sensors حسگر، سنسور

سنسورها بسیارگسترده و گوناگون هستند و هر کدام وظیفه ای دارند

صفحه نخست »  الکترونیک »  حسگر

Sensors سنسورها
حسگرها (سنسورها) گونه‌ای مبدل هستند. بعضی از حسگرها به تنهایی قابل استفاده اند و برای خواندن آنهااحتیاجی به وسایل جانبی دیگری نیست، مانند دماسنج جیوه ای.دستهٔ دیگر برای استفاده باید با وسایل دیگری همراه باشند مثل ترموکوپل.بیشتر حسگرها الکتریکی یا الکترونیکی هستند که انواع الکتریکی از دقت پایین تری برخوردارند. البته انواع دیگری نیز موجود است. حسگرها در زندگی روزمره ما به صورت فراوان مورد استفاده قرار می‌گیرند، مواردی که شامل خودرو، ماشین‌های صنعتی، تجهیزات فضائی و حتی دارویی می‌شود. پیشرفت فنی باعث شده تا انواع مختلف و گوناگونی از حسگرها با حساسیت های بالا ساخته شوند.
سنسورها بسیارگسنرده و گوناگون هستند و هر کدام وظیفه ای دارند.

در اینجا برای نمونه به بررسی یکی از سنسورها می پردازیم:
حسگر مجاورتی (Proximity Sensor):
یک حسگر مجاورتی (Proximity Sensor) نوعی از حسگر هاست که قادر به تشخیص وجود اجسام نزدیک بدون هیچ گونه تماس فیزیکی است. یک حسگر مجاورتی اغلب یک میدان الکترومغناطیسی یا الکترواستاتیکی و یا پرتویی از تشعشعات الکترومغناطیسی (به عنوان مثال، پرتو مادون قرمز) را از خود منتشر می‌کند و به دنبال تغییرات در محیط یا سیگنال‌های برگشتی می ماند.
شی در حال حس شدن اغلب به عنوان هدف حسگر (Sensor Target) شناخته می شود. هدف‌های مختلف نیاز به حسگرهای مختلفی دارند. به عنوان مثال برای یک هدف پلاستیکی یک حسگر خازنی یا فوتوالکتریک می تواند مناسب باشد. برای اهداف فلزی از حسگرهای القایی استفاده می شود. بیشترین فاصله ای را که حسگر میتواند تشخیص دهد دامنه نامی(Nominal Range) می نامند.
بعضی از حسگرها دارای ویژگی تنظیم دامنه نامی یا وسیله ای هستند که بتواند فاصله تشخیص درجه بندی شده ای را گزارش دهند. حسگرهای مجاورتی می توانند قابلیت اطمینان بالا و طول عمر کارکرد زیادی داشته باشند این امر به دلیل عدم وجود قسمت‌های مکانیکی و تماس فیزیکی بین حسگر و شی حس شده می باشد.
سنسورهای مجاورتی همچنین در مانیتور کردن لرزش ماشین جهت اندازه گیری لرزش در فاصله بین میل لنگ و یاتاقان‌ها مورد استفاده قرار می گیرند. این امر در توربین‌های بخار بزرگ، کمپرسورها، و موتورهایی که از یاتاقان‌های نوع آستینِی (sleeve-type bearings) بسیار متداول است.
حسگر هایی که برای کار در یک فاصله بسیار کم ساخته می شوند اغلب به عنوان کلیدهای لمسی استفاده می شوند.
حسگرهای مجاورتی دارای دو بخش هستند و زمانی که دو قسمت از هم دور می شوند سیگنالی فعال می شود.
یک حسگر مجاورتی می تواند در سیستم‌های امنیتی نیز مورد استفاده قرار گیرد، مثلاً زمانی که یک پنجره باز می‌شود سیستم اخطار آن فعال شود.
انواع حسگرهای مجاورتی:
حسگرهای مجاورتی القایی
حسگرهای مجاورتی خازنی
حسگرهای مجاورتی مافوق صوت

برخی از کاربردها
حسگرهای مجاورتی القایی:
(به انگلیسی: Inductive Proximity Sensors) این حسگرها دارای یک نوسان ساز هستند که یک میدان الکترومغناطیسی با فرکانس بالا تولید می کنند، این میدان توسط یک سیم پیچ که در نزدیکی سطح خارجی حسگر قرار داده می شود، تولید می گردد. هنگامی که شی وارد میدان الکترومغناطیسی می شود، جریان‌های ادی درون شی افزایش پیدا می کند، این جریان‌ها نوعی میدان الکترومغناطیسی تولید می کنند که در جهت خلاف میدان خود حسگر هستند، لذا دامنه سیگنال نوسان ساز کاهش می یابد. مدار تریگر این کاهش دامنه را تشخیص داده و سیگنال خروجی حسگر تغییر می کند.

حسگرهای مجاورتی خازنی:
(به انگلیسی: Capacitive Proximity Sensors) حسگرهای مجاورتی خازنی بسیار شبیه به حسگرهای نوع القایی هستند با این تفاوت که به جای ایجاد میدان الکترومغناطیسی میدان الکترواستاتیکی تولید می کنند. این نوع حسگرها علاوه بر اجسام فلزی قادر به حس اجسام غیر فلزی مانند کاغذ، شیشه، مایعات و پارچه نیز هستند. هنگامی که شی مورد نظر نزدیک سطح حساس حسگر می‌شود درون میدان الکترواستاتیکی ناشی از دو الکترود حسگر وارد می‌شود و ظرفیت خازن را تغییر میدهد. سپس نوسانساز شروع به نوسان می کند، مدار تریگر دامنهٔ سیگنال نوسان ساز را می خواند و زمانی که به یک مقدار معینی می رسد خروجی حسگر تغییر می‌کند و با دور شدن شی مقدار دامنه کاهش یافته و خروجی به حالت اول بر می گردد.
یک کاربرد حسگرهای مجاورتی خازنی این است که می توان از آن در تشخیص سطح آب در بشکه‌ها استفاده کرد، به این ترتیب که چون مقدار ثابت دی الکتریک آب بیشتر از پلاستیک است لذا حسگر می تواند از درون پلاستیک آب را تشخیص دهد.

حسگرهای مجاورتی مافوق صوت:
(به انگلیسی: Ultrasound Proximity Sensors) حسگرهای مجاورتی مافوق صوت از یک مبدل برای فرستادن و دریافت سیگنال‌های صوتی با فرکانس بالا استفاده می کنند. زمانی که شی وارد محیط می‌شود سیگنال صدا به خود حسگر برگشت داده می‌شود و خروجی سیستم متناسب با آن تغییر می کند. معمولاً یک صفحه پیزوالکتریکی درون حسگر قرار داده می‌شود که می تواند پالس‌های فرکانس بالا را بفرستد و دریافت کند. یک ولتاژ فرکانس بالا به دیسک اعمال می شود، که دیسک را وادار به نوسان با همان فرکانس می کند، لذا دیسک موج‌های صوتی فرکانس بالا تولید می کند. زمانی که پالس‌های فرستاده شده به یک شی برخورد کند بازتاب هایی از شی به حسگر می رسد. طول پالس‌های برگشتی توسط مبدل محاسبه می شود، و زمانی که به مقدار از پیش تعیین شده برسد خروجی حسگر تغییر می کند.

برخی از کاربردها: در بعضی از اتومبیل‌ها برای تشخیص فاصله اتومبیل با اشیاء هنگام پارک کردن از حسگرهای مجاورتی استفاده می کنند.
سیستم گرما زمین برای تشخیص مجاورت به زمین در سیستم‌های امنیتی هوانوردی.
اندازه گیری موقعیت و لرزش میل لنگ‌های چرخشی در ماشین ها.
تشخیص پارگی صفحات در سیستم هایی که دارای صفحه هستند.
توپخانه‌های ضد موشک
تلفن‌های همراه
ترن‌های هوایی