سنسور

سنسور
سنسور

سنسور چیست و چه کاربردی دارد ؟

كلمه سنسور هنور هم فاقد يك تعريف دقيق است همچنانكه عباراتي ازقبيل پروپ – بعدسنج يا ترانسديوسر مدتها چنين بوده‌اند. كلمه سنسور يك عبارت تخصصي است كه ازكلمه لاتين sensorium به معني توانايي "حس كردن"يا sensus به معني "حس" برگرفته شده است پس از آشنايي با مفهوم سنسور، تاكيد كردن بر تشابه بين سنسورهاي تكنيكي و اندام هاي حس انساني واضح به نظر مي‌رسد، با وجود اين ايده سنسور فراتر ازاين تشابه حركت نموده و يك كلمه مترادف همه جانبه براي حس كردن ؛تبديل و ثبت مقاديراندازه گيري شده به حساب مي‌آيد.
يك سنسور هركميت فيزيكي معين را كه بايد اندازه گيري شود، به شكل يك كميت الكتريكي تبديل مي‌كند (تغيير مي‌دهد) تا پردازش شود يا بصورت الكترونيكي انتقال داده شود. در واقع در صنعت برق سنسور المان حس کننده ای است که کمیت های فیزیکی مانند فشار، رطوبت، حرارت، دما و ... را به کمیت های الکتریکی پیوسته (آنالوگ) و یا غیر پیوسته (دیجیتال)تبدیل می کند. این سنسورها در انواع دستگاه های اندازه گیری ، سیستم های کنترل آنالوگ و دیجیتال مانند PLC مورد استفاده قرار می گیرند .عملکرد سنسورها و قابلیت اتصال آن ها به دستگاه های مختلف از جمله PLC باعث شده است که سنسورها بخشی از اجزای جدانشدنی سیستم های کنترل اتوماتیک باشند. سنسورها اطلاعات مختلف از وضعیت اجزای متحرک سیستم را به واحد کنترل ارسال نموده و باعث تغییر وضعیت عملکرد دستگاه ها می شوند .
تفاوت واقعي بين ابزارهاي اندازه گيري كلاسيك وسنسورها، درمرحله آماده‌سازي و پردازش سيگنال‌هاي الكتريكي است يك سنسور خوب بايد مشخصات زيررا داشته باشد:
• حساسيت كافي
• درجه بالاي دقت و اندازه گیری
• گستره ديناميكي خوب
• عدم حساسيت به تداخل و تاثيرات محيطي
• جايگزيني بدون مشكل
سنسور ها را معمولا به دو دسته تماسی و غیر تماسی تقسیم می کنند :
سنسورهای تماسی با نزدیک شدن یک قطعه وجود آن را حس کرده و فعال می شوند و می توانند باعث جذب یک رله ،کنتاکتور و یا ارسال سیگنال الکتریکی به ورودی یک سیستم گردد.
سنسورهای غیر تماسی در اتصالات مختلف محرک‌ها مخصوصا در عوامل نهایی یافت می‌شوند و به دو بخش سنسورهای تشخیص تماس و سنسورهای نیرو- فشار قابل تفکیک‌اند.
مزایای سنسورهای بدون تماس
• سرعت سوئیچینگ زیاد : سنسورها در مقایسه با کلید های مکانیکی از سرعت سوئیچینگ بالایی برخوردارند، به طوری که برخی از آن ها (سنسورالقایی سرعت) با سرعت سوئیچینگ تا 25KHz کار می کنند.
• طول عمر زیاد : به دلیل نداشتن کنتاکت مکانیکی و عدم نفوذ آب ، روغن ، گرد و غبار و ... دارای طول عمر زیادی هستند .
• عدم نیاز به نیرو وفشار : با توجه به عملکرد سنسور هنگام نزدیک شدن قطعه، به نیرو وفشار زیادی نیاز نیست .
• قابل استفاده در محیط های مختلف با شرایط سخت کاری ( محیط های با فشار زیاد ، دمای بالا، اسیدی ، روغنی، ضد آب و ... .
• عدم ایجاد نویز در هنگام سوئیچینگ : به دلیل استفاده از نیمه هادی ها در طبقه خروجی ، نویز های مزاحم ایجاد نمی شود
انواع سنسورها از نظر خروجی :
• خروجی NO : در هنگام عمل از خالت قطع به وصل در می آید
• خروجی NC : در هنگام عمل از حالت وصل به حالت قطع در می آید
• خروجی مکمل : ترکیبی از یک سنسور NO و NC می باشد و در هنگام عمل یک تیغه آن وصل و یک تیغه دیگر آن به حالت قطع در می اید
• خروجی آنالوگ : خروجی آن به صورت یک ولتاژ پیوسته بوده و عملکرد آن ، تابع فاصله قطعه از سنسور می باشد
مدل های سنسور از نظر تابع خروجی :
• دوسیمه (AC,DC,NAMUR)
• سه سیمه (PNP,NPN)
• چهار سیمه (PNP,NPN)
انواع سنسورها :
• سنسور های القایی
• سنسورهای خازنی
• سنسورهای مغناطیسی
• سنسور های نوری
• سنسور التراسونیک
• سنسورهای تشخیص فاصله
• سنسورهای شیب
• RFID و بارکد خوان

سنسورها در شکل های ظاهری استوانه ای ، مکعبی واسلاتی (U شکل) و حلقه ای تولید می گردند و به صورت سیم دار و یا سوکتی هستند

کاربرد سنسورها
• شمارش تولید: سنسورهای القائی، خازنی و نوری
• کنترل حرکت پارچه و ...: سنسور نوری و خازنی
• کنترل سطح : سنسور نوری و خازنی و التراسونیک
• تشخیص پارگی ورق: سنسور نوری
• کنترل انحراف پارچه: سنسور نوری و خازنی
• کنترل تردد: سنسور نوری
• اندازه گیری سرعت: سنسور القائی و خازنی
• اندازه گیری فاصله قطعه: سنسور القائی آنالوگ
• و ...

لازم به ذکر است که در این مقاله تنها از سنسور های به کار رفته شده در سیستم های کنترل و اتوماسیون برق صنعتی نام برده شده است و رنج تولید سنسور یا حسگر های مورد استفاده بسیار گسترده تر از موارد ذکر شده می باشد .

آماري در مورد سنسورها :
علي رغم آگاهي گسترده در رابطه با اهميت سنسوربه عنوان يكي از عناصر كليدي در فرايند اتوماسيون ؛ كسب اطلاعات جامع درباره وضعيت تكنولوژي سنسور وپيشرفتهاي حاصل شده در اين زمينه مشكل است .اين امر داراي چند دليل زيراست:

1- سنسورهايي براي اندازه‌گيري بيش از100كميت فيزيكي وجود دارد اگر اندازه‌ گيري كميت‌هاي شيميايي را نيز به حساب آوريم اين رقم به چند صد فقره هم می رسد
2- تقريبا 2000 نوع اصلي ازسنسورها را مي‌توان طبقه‌بندي كرد
3- برطبق گزارش پايگاه داده‌هاي INSPEC بيش از10000 نشريه دررابطه با سنسور منتشر مي‌شود.
4- به سخن عام ظهور سنسورها يا تكنولوژي‌‌هاي جديد تخمينا 5 الي 15 سال طول مي‌كشد وچنين فرآيندي بسيار هزينه‌بر مي‌باشد.

(1) 14 مرداد 1397