سنسور | انواع سنسور
بیایید یک سیستم اندازهگیری را در نظر بگیریم. این سیستم شامل دستگاه ورودی که محیط یا اطراف را تشخیص میدهد تا خروجی تولید کند، بلوک پردازش سیگنال که سیگنال از دستگاه ورودی را پردازش میکند و دستگاه خروجی که سیگنال را به صورت قابل خواندن و استفاده برای اپراتور انسان یا ماشین ارائه میدهد.
مرحله اولیه دستگاه ورودی است که عمدتاً در این فصل به آن میپردازیم.
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 ویژگیهای فیزیکی، شیمیایی یا الکترومغناطیسی سنسورها را تحت تأثیر قرار میدهند که سپس به یک فرم قابل استفاده و خواندنیتر 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 حرارتسنج جفتدار، حرارتسنج جفتدار گرما (دمای) را در یکی از جوینتشان تشخیص میدهد 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 باشد. زیرا شکل حرارتسنج جفتدار.
توجه داشته باشید که یک تبدیلکننده و یک سنسور یکسان نیستند. در مثال فوق حرارتسنج جفتدار عملکرد یک تبدیلکننده را انجام میدهد اما مدارهای یا مولفههای اضافی مورد نیاز مانند ولتمتر، نمایشگر و غیره به صورت یک سنسور دما عمل میکنند.
بنابراین تبدیلکننده فقط انرژی را از یک شکل به شکل دیگری تبدیل میکند و تمام کارهای باقیمانده توسط مدارهای اتصالی انجام میشود. این دستگاه کامل یک سنسور را تشکیل میدهد. سنسورها و تبدیلکنندهها به هم نزدیک هستند.
ویژگیهای سنسورها
یک سنسور خوب باید دارای ویژگیهای زیر باشد
حساسیت بالا: حساسیت نشاندهندهی تغییر خروجی دستگاه با تغییر واحد در ورودی (کمیتی که باید اندازهگیری شود) است. به عنوان مثال ولتاژ یک سنسور دما با ۱ میلیولت برای هر ۱ درجه سلسیوس تغییر میکند، بنابراین حساسیت سنسور ۱ میلیولت/درجه سلسیوس است.
خطی بودن: خروجی باید خطی با ورودی تغییر کند.
رزولوشن بالا: رزولوشن کوچکترین تغییر در ورودی است که دستگاه میتواند آن را تشخیص دهد.
کمترین نویز و اختلال.
مصرف کمتر انرژی.
انواع سنسورها
سنسورها بر اساس ماهیت کمیتی که اندازهگیری میکنند طبقهبندی میشوند. در ادامه انواع سنسورها با چند مثال ذکر شدهاند.
طبقهبندی سنسورها
بر اساس کمیتی که اندازهگیری میشود
دما: детектор مقاومت دما (RTD), ترموستات, حرارتسنج جفتدار
فشار: لوله بوردون، منومتر، غشاها، دستگاه اندازهگیری فشار
نیرو / گشتاور: سنسور تنش, سلول بار
سرعت / موقعیت: تاشومتر، کدگذار, LVDT
نور: فوتودیود, مقاومت وابسته به نور
و غیره.
(2) سنسورهای فعال و غیرفعال: بر اساس نیاز به انرژی، سنسورها به سنسورهای فعال و غیرفعال تقسیمبندی میشوند. سنسورهای فعال آنهایی هستند که نیاز به منبع خارجی برای عملکرد خود ندارند. آنها انرژی را در داخل خود تولید میکنند تا عمل کنند و بنابراین به نوع خود تولید کننده مشهور هستند. انرژی برای عملکرد از کمیتی که اندازهگیری میشود به دست میآید. به عنوان مثال بلور پیزوالکتریک وقتی به شتاب مواجه میشود ولتاژ الکتریکی (بار) تولید میکند.
سنسورهای غیرفعال نیاز به منبع خارجی برای عملکرد خود دارند. بیشتر سنسورهای مقاومتی، القایی و ظرفیتی غیرفعال هستند (همانطور که مقاومتها, الکترودها و خازنها به عنوان دستگاههای غیرفعال شناخته میشوند).
(3) سنسورهای آنالوگ و دیجیتال: یک سنسور آنالوگ کمیت فیزیکی مورد اندازهگیری را به فرم آنالوگ (پیوسته در زمان) تبدیل میکند. حرارتسنج جفتدار، RTD, سنسور تنش به عنوان سنسورهای آنالوگ شناخته میشوند. یک سنسور دیجیتال خروجی را به صورت پالس تولید میکند. کدگذارها نمونهای از سنسورهای دیجیتال هستند.
(4) سنسورهای معکوس: برخی از سنسورها قادر به تشخیص یک کمیت فیزیکی برای تبدیل آن به فرم دیگر و همچنین تشخیص فرم سیگنال خروجی برای بازگرداندن کمیت به فرم اصلی هستند. به عنوان مثال وقتی یک بلور پی
