مستشعر | أنواع المستشعرات
لنعتبر نظام قياس. يتكون من جهاز إدخال يشعر بالبيئة المحيطة لإنتاج مخرج، وكتلة معالجة للإشارة تقوم بمعالجة الإشارة من جهاز الإدخال وجهاز خرج يعرض الإشارة للمشغل البشري أو الآلي في شكل أكثر قابلية للقراءة والاستخدام.
المرحلة الأولى هي جهاز الإدخال وهو ما سنقوم بمناقشته في هذا الفصل.
المستشعر
المستشعر هو جهاز يستجيب لأي تغيير في الظواهر الفيزيائية أو المتغيرات البيئية مثل الحرارة والضغط والرطوبة والحركة وغيرها. يؤثر هذا التغيير على الخصائص الفيزيائية أو الكيميائية أو الكهرومغناطيسية للمستشعرين والتي يتم معالجتها بعد ذلك إلى شكل أكثر قابلية للاستخدام والقراءة. المستشعر هو قلب نظام القياس. إنه العنصر الأول الذي يدخل في اتصال بالمتغيرات البيئية لإنتاج مخرج.
الإشارة المنتجة بواسطة المستشعر تعادل الكمية المراد قياسها. تستخدم المستشعرات لقياس خاصية معينة لأي كائن أو جهاز. على سبيل المثال الثنائي الحراري، الثنائي الحراري سيشعر بالطاقة الحرارية (درجة الحرارة) في أحد طرفيه وإنتاج إخراج مكافئ جهد كهربائي يمكن قياسه بواسطة جهاز قياس الجهد الفولتميتر.
جميع المستشعرات تحتاج إلى التحديد بالنسبة لقيمة مرجعية أو معيار لقياس دقيق. أدناه هو رسم ثنائي حراري.
ملاحظة أن المحول والمستشعر ليسا نفس الشيء. في المثال المعطى أعلاه عن الثنائي الحراري. يعمل الثنائي الحراري كمحول ولكن الدوائر أو المكونات الإضافية اللازمة مثل الفولتميتر، العرض وغيرها معًا تشكل مستشعر درجة الحرارة.
لذا فإن المحول سيعمل فقط على تحويل الطاقة من شكل إلى آخر وكل العمل المتبقى يتم بواسطة الدوائر الإضافية المتصلة. هذا الجهاز كله يشكل مستشعرًا. المستشعرات والمحولات مرتبطتان بشكل وثيق.
خصائص المستشعرات
يجب أن يكون المستشعر الجيد ذو الخصائص التالية
حساسية عالية: تشير الحساسية إلى مدى تغير الإخراج من الجهاز بتغير الوحدة في الإدخال (الكمية المراد قياسها). على سبيل المثال، يتغير جهد مستشعر درجة الحرارة بمقدار 1 ميلي فولت لكل 1°س في درجة الحرارة، ثم تكون حساسية المستشعر 1 ميلي فولت/°س.
خطية: يجب أن يتغير الإخراج بشكل خطي مع الإدخال.
دقة عالية: الدقة هي أصغر تغيير في الإدخال يمكن للجهاز اكتشافه.
أقل ضوضاء وإزعاج.
استهلاك أقل للطاقة.
أنواع المستشعرات
يتم تصنيف المستشعرات بناءً على طبيعة الكمية التي يقومون بقياسها. فيما يلي أنواع المستشعرات مع بعض الأمثلة.
تصنيف المستشعرات
بناءً على الكمية المقاسة
درجة الحرارة: كاشف المقاومة الحرارية (RTD), ثيرميستور, الثنائي الحراري
الضغط: أنبوب بوردون، المنومتر، الأغشية، مقياس الضغط
قوة / عزم الدوران: gage strain, load cell
سرعة / موقع: التاشوميتر، المُرمِّز, LVDT
الضوء: الديود الضوئي, المقاوم الضوئي
وهكذا.
(2) المستشعرات النشطة والسابقة: بناءً على متطلبات الطاقة يمكن تصنيف المستشعرات كنشط وسابق. المستشعرات النشطة هي تلك التي لا تتطلب مصدر طاقة خارجيًا لعملها. تولد الطاقة داخلها للعمل ولذلك تسمى نوع ذاتي التوليد. الطاقة اللازمة للعمل مشتقة من الكمية المقاسة. على سبيل المثال، ينتج الكريستال الكهروضوئي جهد كهربائي (شحن) عند تعرضه للتسارع.
تحتاج المستشعرات السابقة إلى مصدر طاقة خارجي لعملها. معظم المقاومات والمواثيق والسعات سابقة (كما يُطلق على المقاومات والمواثيق والسعة الأجهزة السابقة).
(3) المستشعرات التناظرية والرقمية: يحول المستشعر التناظري الكمية الفيزيائية المقاسة إلى شكل تناظري (مستمر في الوقت). الثنائي الحراري، RTD، gage strain يُسمى مستشعرات تناظرية. ينتج المستشعر الرقمي الإخراج في شكل نبضات. المُرمِّزات هي أمثلة على المستشعرات الرقمية.
(4) المستشعرات العكسية: هناك بعض المستشعرات القادرة على الشعور بالكمية الفيزيائية لتحويلها إلى شكل آخر وكذلك الشعور بإشارة الإخراج لاستعادة الكمية في شكلها الأصلي. على سبيل المثال، عندما يُعرَض الكريستال الكهروضوئي للاهتزاز فإنه ينتج جهدًا. وفي نفس الوقت، عندما يُعرَض الكريستال الكهروضوئي لجهد متغير فإنه يبدأ في الاهتزاز. هذه الخاصية تجعله مناسبًا للاستخدام في الميكروفونات والمكبرات الصوتية.
بيان: احترام الأصلي، المقالات الجيدة مستحقة للتقاسم، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى الاتصال لحذف.
