ورود / ثبت نام
نویسنده : 17 خرداد 1400
زمان مورد نیاز برای مطالعه: 5 دقيقهسنسور المان حس کننده ای است که کمیت های فیزیکی مانند فشار، حرارت، رطوبت، دما، و … را به کمیت های الکتریکی پیوسته (آنالوگ) یا غیرپیوسته (دیجیتال) تبدیل می کند. در واقع آن يك وسيله الكتريكي است كه تغييرات فيزيكي يا شيميايي را اندازه گيري مي كند و آن را به سيگنال الكتريكي تبديل مي نمايد.
ھر پدیده قابل اندازه گیری در طبیعت را کمیت فیزیکی طبیعی می نامیم این پدیده ھا می توانند شامل وزن، فشار، سرعت، سطح و… باشد.
اندازه گيري عبارت است از تعيين مقدار براي يک کميت بر اساس يک اندازه مشخص (استاندارد) برای همان کميت. چون تمام کميت ها دارای واحد هائی هستند. بنابراين اندازه گيری نيز بر اساس يک واحد انجام خواهد شد.
اگر ما بخواهيم بدانيم كه هواي بيرون طوفاني است يا نه مي توانيم به بيرون برويم و احساس كنيم كه باد می آيد يا نه. اين يك اندازه گيري مستقيم است. مثالي در زمينه ابزار دقيق، قرائت مستقيم از حجم عبوري بنزين در دستگاه فلومتر يك ايستگاه پمپ بنزين است.
در مثال قبل مي توانستيم پشت پنجره بايستيم و ببينيم كه شاخه هاي درختان تكان ميخورند يا نه و يا سطح آب متلاطم است يا نه و پي به وجود باد ببريم. اين هم مثالي است از اندازه گيري استدلالي و مثال ابزار دقيقي آن هم فلومترهايي است كه مي تواند ميزان فلو را بر اساس حس كردن فشاري كه باعث تغيير فلو مي شود را اندازه گيري كند و متناسب با آن فشار، قرائتي براي فلو بدست مي دهند.
به طور كلي و عمومي يك اندازه گيري استدلالي خاصيت فيزيكي مورد نظر را كه ما مي خواهيم بدانيم حس نمي كند بلكه به جاي آن اثر بوجود آمدة آن خاصيت را حس مي كند.
عناوين بعضی از اندازه گيري هايی که بيشتر مطرح است:
ھر پدیده الکتریکی قابل اندازه گیری را کمیت الکتریکی می نامند. مانند:
کمیت ھای الکتریکی دارای امتیازات دیگری نیز ھستند، یعنی اینکه قابل تبدیل به یکدیگرند به زبان ساده تر می توان گفت درصورت نبود امکان اندازه گیری یک واحد مثلاً” مقاومت با ھریک از واحدھای الکتریکی می توان آنرا به واحدی که قابلیت اندازه گیری آن وجود دارد تبدیل نمود. در این مسیر با بوجود آمدن علم الکترونیک استفاده از الکترونیک معمول گردید و در پی پیشرفت تکنولوژی این علم به دودسته تقسیم می شود الکترونیک آنالوگ والکترونیک دیجیتال.
پارامترهای فیزیکی و شیمیایی را به شکل دیگری که معمولاً سیگنال الکتریکی می باشد تبدیل می کند. یا به عبارت دیگر عنصری از دستگاه اندازه گیری یا زنجیره ای اندازه گیری که بطور مستقیم تحت تاثیر اندازه قرار می گیرد. عنصر حس كننده بخشي از مكانيسم ترانسديوسر (مبدل) مي باشد كه در اتصال با كميت مورد اندازه گيري مي باشد؛ بطوريكه هر لحظه به تغييرات حاصله در كميت مورد نظر براي اندازه گيري پاسخ مي دهد. معمولاٌ تمام سنسورها احتياج به مدارهاي اضافي براي توليد ولتاژ و جريان دارند؛ غالباٌ كلمه سنسور براي وسيله اي استفاده مي شود كه داراي ترانسديوسر و مدار مورد احتياج براي توليد ولتاژ يا كميت الكتريكي خروجي باشد.
وسیله ای که در شکل پارامتر فیزیکی و شیمیایی تغییر ایجاد می کند. (معمولاً خروجی قابل استفاده دارد)
خروجی ترانسدیوسرها به دو شکل وجود دارد
خروجی آنالوگ به خروجی گفته می شود که مقادیر آن پیوسته بوده و در زمان های مختلف تغییرات در بازه ای که تعریف شده است، بلا انقطاع و پیوسته باشد. خروجی دیجیتال به خروجی گفته می شود که تغییرات خروجی به شکل منقطع بین دو مقدار ماکزیمم و مینمم تغییر کند که معمولاً مقدار مینیمم به صفر تفسیر شده و مقدار ماکزیمم یک معنا دارد.
بر اساس نوع نیاز موجود درصنعت سنسورھای متنوعی تولید و به بازار مصرف عرضه می شوند که تقسیم بندی ھای متنوعی را بوجود می آورد. تقریباً تمامی انواع سنسورھای کنونی که در بازار موجود است را می توان در تقسیم بندی بر مبنای عملکرد دسته بندی کرد. اینجا به معرفی دسته بندی ھا می پردازیم.
بر اساس این دسته بندی می توان سنسور ھا را بر مبنای نوع عملکرد الکترونیکی آن ھا دسته بندی کرد.
در این دسته بندی برای کاربردھای یکسان انواع متنوعی از سنسور ھا رامورد استفاده قرار داد.
این نوع از سنسورھا با سوژه مورد نظر در تماس مستقیم قرار دارند.
از ترموکوپل ھا برای اندازه گیری حرارت استفاده می شود و برای صحت اندازه گیری ترموکوپل باید مقدار معینی از سنسور با حرارت در تماس مستقیم قرار داشته باشد.
سنسورھایی مانند کلیدھای مکانیکی یا همان میکروسویچ ھا که برای سویچینگ مکانیکی در خطوط تولید مورد استفاده قرار می گیرند. این نوع از سنسورها قادر به تشخیص وجود ویا عدم وجود فشار میباشند ونیز باید توسط فشار مکانیکی
تحریک شوند .
سنسورھای بدون تماس سنسور ھایی هستندکه بدون نیاز به تماس با سوژه، وجود آنرا حس کرده و فعال می شوند و دارای مزایای زیادی هستند که به علت این مزایا استفاده از آن ھا روز به روز با اقبال بیشتری در صنعت روبرو می شوند و هم به لحاظ تنوع و شکل گسترش پیدا می کنند.
سنسور ھای بدون تماس در مقایسه با کلیدھای مکانیکی از سرعت سویچینگ بالایی برخوردار هستند. به طوریکه بعضی از آن ھا (سنسورھای القایی) توانایی کار با سرعت ٢۵ کیلو ھرتز دارا است.
سنسورھای بدون تماس به دلیل نداشتن کنتاکت مکانیکی و محافظت درمقابل نفوذ آب، روغن، گرد و غبار ازطول عمر زیادی برخوردار هستند.
به ھنگام نزدیک شدن سوژه به سنسور عمل کرده نیرو و فشاری به سنسور وارد نمی شود.
این سنسورھا به دلیل ایزوله بودن قادرند در شرایط کاری سخت و مخرب نظیر حرارت بالا، فشار بالا و محیط ھای مرطوب، اسیدی و روغنی بدون اینکه آسیب ببینند به کار خود ادامه دهند.
در مدارهای فرمان جهت کنترل و ایجاد محدودیت برای حرکت قسمت های متحرک مکانیکی، تغییر جهت حرکت یا کنترل سطوح مایعات و … به عنوان کلید برای عمل قطع یا وصل استفاده می شود.
از دوقسمت کلی تشکیل شده اند:
وظیفه شستی برقراری ارتباط فیزیکی کنتاکت ھا با جسم خارجی مورد کنترل است. بدنه در حقیقت محل قرار گیری کنتاکتھای قطع و وصل سویچ است.
دوگونه کنتاکت در سنسورھا تماسی مورد استفاده قرار می گیرند.
در تصویر زیر قطعات بکار رفته در داخل یک سنسور تماسی نمایش داده شده است کنتاکت ھای ثابت و متحرک نمایش داده شده اند.
ھمانطور که در تصویر نشان داده شده دو نوع کنتاکت در سنسور های تماس وجود دارد.
کنتاکت ھای قطع شونده کنتاکت ھایی ھستند که در لحظه اول که ھیچ نیروی تحریک کننده ای به اھرم وارد نشده است کنتاکت ھا در حالت وصل (بسته) بوده ونیروی الکتریسیته را از خود عبور می دهند.
کنتاکت ھای وصل شونده کنتاکت ھایی هستند که در لحظه اول که هیچ نیروی تحریک کننده ای به اهرم آن ها وارد نشده در وضعیت قطع قرار داشته و نیروی الکتریسته را از خود عبور نمی دهد.
با تماس جسم خارجی به شاستی کنتاکت ھای شاستی الکتریسیته را از طریق کنتاکت ھای سنسور خود عبود داده و با قطع انرژی خارجی یا تماس جسم خارجی، الکتریسیته را نیز قطع می نماید و یا بالعکس وصل می نماید.
برای استفاده از ھرنوع سنسور تماسی بایستی نکات مربوط به نصب صحیح آن سنسورها را رعایت نمود این نکات به عنوان قوانین و اصول نصب سنسور در نظر گرفته شده است و در تصویر زیر نمایش داده شده.
:A دراین حالت سیستم اماده دریافت نیروی محرک خارجی بوده عکس العمل نشان داده توسط الکتریسته خواهد بود.
:B در این زاویه سنسور یک محدوده آزادی را برای برخورد جسم در نظر می گیرد تا جسم در مکان تحریک مناسب قرار گیرد. مانند نویز پذیری و ارتعاش
:C این موقعیت جسم به سنسور بطور کامل تکیه داده و رله ھای خروجی تغییر وضعیت از خود نشان می دهد NC-NO.
D : این میزان فاصله جهت پذیرش تحریک از جسم خارجی است.
:E این مسافت در میان دریافت تحریک جسم خارجی و رھا شدن سنسور به واسطه فنر و بازگشت و قرار گیری سنسور به موقعیت اماده باش است.
G: این مسافت (فاصله) برای آزادی عملکرد در نظر گرفته شده است
خروجی سنسور / ترانسدیوسر
کنتاکت های سنسور
ھمانطور که در تصویر نشان داده شده دو نوع کنتاکت در سنسور های تماس وجود دارد.
با تماس جسم خارجی به شاستی کنتاکت ھای شاستی الکتریسیته را از طریق کنتاکت ھای سنسور خود عبود داده و با قطع انرژی خارجی یا تماس جسم خارجی، الکتریسیته را نیز قطع می نماید و یا بالعکس وصل می نماید.
:A