Sensorët janë pajisje komplekse që përdoren shpesh për të zbuluar dhe për t'iu përgjigjur sinjaleve elektrike ose optike. Pajisja konverton një parametër fizik (temperatura, presioni i gjakut, lagështia, shpejtësia) në një sinjal që mund të matet nga pajisja.
Klasifikimi i sensorëve në këtë rast mund të jetë i ndryshëm. Ekzistojnë disa parametra bazë për shpërndarjen e pajisjeve matëse, të cilat do të diskutohen më tej. Në thelb, kjo ndarje është për shkak të veprimit të forcave të ndryshme.
Kjo është e lehtë për t'u shpjeguar duke përdorur matjen e temperaturës si shembull. Mërkuri në një termometër qelqi zgjeron dhe ngjesh lëngun për të kthyer temperaturën e matur, e cila mund të lexohet nga një vëzhgues nga një tub qelqi i kalibruar.
Kriteret e përzgjedhjes
Ka disa veçori që duhen marrë parasysh kur klasifikoni një sensor. Ato janë renditur më poshtë:
- Saktësi.
- Kushtet mjedisore - zakonisht sensorët kanë kufizime në temperaturë, lagështi.
- Sfera - kufimatjet e sensorit.
- Kalibrimi - kërkohet për shumicën e instrumenteve matëse pasi leximet ndryshojnë me kalimin e kohës.
- Kosto.
- Përsëritshmëria - Leximet e ndryshueshme maten në mënyrë të përsëritur në të njëjtin mjedis.
Shpërndarja sipas kategorisë
Klasifikimet e sensorëve ndahen në kategoritë e mëposhtme:
- Numri kryesor i hyrjes së parametrave.
- Parimet e transduksionit (duke përdorur efekte fizike dhe kimike).
- Material dhe teknologji.
- Destinacioni.
Parimi i transduksionit është një kriter themelor i ndjekur për mbledhjen efektive të informacionit. Në mënyrë tipike, kriteret logjistike zgjidhen nga ekipi i zhvillimit.
Klasifikimi i sensorëve në bazë të vetive shpërndahet si më poshtë:
- Temperatura: termistorë, termoçift, termometra rezistent, mikroqarqe.
- Presioni: Fibra optike, vakum, Matësit fleksibël të lëngjeve, LVDT, Elektronikë.
- Rrjedha: elektromagnetike, presioni diferencial, zhvendosja e pozicionit, masa termike.
- Sensorë niveli: presion diferencial, radio frekuencë ultrasonike, radar, zhvendosje termike.
- Afërsia dhe zhvendosja: LVDT, fotovoltaik, kapacitiv, magnetik, tejzanor.
- Biosensorë: pasqyrë rezonante, elektrokimike, rezonancë plazmonike sipërfaqësore, potenciometrikë të adresueshëm me dritë.
- Imazhi: CCD, CMOS.
- Gaz dhe kimi: gjysmëpërçues, infra të kuqe, përçueshmëri, elektrokimik.
- Nxitimi: xhiroskopë, akselerometra.
- Të tjera: sensori i lagështisë, sensori i shpejtësisë, masa, sensori i animit, forca, viskoziteti.
Ky është një grup i madh nënseksionesh. Vlen të përmendet se me zbulimin e teknologjive të reja, seksionet plotësohen vazhdimisht.
Caktimi i klasifikimit të sensorit bazuar në drejtimin e përdorimit:
- Kontrolli, matja dhe automatizimi i procesit të prodhimit.
- Përdorim joindustrial: aviacion, pajisje mjekësore, automobila, elektronikë të konsumit.
Sensorët mund të klasifikohen sipas kërkesave të fuqisë:
- Sensor aktiv - pajisje që kërkojnë energji. Për shembull, LiDAR (zbulimi i dritës dhe zbuluesi i rrezes), qeliza fotopërçuese.
- Sensor pasiv - sensorë që nuk kërkojnë energji. Për shembull, radiometrat, fotografia filmike.
Këto dy seksione përfshijnë të gjitha pajisjet e njohura për shkencën.
Në aplikacionet aktuale, caktimi i klasifikimit të sensorëve mund të grupohet si më poshtë:
- Akselerometrat - bazuar në teknologjinë e sensorëve mikroelektromekanikë. Ato përdoren për të monitoruar pacientët që ndezin stimuluesin kardiak. dhe dinamika e automjetit.
- Biosensors - bazuar në teknologjinë elektrokimike. Përdoret për të testuar ushqimin, pajisjet mjekësore, ujin dhe zbulimin e patogjenëve të rrezikshëm biologjik.
- Sensorë imazhi - bazuar në teknologjinë CMOS. Ato përdoren në elektronikën e konsumit, biometrikën, monitorimin e trafikuttrafiku dhe siguria, si dhe imazhet kompjuterike.
- Detektorë lëvizjeje - bazuar në teknologjitë infra të kuqe, ultrasonike dhe mikrovalë/radar. Përdoret në lojëra video dhe simulime, aktivizimin e dritës dhe zbulimin e sigurisë.
Llojet e sensorëve
Ka gjithashtu një grup kryesor. Ai është i ndarë në gjashtë fusha kryesore:
- Temperatura.
- Infrared.
- Ultraviolet.
- Sensor.
- Afrimi, lëvizja.
- Ultratinguj.
Çdo grup mund të përfshijë nënseksione, nëse teknologjia përdoret qoftë edhe pjesërisht si pjesë e një pajisjeje të caktuar.
1. Sensorët e temperaturës
Ky është një nga grupet kryesore. Klasifikimi i sensorëve të temperaturës bashkon të gjitha pajisjet që kanë aftësinë për të vlerësuar parametrat bazuar në ngrohjen ose ftohjen e një lloji të caktuar të substancës ose materialit.
Kjo pajisje mbledh informacionin e temperaturës nga një burim dhe e konverton atë në një formë që pajisjet e tjera ose njerëzit mund ta kuptojnë. Ilustrimi më i mirë i një sensori të temperaturës është merkuri në një termometër xhami. Mërkuri në xhami zgjerohet dhe tkurret me ndryshimet e temperaturës. Temperatura e jashtme është elementi fillestar për matjen e treguesit. Pozicioni i merkurit vëzhgohet nga shikuesi për të matur parametrin. Ekzistojnë dy lloje kryesore të sensorëve të temperaturës:
- Sensorët e kontaktit. Ky lloj pajisjeje kërkon kontakt të drejtpërdrejtë fizik me objektin ose transportuesin. Ata janë në kontrolltemperatura e lëndëve të ngurta, lëngjeve dhe gazeve në një gamë të gjerë temperaturash.
- Sensorë afërsisë. Ky lloj sensori nuk kërkon ndonjë kontakt fizik me objektin ose mediumin e matur. Ata kontrollojnë solidet dhe lëngjet jo-reflektuese, por janë të padobishme për gazrat për shkak të transparencës së tyre natyrore. Këto instrumente përdorin ligjin e Planck-ut për të matur temperaturën. Ky ligj ka të bëjë me nxehtësinë e emetuar nga burimi për të matur standardin.
Punoni me pajisje të ndryshme
Parimi i funksionimit dhe klasifikimi i sensorëve të temperaturës ndahet në përdorimin e teknologjisë në lloje të tjera të pajisjeve. Këto mund të jenë tabela në një makinë dhe njësi të veçanta prodhimi në një dyqan industrial.
- Termoçift - modulet janë bërë nga dy tela (secila - nga lidhje ose metale të ndryshme homogjene), të cilat formojnë një tranzicion matës duke u lidhur në njërin skaj. Kjo njësi matës është e hapur për elementët e studiuar. Fundi tjetër i telit përfundon me një pajisje matëse ku formohet një kryqëzim referencë. Rryma rrjedh nëpër qark sepse temperaturat e dy kryqëzimeve janë të ndryshme. Tensioni i milivoltit që rezulton matet për të përcaktuar temperaturën në kryqëzim.
- Detektorët e temperaturës së rezistencës (RTD) janë lloje të termistorëve që janë bërë për të matur rezistencën elektrike kur ndryshon temperatura. Ato janë më të shtrenjta se çdo pajisje tjetër për zbulimin e temperaturës.
- Termistorë. Ata janë një lloj tjetër i rezistencës termike në të cilën një i madhNdryshimi në rezistencë është proporcional me një ndryshim të vogël në temperaturë.
2. Sensori IR
Kjo pajisje lëshon ose zbulon rrezatim infra të kuqe për të zbuluar një fazë specifike në mjedis. Si rregull, rrezatimi termik emetohet nga të gjitha objektet në spektrin infra të kuq. Ky sensor zbulon llojin e burimit që nuk është i dukshëm për syrin e njeriut.
Ideja bazë është përdorimi i LED-ve infra të kuqe për të transmetuar valët e dritës në një objekt. Një diodë tjetër IR e të njëjtit lloj duhet të përdoret për të zbuluar valën e reflektuar nga objekti.
Parimi i funksionimit
Klasifikimi i sensorëve në sistemin e automatizimit në këtë drejtim është i zakonshëm. Kjo për faktin se teknologjia bën të mundur përdorimin e mjeteve shtesë për vlerësimin e parametrave të jashtëm. Kur një marrës infra të kuqe është i ekspozuar ndaj dritës infra të kuqe, një ndryshim tensioni zhvillohet nëpër tela. Vetitë elektrike të komponentëve të sensorit IR mund të përdoren për të matur distancën nga një objekt. Kur një marrës infra të kuqe ekspozohet ndaj dritës, ndodh një ndryshim potencial në telat.
Ku zbatohet:
- Termografia: Sipas ligjit të rrezatimit të objekteve, është e mundur të vëzhgosh mjedisin me ose pa dritë të dukshme duke përdorur këtë teknologji.
- Ngrohje: Infrakuqe mund të përdoret për të gatuar dhe ringrohur ushqimin. Ata mund të heqin akullin nga krahët e avionit. Konvertuesit janë të njohur në industrifusha të tilla si printimi, formimi i plastikës dhe saldimi me polimer.
- Spectroskopia: Kjo teknikë përdoret për të identifikuar molekulat duke analizuar lidhjet përbërëse. Teknologjia përdor rrezatimin e dritës për të studiuar përbërjet organike.
- Meteorologjia: matja e lartësisë së reve, llogaritja e temperaturës së tokës dhe sipërfaqes është e mundur nëse satelitët meteorologjikë janë të pajisur me radiometra skanues.
- Fotobiomodulimi: përdoret për kimioterapi në pacientët me kancer. Përveç kësaj, teknologjia po përdoret për të trajtuar virusin herpes.
- Klimatologji: monitorimi i shkëmbimit të energjisë midis atmosferës dhe tokës.
- Komunikimi: Një lazer infra të kuqe siguron dritë për komunikimin me fibra optike. Këto emetime përdoren gjithashtu për komunikim në distancë të shkurtër midis pajisjeve periferike celulare dhe kompjuterit.
3. Sensori UV
Këta sensorë matin intensitetin ose fuqinë e rrezatimit ultravjollcë të rënë. Një formë e rrezatimit elektromagnetik ka një gjatësi vale më të madhe se rrezet X, por është ende më e shkurtër se rrezatimi i dukshëm.
Një material aktiv i njohur si diamant polikristalor përdoret për të matur në mënyrë të besueshme rrezet ultravjollcë. Instrumentet mund të zbulojnë ndikime të ndryshme mjedisore.
Kriteret e zgjedhjes së pajisjes:
- Gapa e gjatësisë së valës në nanometra (nm) që mund të zbulohet nga sensorët ultravjollcë.
- Temperatura e funksionimit.
- Saktësi.
- Pesha.
- Ragafuqi.
Parimi i funksionimit
Një sensor ultravjollcë merr një lloj sinjali energjie dhe transmeton një lloj tjetër sinjali. Për të vëzhguar dhe regjistruar këto rryma dalëse, ato dërgohen në një matës elektrik. Për të krijuar grafikë dhe raporte, leximet transferohen në një konvertues analog në dixhital (ADC) dhe më pas në një kompjuter me softuer.
Përdoret në pajisjet e mëposhtme:
- Fototubat UV janë sensorë të ndjeshëm ndaj rrezatimit që monitorojnë trajtimin e ajrit UV, trajtimin e ujit UV dhe ekspozimin diellor.
- Sensorë drite - matin intensitetin e rrezes së përplasjes.
- Sensorët e spektrit UV janë pajisje të lidhura me ngarkesë (CCD) që përdoren në imazhet laboratorike.
- detektorë të dritës UV.
- Detektorë mikrobicid UV.
- Sensorë fotostabiliteti.
4. Sensori i prekjes
Ky është një tjetër grup i madh pajisjesh. Klasifikimi i sensorëve të presionit përdoret për të vlerësuar parametrat e jashtëm përgjegjës për shfaqjen e karakteristikave shtesë nën veprimin e një objekti ose lënde të caktuar.
Sensori i prekjes vepron si një rezistencë e ndryshueshme sipas vendit ku është lidhur.
Sensori i prekjes përbëhet nga:
- Një material plotësisht përçues si bakri.
- Material i ndërmjetëm i izoluar si shkuma ose plastika.
- Material pjesërisht përçues.
Në të njëjtën kohë, nuk ka ndarje strikte. Klasifikimi i sensorëve të presionit përcaktohet duke zgjedhur një sensor specifik, i cili vlerëson tensionin e daljes brenda ose jashtë objektit në studim.
Parimi i funksionimit
Materiali pjesërisht përçues kundërshton rrjedhën e rrymës. Parimi i koduesit linear është se rrjedha e rrymës konsiderohet të jetë më e kundërt kur gjatësia e materialit nëpër të cilin duhet të kalojë rryma është më e madhe. Si rezultat, rezistenca e materialit ndryshon duke ndryshuar pozicionin në të cilin ai bie në kontakt me një objekt plotësisht përçues.
Klasifikimi i sensorëve të automatizimit bazohet tërësisht në parimin e përshkruar. Këtu përfshihen burime shtesë në formën e softuerit të zhvilluar posaçërisht. Në mënyrë tipike, softueri shoqërohet me sensorë me prekje. Pajisjet mund të kujtojnë "prekjen e fundit" kur sensori është i çaktivizuar. Ata mund të regjistrojnë "prekjen e parë" sapo sensori të aktivizohet dhe të kuptojnë të gjitha kuptimet që lidhen me të. Ky veprim është i ngjashëm me lëvizjen e miut të kompjuterit në skajin tjetër të tastierës së miut për të lëvizur kursorin në anën e largët të ekranit.
5. Sensori i afërsisë
Gjithnjë e më shumë, automjetet moderne e përdorin këtë teknologji. Klasifikimi i sensorëve elektrikë që përdorin modulet e dritës dhe sensorëve po fiton popullaritet me prodhuesit e automobilave.
Sensori i afërsisë zbulon praninë e objekteve që janë pothuajse pa asnjëpikat e kontaktit. Meqenëse nuk ka kontakt ndërmjet moduleve dhe objektit të perceptuar dhe asnjë pjesë mekanike, këto pajisje kanë një jetë të gjatë shërbimi dhe besueshmëri të lartë.
Lloje të ndryshme të sensorëve të afërsisë:
- Sensorë induktiv të afërsisë.
- Sensorë kapacitiv të afërsisë.
- Sensorë tejzanor të afërsisë.
- sensorë fotoelektrikë.
- sensorët e sallës.
Parimi i funksionimit
Sensori i afërsisë lëshon një fushë elektromagnetike ose elektrostatike ose një rreze rrezatimi elektromagnetik (si p.sh. infra të kuqe) dhe pret për një sinjal përgjigjeje ose ndryshime në fushë. Objekti që zbulohet njihet si objektivi i modulit të regjistrimit.
Klasifikimi i sensorëve sipas parimit të funksionimit dhe qëllimit do të jetë si më poshtë:
- Pajisjet induktive: ka një oshilator në hyrje që ndryshon rezistencën e humbjes me afërsinë e një mediumi elektrik përçues. Këto pajisje preferohen për objekte metalike.
- Sensorët e afërsisë kapacitore: Këta konvertojnë ndryshimin në kapacitetin elektrostatik midis elektrodave të zbulimit dhe tokës. Kjo ndodh kur i afroheni një objekti afër me një ndryshim në frekuencën e lëkundjes. Për të zbuluar një objekt afër, frekuenca e lëkundjes shndërrohet në një tension DC, i cili krahasohet me një prag të paracaktuar. Këto pajisje janë të preferuara për objektet plastike.
Klasifikimi i pajisjeve matëse dhe sensorëve nuk kufizohet në përshkrimin dhe parametrat e mësipërm. Me ardhjenLlojet e reja të instrumenteve matëse, grupi total është në rritje. Janë miratuar përkufizime të ndryshme për të dalluar sensorët dhe transduktorët. Sensorët mund të përkufizohen si një element që ndjen energjinë në mënyrë që të prodhojë një variant në të njëjtën ose një formë të ndryshme të energjisë. Sensori konverton vlerën e matur në sinjalin e dëshiruar të daljes duke përdorur parimin e konvertimit.
Bazuar në sinjalet e marra dhe të krijuara, parimi mund të ndahet në grupet e mëposhtme: elektrike, mekanike, termike, kimike, rrezatuese dhe magnetike.
6. Sensorët tejzanor
Sensori tejzanor përdoret për të zbuluar praninë e një objekti. Kjo arrihet duke emetuar valë tejzanor nga koka e pajisjes dhe më pas duke marrë sinjalin ultrasonik të reflektuar nga objekti përkatës. Kjo ndihmon në zbulimin e pozicionit, pranisë dhe lëvizjes së objekteve.
Për shkak se sensorët tejzanor mbështeten në zë dhe jo në dritë për zbulimin, ato përdoren gjerësisht në matjen e nivelit të ujit, procedurat e skanimit mjekësor dhe në industrinë e automobilave. Valët tejzanor mund të zbulojnë objekte të padukshme si transparenca, shishe qelqi, shishe plastike dhe fletë xhami me sensorët e tyre reflektues.
Parimi i funksionimit
Klasifikimi i sensorëve induktivë bazohet në qëllimin e përdorimit të tyre. Këtu është e rëndësishme të merren parasysh vetitë fizike dhe kimike të objekteve. Lëvizja e valëve tejzanor ndryshon në varësi të formës dhe llojit të mediumit. Për shembull, valët ultrasonike udhëtojnë drejt përmes një mediumi homogjen dhe reflektohen dhe transmetohen përsëri në kufirin midis mediave të ndryshme. Trupi i njeriut në ajër shkakton reflektim të rëndësishëm dhe mund të zbulohet lehtësisht.
Teknologjia përdor parimet e mëposhtme:
- Multiorefleksion. Reflektimi i shumëfishtë ndodh kur valët reflektohen më shumë se një herë midis sensorit dhe objektivit.
- Zona kufizuese. Distanca minimale e sensorit dhe distanca maksimale e sensorit mund të rregullohen. Kjo quhet zona kufitare.
- Zona e zbulimit. Ky është intervali midis sipërfaqes së kokës së sensorit dhe distancës minimale të zbulimit të marrë duke rregulluar distancën e skanimit.
Pajisjet e pajisura me këtë teknologji mund të skanojnë lloje të ndryshme objektesh. Burimet tejzanor përdoren në mënyrë aktive në krijimin e automjeteve.
