نقش برق در زندگی روزمره انسان‌ها بر کسی پوشیده نیست، پس از اختراع برق تجهیزات و دستگاه‌های مختلفی در راستای توسعه و پیشرفت آن به وجود آمدند که حسگر یا سنسور یکی از آنها است. در دنیای مدرن امروزی حسگر یا سنسور نقش بسیار مهم و کلیدی دارد، در این مقاله از ترمودیجیت می‌خواهیم اطلاعات جامعی در رابطه با حسگر یا سنسور، انواع سنسور و کاربردهای آن در بخش‌های مختلفی در اختیارتان قرار دهیم.
حسگر یا سنسور چیست؟
حسگر یا سنسور قادر است تا کمیت‌های فیزیکی مانند فشار، دما، حرارت، رطوبت و غیره را اندازه‌گیری کنند. این حسگرها برای نشان دادن کمیت‌های فیزیکی باید آنها را به کمیت‌های الکتریکی پیوسته یا ناپیوسته تبدیل کنند که معمولا به صورت آنالوگ و دیجیتال نشان داده می‌شوند.
یک سنسور یا حسگر نه تنها یک دستگاه است بلکه به عنوان یک ماژول، ماشین یا سیستم فرعی شناخته می‌شود. هدف آن حس کردن اتفاقات و تغییرات محیط پیرامون و ارسال اطلاعات جع‌آوری شده به لوازم الکترونیکی مانند کامپیوتر است.
کارایی سنسور ها چگونه ارزیابی می‌شود؟
به طور کلی کارایی حسگر یا سنسور جمع آوری اطلاعات، داده‌ها و کمیت‌های فیزیکی محیط پیرامون است که برای نمایش آنها باید این داده‌های جمع آوری شده را به یک ولتاژ قابل اندازه‌گیری تبدیل کند تا بتواند آنها را نمایش دهند. این ولتاژ قابل اندازه‌گیری با توجه به کارایی و کاربرد حسگر یا سنسور متفاوت خواهد بود.
طبقه بندی سنسورها
کارشناسان سنسورها را بر اساس ویژگی‌هایی که دارند به چند دسته تقسیم کرده‌اند:
- در یک مدل طبقه‌بندی کارشناسان سنسورها را به دو دسته اکتیو و پسیو تقسیم می‌کنند.
- در مدل دیگر سنسورها را بر اساس نوع ابزار تشخیص استفاده شده در آن طبقه بندی می‌کنند. شیمیایی، بیولوژیکی، الکتریکی و غیره از رایج‌ترین نوع آنها هستند.
- نوع دیگر طبقه بندی سنسورها بر اساس ورودی و خروجی آنها است. ترموالکتریک، فوتوالکتریک، الکترومغناطیس و غیره از رایج‌ترین نوع این پدیده‌ها هستند.
- طبقه بندی نهایی هم بر اساس آنالوگ و دیجیتالی بودن آنها انجام می‌شود.
لیست انواع حسگر یا سنسورها
سنسور یا حسگر به دو نوع تماسی و غیرتماسی تبدیل می‌شود.
↫ سنسور تماسی
از این سنسورها برای سنجش دمای محیط استفاده می‌کنند و دمای خود سنسور هم به عنوان شاخص در نظر گرفته می‌شود.
↫ سنسور غیر تماسی
یکی از پرکاربردترین سنسورها از نوع غیر تماسی است، این سنسورها با نزدیک شده به جسم یا قطعه مورد نظر آن را شناسایی می‌کنند و فعال می‌شوند.
‣ سنسور القایی
یکی از ارزان‌ترین و پرکاربردترین سنسورها از نوع القایی و غیر تماسی است. این سنسور در مدل‌های القایی، دیجیتال، پالس، استوانه‌ای، مکعبی، U و آنالوگ تولید می‌شود در مقابل فلزات عکس‌العمل نشان می‌دهد. این سنسور قادر است تا فاصله بین قطعات، اندازه‌گیری ضخامت قطعات، جداسازی آنها، اندازه‌گیری سرعت و جهت چرخش آنها را مشخص کند.
‣ سنسور خازنی
یکی از پرکاربردترین سنسورها در بخش صنعتی از نوع سنسورهای خارنی هستند که غیر تماسی بوده و در مقابل فلزات و غیر فلزات عکس‌العمل نشان می‌دهند. این حسگر یا سنسور قادر است تا علاوه بر تشخیص اشیا، اجسام هادی را هم شناسایی کند. از این سنسور در کنترل سطح غلات، مایعات، مخازن پودر و غیره استفاده می‌کنند.
‣ سنسور دما RTD
مقاومت همه فلزات در اثر برخورد با حرارت تغییر می‌کند و این سنسور قادر است این تغییرات را اندازه‌گیری کند. سیگنال‌های خروجی این سنسورها خطی به صورت سیگنال مقاومتی به نمایش گذاشته می‌شود.
‣ سنسور دما ترمیستور
این سنسور نسبت به دما حساسیت بسیار بالایی دارد و به دو دسته PTC و NTC تبدیل می‌شود. در نوع PTC با افزایش دما مقاومت ترمیستور هم افزایش می‌یابد اما در نوع NTC با افزایش دما مقاومت آن کاهش خواهد یافت.
‣ سنسور دما ترموکوپل
یکی از سنسورهای اندازه‌گیری دما در صنعت است که از دو فلز غیر همجنس ساخته می‌شود. این سنسور قادر است اختلاف دما، فشار، حرارت و غیره را بین دو نقطه به یک جریان ولتاژی و قابل اندازه‌گیری تبدیل کند.
‣ سنسور رطوبت
همانطور که از نامش پیداست این سنسور می‌تواند میزان رطوبت هوا را اندازه‌گیری کند و بیشتر در محیط‌های حساس مانند استخر، گلخانه، مرغداری، کارگاه و غیره کاربرد دارد. سنسورهای رطوبتی خود به سه دسته تقسیم می‌شوند:
‣ سنسور رطوبت مقاومتی
این سنسورها از موادی با مقاومت بسیار کم ساخته می‌شوند.
‣ سنسور رطوبت حرارتی
در این سنسور مقاومت با تغییر رطوبت به طور قابل توجهی تغییر خواهد کرد.
‣ سنسور رطوبت خازنی
در این سنسورها میزان قدرت الکتریکی مواد دی الکتریک با افزایش یا کاهش رطوبت تغییر می‌کند.
‣ سنسور تشخیص رنگ
این سنسور در برابر بازتاب نور از سطوح مختلف عکس‌العمل نشان می‌دهد. اجسام مختلف طول موج‌های مشخصی را دریافت می‌کنند و بخشی از آنها را بازتاب می‌دهند که سنسور تشخیص رنگ از طول موج‌های بازیافتی برای آنالیز اطلاعات و داده‌ها استفاده می‌کند. در حال حاضر این سنسور در دو نوع آنالوگ و دیجیتال تولید می‌شود.
‣ سنسور تشخیص گاز
از این سنسور برای تشخیص گازهای اشتعال‌زا یا بخارهای مواد مختلف در بخش صنعتی استفاده می‌کنند این سنسورها گازها و بخار اشتعال‌زا و سمی را شناسایی کرده و سیگنال هشدار آن را صادر می‌کند.
‣ سنسور مغناطیسی
این سنسور از نوع سنسورهای مجاورتی است و نسبت به میدان مغناطیسی اطراف خود حساس بوده و واکنش نشان می‌دهد. این سنسورها از آهنربای واقعی و الکتریکی ساخته می‌شوند و غیر تماسی هستند و برای ردیابی موقعیت، قطب نما و امور نظامی از آن استفاده می‌کنند.
‣ سنسور اولتراسونیک
این سنسور به نوع مافوق صورت هم شناخته می‌شود زیرا امواج اولتراسونیک از محدوده شنوایی انسان خارج هستند و برای موج‌های الاستیکی با فرکانس بالای 20 کیلو هرتز از آن استفاده می‌کنند. این امواج بعد از برخورد با یک مانع به سمت سنسور منعکس می‌شوند و بدین ترتیب حسگر می‌تواند این امواج را اندازه‌گیری کند.
سنسورهای اولتراسونیک در دو نوع آنالوگ و دیجیتال تولید می‌شوند و به صورت پالسی عمل می‌کنند.
همچنین از دیگر سنسورها می‌توان به سنسور مادون قرمز، سنسور نوری، حسگر لمسی، حسگر روشنایی، سنسور صدا، سنسور موقعیت و غیره اشاره کرد.
کاربردهای مختلف حسگرها در صنایع مختلف
سنسور یا حسگر با توجه به انواع مختلفی که دارند در بخش‌های بسیاری می‌توان از آنها استفاده کرد:
| کاربرد | نوع سنسور یا حسگر |
| کنترل سطح مخازن | نوری و خازنی |
| تشخیص پارگی | نوری |
| کنترل انحراف پارچه | نوری و خازنی |
| اندازه‌گیری سرعت | القایی و خازنی |
| اندازه‌گیری فاصله قطعه | القایی آنالوگ |
| کنترل حرکت پارچه | نوری و خازنی |
| شمارش تولید | القایی، خازنی و نوری |
مزایا حسگر یا سنسورها
هر یک از سنسورها با توجه به ساختاری که دارند ممکن است دارای مزایایی باشند که در میزان استفاده از قطعه تاثیرگذار است. از مزایای این حسگرها می‌توان به موراد زیر اشاره کرد:
- حسگرهای تشخیص رنگ بدون توجه به نور محیط فقط خطوط شناخته شده را دنبال می‌کنند.
- حسگرهای اولتراسونیک بر حسب سانتی‌متر و به صورت دقیق اندازه‌گیری می‌کنند.
- سنسورها دقت و سرعت بالایی در اندازه‌گیری دارند.
- خروجی آنها معمولا رله باز، بسته، چنج آور و غیره هستند.
- از قطعات مکانیکی با عمر و دوام بالایی استفاده شده است.
سنسور یا حسگر قادر است چه پارامترهایی را اندازه‌گیری کند؟
حسگرها می‌توانند پارامترهای مختلفی از جمله دما، فشار، نور، حرارت، صدا، شتاب، موج ضربه، موقعیت، فشار فیزیکی و حرکتی، لرزش، رطوبت، فشار اتمسفر، گرد و غبار و غیره را اندازه‌گیری کنند.
انتخاب یک سنسور با کیفیت از ترمودیجیت
در نهایت برای انتخاب یک سنسور خوب باید توجه داشت باشید که خروجی آن بی نویز باشد و بهتر است از یک فروشگاه معتبر سنسور را خریداری کنید تا علاوه بر ضمانت سلامت کالا، محصول مورد نظر دارای گارانتی باشد. کیفیت مواد اولیه استفاده شده در ساخت سنسور می‌تواند بر دوام و ماندگاری آن تاثیرگذار باشد پس به هیچ عنوان از برندهای متفرقه خرید نکنید.
⁐ سوالات متداول درباره حسگر یا سنسورها و انتخاب آن ⁐
1- آیا در صنایع پزشکی هم از سنسورها استفاده می‌کنند؟
سنسورها به دلیل ویژگی‌های بسیاری که دارند در صنایع مختلفی از آنها استفاده می‌کنند که صنعت پزشکی هم یکی از این بخش‌ها است.
2- کالیبراسیون به چه معناست، آیا این عمل روی بازده سنسور تاثیرگذار است؟
کالیبراسیون مجموعه‌ای از تنظیمات است که روی یک سنسور انجام می‌شود تا آن دستگاه بدون خطا و دقیق عمل کند.