سنسور | انواع سنسور

بیایید یک سیستم اندازه‌گیری را در نظر بگیریم. این سیستم شامل دستگاه ورودی که محیط یا محیط اطراف را حس می‌کند تا خروجی تولید کند، بلوک پردازش سیگنال که سیگنال را از دستگاه ورودی پردازش می‌کند و دستگاه خروجی که سیگنال را به فرم قابل خواندن و استفاده‌تر برای اپراتور انسان یا ماشین ارائه می‌دهد.

مرحله اولیه دستگاه ورودی است که عموماً آنچه در این فصل بحث می‌کنیم.

سنسور

سنسور یک دستگاه است که به هر تغییر در پدیده‌های فیزیکی یا متغیرهای محیطی مانند گرما، فشار، رطوبت، حرکت و غیره واکنش نشان می‌دهد. این تغییرات خصوصیات فیزیکی، شیمیایی یا الکترومغناطیسی سنسورها را تحت تأثیر قرار می‌دهند که بعدها به فرم قابل استفاده و خواندن بیشتر پردازش می‌شوند. سنسور قلب یک سیستم اندازه‌گیری است. این اولین عنصری است که با متغیرهای محیطی تماس می‌گیرد تا خروجی تولید کند.

سیگنال تولید شده توسط سنسور معادل کمیتی است که باید اندازه‌گیری شود. سنسورها برای اندازه‌گیری یک ویژگی خاص از هر شیء یا دستگاه استفاده می‌شوند. به عنوان مثال یک حرارت‌کوپل، حرارت‌کوپل گرما (دمای) را در یکی از جوش‌های خود حس می‌کند و خروجی معادل ولتاژ تولید می‌کند که می‌تواند توسط ولتمتر خوانده شود.
همه سنسورها باید نسبت به یک مقدار مرجع یا استاندارد کالیبره شوند تا اندازه‌گیری دقیق صورت گیرد. زیرا شکل حرارت‌کوپل.

توجه داشته باشید که یک ترانسدیوس و یک سنسور یکسان نیستند. در مثال فوق حرارت‌کوپل. حرارت‌کوپل به عنوان یک ترانسدیوس عمل می‌کند اما مدارهای یا مولفه‌های اضافی لازم مانند ولتمتر، نمایشگر و غیره به طور کلی تشکیل یک سنسور دمایی می‌دهند.

بنابراین ترانسدیوس فقط انرژی را از یک فرم به فرم دیگر تبدیل می‌کند و تمام کارهای باقی‌مانده توسط مدارهای اتصالی انجام می‌شود. این دستگاه کامل یک سنسور را تشکیل می‌دهد. سنسورها و ترانسدیوس‌ها به هم نزدیک هستند.

ویژگی‌های سنسورها

یک سنسور خوب باید دارای ویژگی‌های زیر باشد

1. حساسیت بالا: حساسیت نشان می‌دهد که چقدر خروجی دستگاه با تغییر واحد در ورودی (کمیتی که باید اندازه‌گیری شود) تغییر می‌کند. به عنوان مثال ولتاژ یک سنسور دمایی با 1mV برای هر 1oC تغییر در دما تغییر می‌کند در این صورت حساسیت سنسور 1mV/oC است.

2. خطی بودن: خروجی باید خطی با ورودی تغییر کند.

3. دقت بالا: دقت کوچک‌ترین تغییر در ورودی است که دستگاه می‌تواند آن را تشخیص دهد.

4. کمترین نویز و اختلال.

5. صرفه‌جویی در مصرف انرژی.

نوع‌های سنسور

سنسورها بر اساس نوع کمیتی که اندازه‌گیری می‌کنند طبقه‌بندی می‌شوند. در زیر نوع‌های سنسور با چند مثال آورده شده است.

طبقه‌بندی سنسور

بر اساس کمیت اندازه‌گیری شده

• دمای: детектор температуры сопротивления (RTD), Thermistor, Thermocouple

• فشار: لوله بوردون، منومتر، غشاء‌ها، دستگاه فشارسنج

• نیرو/ گشتاور: سنسور تنش, سلول بار

• سرعت/ موقعیت: تاشومتر، انکدر, LVDT

• نور: فوتودیود, مقاومت وابسته به نور

و غیره.
(2) سنسورهای فعال و غیرفعال: بر اساس نیاز به انرژی، سنسورها می‌توانند به سنسورهای فعال و غیرفعال تقسیم‌بندی شوند. سنسورهای فعال آنهایی هستند که نیاز به منبع خارجی برای عملکرد خود ندارند. آنها انرژی داخلی برای عملکرد تولید می‌کنند و بنابراین به نوع خود تولید کننده معروف هستند. انرژی برای عملکرد از کمیت اندازه‌گیری شده مشتق می‌شود. به عنوان مثال بلور پیزوالکتریک وقتی تحت شتاب قرار می‌گیرد خروجی الکتریکی (بار) تولید می‌کند.

سنسورهای غیرفعال نیاز به منبع خارجی برای عملکرد خود دارند. بیشتر سنسورهای مقاومتی، القایی و ظرفیتی غیرفعال هستند (مانند مقاومت‌ها, الکتروموتورها و خازن‌ها).

(3) سنسورهای آنالوگ و دیجیتال: یک سنسور آنالوگ کمیت فیزیکی اندازه‌گیری شده را به فرم آنالوگ (پیوسته در زمان) تبدیل می‌کند. حرارت‌کوپل، RTD, سنسور تنش سنسورهای آنالوگ نامیده می‌شوند. یک سنسور دیجیتال خروجی را در فرم پالس تولید می‌کند. انکدرها نمونه‌هایی از سنسورهای دیجیتال هستند.