی میباشد بدین وسیله شما یک آشکار ساز حرکت دارید که فقط به حرکات بدن انسان حساس است.

کاربرد این نوع سنسور:

در مسائل امنیتی، مثل دزدگیر‌ها مفید میباشد و در مسائل مربوط به بهینه سازی مصرف انرژی میتواند بسیار مفید واقع شود.

تعریف ترانسمیتر:

ترانسمیتر وسیله‌ای است که یک سیگنال الکتریکی ضعیف را دریافت کرده و به سطوح قابل قبول برای کنترلر‌ها و مدار‌های الکترونیکی تبدیل می‌کند، مثلأیک حلقه فیدبک سیگنالی در سطح میکروولت یا میلی ولت یا میلی آمپرتولید می‌کند و این سیگنال ضعیف می‌تواند با عبور از ترانسمیتر به سیگنالی در سطوح صفر تا ده ولت و یا ۴ تا ۲۰ میلی آمپر تبدیل شود. ترانسمیتر‌ها عمومأ از قطعاتی مثل op-amp برای تقویت وخطی کردن این سطوح ضعیف سیگنال استفاده می‌کند. سنسور‌ها و ملحقات آن‌ها مثل ترانسدیوسر‌ها را در گروه‌های بزرگی تحت عنوان ابزار دقیق قرار داده و آن‌ها را براساس نوع انرژی قابل استفاده و روش‌های تبدیل، دسته بندی می‌کنند.
 
تعریف ترانسدیوسر:

یک ترانسدیوسر بنا به تعریف، قطعه‌ای است که وظیفه تبدیل حالات انرژی به یکدیگر را برعهده دارد، بدین معنی که اگر یک سنسور فشار همراه یک ترانسدیوسر باشد، سنسور فشار پارمتر را اندازه می‌گیرد ومقدار تعیین شده را به ترانسدیوسر تحویل می‌دهد، سپس ترانسدیوسر آن را به یک سیگنال الکتریکی قابل درک برای کنترلر و صد البته قابل ارسال توسط سیم‌های فلزی، تبدیل می‌کند؛ بنابراین همواره خروجی یک ترانسدیوسر، سیگنال الکتریکی است که درسمت دیگر خط می‌تواند مشخصه‌ها و پارامتر‌های الکتریکی نظیر ولتاژ، جریان و فرکانس را تغییر دهد، البته به این نکته باید توجه داشت که سنسور انتخاب شده باید از نوع سنسور‌های مبدل پارامتر‌های فیزیکی به الکتریکی باشد و بتواند مثلأ دمای اندازه گیری شده را به یک سیگنال بسیار ضعیف تبدیل کند که در مرحله بعدی وارد ترانسدیوسر شده وسپس به مدار‌های الکترونیکی تحویل داده خواهد شد.

برای درک این مطلب به تفاوت‌های میان دو سنسور انداره گیر دما می‌پردازیم: ترموکوپل و درجه حرارت جیوه ای، دو نوع سنسور دما هستند که هر دو یک عمل را انجام می‌دهند، اما ترموکوپل در سمت خروجی سیگنال الکتریکی ارائه می‌دهد، در حالی که درجه حرارت جیوه‌ای خروجی خود رابه شکل تغییرات ارتفاع در جیوه داخلش نشان می‌دهد.
 
ارسال نظر قوانین ارسال نظر
لطفا از نوشتن با حروف لاتین (فینگلیش) خودداری نمایید.
از ارسال دیدگاه های نا مرتبط با متن خبر، تکرار نظر دیگران، توهین به سایر کاربران و ارسال متن های طولانی خودداری نمایید.
لطفا نظرات بدون بی احترامی، افترا و توهین به مسئولان، اقلیت ها، قومیت ها و ... باشد و به طور کلی مغایرتی با اصول اخلاقی و قوانین کشور نداشته باشد.
در غیر این صورت، «برق نیوز» مطلب مورد نظر را رد یا بنا به تشخیص خود با ممیزی منتشر خواهد کرد.
نام:
ایمیل:
* نظر:
وضعیت انتشار و پاسخ به ایمیل شما اطلاع رسانی میشود.
پربازدیدها
برق در شبکه های اجتماعی
اخبار عمومی برق نیوز
عکس و فیلم
پربحث ترین ها
آخرین اخبار
پرطرفدارترین عناوین