Senzori su složeni uređaji koji se često koriste za otkrivanje i reagiranje na električne ili optičke signale. Uređaj pretvara fizički parametar (temperaturu, krvni tlak, vlažnost, brzinu) u signal koji uređaj može izmjeriti.
Klasifikacija senzora u ovom slučaju može biti drugačija. Postoji nekoliko osnovnih parametara za distribuciju mjernih uređaja, o kojima će dalje biti riječi. U osnovi, ovo razdvajanje je posljedica djelovanja raznih sila.
Ovo je lako objasniti koristeći mjerenje temperature kao primjer. Živa u staklenom termometru širi i komprimira tekućinu kako bi pretvorila izmjerenu temperaturu, koju promatrač može očitati iz kalibrirane staklene cijevi.
Kriteriji odabira
Postoje određene značajke koje treba uzeti u obzir prilikom razvrstavanja senzora. Oni su navedeni u nastavku:
- Točnost.
- Uvjeti okoline - obično senzori imaju ograničenja u temperaturi, vlažnosti.
- Raspon - granicamjerenja senzora.
- Kalibracija - potrebna za većinu mjernih instrumenata kako se očitanja mijenjaju tijekom vremena.
- Cijena.
- Ponovljivost - varijabilna očitanja se mjere više puta u istom okruženju.
Distribucija po kategorijama
Klasifikacije senzora podijeljene su u sljedeće kategorije:
- Primarni ulazni broj parametara.
- Načela transdukcije (koristeći fizičke i kemijske učinke).
- Materijal i tehnologija.
- Odredište.
Načelo transdukcije temeljni je kriterij koji se slijedi za učinkovito prikupljanje informacija. U pravilu, logističke kriterije odabire razvojni tim.
Klasifikacija senzora na temelju svojstava distribuira se na sljedeći način:
- Temperatura: termistori, termoparovi, otporni termometri, mikrokrugovi.
- Tlak: optička vlakna, vakuum, fleksibilni mjerači tekućine, LVDT, elektronički.
- Protok: elektromagnetski, diferencijalni tlak, pozicijski pomak, toplinska masa.
- Senzori razine: diferencijalni tlak, ultrazvučna radiofrekvencija, radar, toplinski pomak.
- Blizina i pomak: LVDT, fotonaponski, kapacitivni, magnetski, ultrazvučni.
- Biosenzori: rezonantno zrcalo, elektrokemijska, površinska plazmonska rezonancija, potenciometrija koja se može adresirati na svjetlost.
- Slika: CCD, CMOS.
- Plin i kemija: poluvodič, infracrveno, vodljivost, elektrokemijska.
- Ubrzanje: žiroskopi, akcelerometri.
- Ostalo: senzor vlage, senzor brzine, masa, senzor nagiba, sila, viskozitet.
Ovo je velika grupa pododjeljaka. Važno je napomenuti da se otkrivanjem novih tehnologija odjeljci stalno nadopunjuju.
Dodjela klasifikacije senzora na temelju smjera upotrebe:
- Kontrola, mjerenje i automatizacija proizvodnog procesa.
- Neindustrijska upotreba: zrakoplovstvo, medicinski uređaji, automobili, potrošačka elektronika.
Senzori se mogu klasificirati prema zahtjevima za napajanje:
- Aktivni senzor - uređaji koji zahtijevaju napajanje. Na primjer, LiDAR (detekcija svjetla i daljinomjer), fotokonduktivna ćelija.
- Pasivni senzor - senzori koji ne zahtijevaju napajanje. Na primjer, radiometri, filmska fotografija.
Ova dva odjeljka uključuju sve uređaje poznate znanosti.
U trenutnim aplikacijama, dodjela klasifikacije senzora može se grupirati na sljedeći način:
- Mjerači ubrzanja - temeljeni na tehnologiji mikroelektromehaničkih senzora. Koriste se za praćenje pacijenata koji uključuju pacemakere. i dinamika vozila.
- Biosenzori - temeljeni na elektrokemijskoj tehnologiji. Koristi se za testiranje hrane, medicinskih uređaja, vode i otkrivanje opasnih bioloških patogena.
- Senzori slike - temeljeni na CMOS tehnologiji. Koriste se u potrošačkoj elektronici, biometriji, praćenju prometapromet i sigurnost, kao i računalne slike.
- Detektori pokreta - temeljeni na infracrvenoj, ultrazvučnoj i mikrovalnoj/radarskoj tehnologiji. Koristi se u video igrama i simulacijama, aktivaciji svjetla i sigurnosnoj detekciji.
Vrste senzora
Postoji i glavna grupa. Podijeljen je u šest glavnih područja:
- temperatura.
- Infracrveno.
- Ultraljubičasto.
- Senzor.
- Približavanje, kretanje.
- Ultrazvuk.
Svaka grupa može uključivati pododjeljke, ako se tehnologija čak i djelomično koristi kao dio određenog uređaja.
1. Senzori temperature
Ovo je jedna od glavnih grupa. Klasifikacija temperaturnih senzora objedinjuje sve uređaje koji imaju mogućnost procjene parametara na temelju zagrijavanja ili hlađenja određene vrste tvari ili materijala.
Ovaj uređaj prikuplja informacije o temperaturi iz izvora i pretvara ih u oblik koji druga oprema ili ljudi mogu razumjeti. Najbolja ilustracija temperaturnog senzora je živa u staklenom termometru. Živa se u staklu širi i skuplja s promjenama temperature. Vanjska temperatura je početni element za mjerenje indikatora. Položaj žive promatrač promatra kako bi izmjerio parametar. Postoje dvije glavne vrste temperaturnih senzora:
- Kontaktirajte senzore. Ova vrsta uređaja zahtijeva izravan fizički kontakt s predmetom ili nosačem. Oni su pod kontrolomtemperatura čvrstih tvari, tekućina i plinova u širokom temperaturnom rasponu.
- Senzori blizine. Ova vrsta senzora ne zahtijeva nikakav fizički kontakt s mjernim objektom ili medijem. Oni kontroliraju nereflektirajuće krute tvari i tekućine, ali su beskorisni za plinove zbog svoje prirodne prozirnosti. Ovi instrumenti koriste Planckov zakon za mjerenje temperature. Ovaj zakon se odnosi na toplinu koju emitira izvor za mjerenje referentne vrijednosti.
Rad s raznim uređajima
Princip rada i klasifikacija temperaturnih senzora podijeljeni su na korištenje tehnologije u drugim vrstama opreme. To mogu biti nadzorne ploče u automobilu i posebne proizvodne jedinice u industrijskoj trgovini.
- Termopar - moduli su izrađeni od dvije žice (svaka - od različitih homogenih legura ili metala), koje spajanjem na jednom kraju tvore mjerni prijelaz. Ova mjerna jedinica je otvorena za proučavane elemente. Drugi kraj žice završava mjernim uređajem gdje se formira referentni spoj. Struja teče kroz strujni krug jer su temperature dvaju spojeva različite. Rezultirajući milivoltni napon se mjeri kako bi se odredila temperatura na spoju.
- Detektori temperature otpora (RTD) su vrste termistora koji su napravljeni za mjerenje električnog otpora pri promjenama temperature. Skuplji su od bilo kojeg drugog uređaja za detekciju temperature.
- Termistori. Oni su još jedna vrsta toplinskog otpornika u kojem je velikapromjena otpora proporcionalna je maloj promjeni temperature.
2. IR senzor
Ovaj uređaj emitira ili detektira infracrveno zračenje kako bi otkrio određenu fazu u okolišu. U pravilu, toplinsko zračenje emitiraju svi objekti u infracrvenom spektru. Ovaj senzor detektira vrstu izvora koja nije vidljiva ljudskom oku.
Osnovna ideja je korištenje infracrvenih LED dioda za prijenos svjetlosnih valova na objekt. Za detekciju reflektiranog vala od objekta treba koristiti drugu IR diodu iste vrste.
Princip rada
Klasifikacija senzora u sustavu automatizacije u ovom smjeru je uobičajena. To je zbog činjenice da tehnologija omogućuje korištenje dodatnih alata za procjenu vanjskih parametara. Kada je infracrveni prijemnik izložen infracrvenom svjetlu, na žicama se razvija razlika napona. Električna svojstva komponenti IR senzora mogu se koristiti za mjerenje udaljenosti do objekta. Kada je infracrveni prijemnik izložen svjetlu, dolazi do razlike potencijala na žicama.
Gdje je primjenjivo:
- Termografija: Prema zakonu zračenja objekata, pomoću ove tehnologije moguće je promatrati okolinu sa ili bez vidljive svjetlosti.
- Grijanje: Infracrveno se može koristiti za kuhanje i podgrijavanje hrane. Mogu ukloniti led s krila zrakoplova. Pretvarači su popularni u industrijipolja kao što su tisak, oblikovanje plastike i zavarivanje polimera.
- Spektroskopija: Ova tehnika se koristi za identifikaciju molekula analizom sastavnih veza. Tehnologija koristi svjetlosno zračenje za proučavanje organskih spojeva.
- Meteorologija: izmjerite visinu oblaka, izračunajte temperaturu zemlje i površine moguće je ako su meteorološki sateliti opremljeni skenirajućim radiometrima.
- Fotobiomodulacija: koristi se za kemoterapiju kod pacijenata s rakom. Osim toga, tehnologija se koristi za liječenje virusa herpesa.
- Klimatologija: praćenje razmjene energije između atmosfere i zemlje.
- Komunikacija: Infracrveni laser daje svjetlost za komunikaciju optičkim vlaknima. Te se emisije također koriste za komunikaciju na kratkim udaljenostima između mobilnih i računalnih perifernih uređaja.
3. UV senzor
Ovi senzori mjere intenzitet ili snagu upadnog ultraljubičastog zračenja. Oblik elektromagnetskog zračenja ima veću valnu duljinu od rendgenskih zraka, ali je ipak kraći od vidljivog zračenja.
Aktivni materijal poznat kao polikristalni dijamant koristi se za pouzdano mjerenje ultraljubičastog zračenja. Instrumenti mogu otkriti različite utjecaje na okoliš.
Kriteriji odabira uređaja:
- Rasponi valnih duljina u nanometrima (nm) koji se mogu detektirati ultraljubičastim senzorima.
- Radna temperatura.
- Točnost.
- Težina.
- Rasponsnaga.
Princip rada
Ultraljubičasti senzor prima jednu vrstu energetskog signala i prenosi drugu vrstu signala. Za promatranje i bilježenje tih izlaznih tokova, oni se šalju u električni mjerač. Za izradu grafikona i izvješća očitanja se prenose u analogno-digitalni pretvarač (ADC), a zatim na računalo sa softverom.
Koristi se u sljedećim aparatima:
- UV fotocijevi senzori su osjetljivi na zračenje koji prate tretman UV zraka, UV tretman vode i izloženost suncu.
- Svjetlosni senzori - mjere intenzitet upadne zrake.
- Senzori UV spektra su uređaji spojeni na punjenje (CCD) koji se koriste u laboratorijskim slikama.
- Detektori UV svjetla.
- UV germicidni detektori.
- Senzori fotostabilnosti.
4. Senzor dodira
Ovo je još jedna velika grupa uređaja. Klasifikacija senzora tlaka koristi se za procjenu vanjskih parametara odgovornih za pojavu dodatnih karakteristika pod djelovanjem određenog predmeta ili tvari.
Senzor dodira djeluje kao promjenjivi otpornik ovisno o tome gdje je spojen.
Senzor dodira se sastoji od:
- Potpuno provodljiv materijal kao što je bakar.
- Izolirani međumaterijal kao što je pjena ili plastika.
- Djelomično vodljivi materijal.
Istovremeno, ne postoji strogo odvajanje. Klasifikacija senzora tlaka uspostavlja se odabirom specifičnog senzora, koji procjenjuje napon koji se pojavljuje unutar ili izvan objekta koji se proučava.
Princip rada
Djelomično vodljivi materijal suprotstavlja se protoku struje. Princip linearnog enkodera je da se smatra da je tok struje suprotniji kada je duljina materijala kroz koji struja treba proći duža. Kao rezultat toga, otpor materijala se mijenja promjenom položaja u kojem dolazi u kontakt s potpuno vodljivim objektom.
Klasifikacija senzora automatizacije u potpunosti se temelji na opisanom principu. Ovdje su uključeni dodatni resursi u obliku posebno razvijenog softvera. Obično je softver povezan sa senzorima dodira. Uređaji mogu zapamtiti "zadnji dodir" kada je senzor onemogućen. Oni mogu registrirati "prvi dodir" čim se senzor aktivira i razumjeti sva značenja povezana s njim. Ova radnja je slična pomicanju računalnog miša na drugi kraj podloge za miš kako biste pomaknuli pokazivač na drugu stranu zaslona.
5. Senzor blizine
Ovu tehnologiju sve više koriste moderna vozila. Klasifikacija električnih senzora pomoću svjetlosnih i senzorskih modula postaje sve popularnija kod proizvođača automobila.
Senzor blizine detektira prisutnost objekata koji su gotovo bez ikakvihdodirnih točaka. Budući da nema kontakta između modula i opaženog objekta i nema mehaničkih dijelova, ovi uređaji imaju dug vijek trajanja i visoku pouzdanost.
Različite vrste senzora blizine:
- Induktivni senzori blizine.
- Kapacitivni senzori blizine.
- Ultrazvučni senzori blizine.
- Fotoelektrični senzori.
- Senzori dvorane.
Princip rada
Senzor blizine emitira elektromagnetsko ili elektrostatičko polje ili snop elektromagnetskog zračenja (kao što je infracrveno) i čeka signal odgovora ili promjene u polju. Objekt koji se detektira poznat je kao cilj modula za registraciju.
Klasifikacija senzora prema principu rada i namjeni bit će sljedeća:
- Induktivni uređaji: na ulazu se nalazi oscilator koji mijenja otpor gubitku na blizinu električno vodljivog medija. Ovi uređaji su poželjni za metalne predmete.
- Kapacitivni senzori blizine: Ovi pretvaraju promjenu elektrostatičkog kapaciteta između elektroda za detekciju i uzemljenja. To se događa kada se približite obližnjem objektu s promjenom frekvencije titranja. Za detekciju obližnjeg objekta, frekvencija titranja se pretvara u istosmjerni napon, koji se uspoređuje s unaprijed određenim pragom. Ova su učvršćenja poželjna za plastične predmete.
Klasifikacija mjerne opreme i senzora nije ograničena na gornji opis i parametre. S dolaskomnovih vrsta mjernih instrumenata, ukupna grupa se povećava. Odobrene su različite definicije za razlikovanje senzora i pretvarača. Senzori se mogu definirati kao element koji osjeća energiju kako bi proizveo varijantu u istom ili drugačijem obliku energije. Senzor pretvara izmjerenu vrijednost u željeni izlazni signal koristeći princip konverzije.
Na temelju primljenih i kreiranih signala, princip se može podijeliti u sljedeće grupe: električni, mehanički, toplinski, kemijski, radijacijski i magnetski.
6. Ultrazvučni senzori
Ultrazvučni senzor se koristi za otkrivanje prisutnosti objekta. To se postiže emitiranjem ultrazvučnih valova iz glave uređaja, a zatim primanjem reflektiranog ultrazvučnog signala od odgovarajućeg objekta. To pomaže u otkrivanju položaja, prisutnosti i kretanja objekata.
Budući da se ultrazvučni senzori za detekciju oslanjaju na zvuk, a ne na svjetlost, oni se široko koriste u mjerenju razine vode, medicinskim procedurama skeniranja i u automobilskoj industriji. Ultrazvučni valovi svojim reflektirajućim senzorima mogu otkriti nevidljive objekte kao što su prozirne folije, staklene boce, plastične boce i staklo.
Princip rada
Klasifikacija induktivnih senzora temelji se na opsegu njihove uporabe. Ovdje je važno uzeti u obzir fizikalna i kemijska svojstva predmeta. Kretanje ultrazvučnih valova razlikuje se ovisno o obliku i vrsti medija. Na primjer, ultrazvučni valovi putuju ravno kroz homogeni medij te se reflektiraju i prenose natrag do granice između različitih medija. Ljudsko tijelo u zraku uzrokuje značajnu refleksiju i može se lako otkriti.
Tehnologija koristi sljedeća načela:
- Multirefleksija. Višestruka refleksija događa se kada se valovi reflektiraju više puta između senzora i mete.
- Ograničena zona. Minimalna i maksimalna udaljenost senzora se mogu podesiti. To se zove granična zona.
- Zona detekcije. Ovo je interval između površine glave senzora i minimalne udaljenosti detekcije dobivene podešavanjem udaljenosti skeniranja.
Uređaji opremljeni ovom tehnologijom mogu skenirati različite vrste objekata. Ultrazvučni izvori se aktivno koriste u stvaranju vozila.
