معرفی انواع سنسورها در ابزار دقیق

دسته بندی­های مختلفی از انواع سنسورها در ابزار دقیق توسط کارشناسان مختلف ارائه شده است که برخی بسیار ساده و برخی بسیار پیچیده هستند. هر کدام از این دسته بندی­ ها یک معیار خاص را برای تقسیم بندی سنسورها در نظر می­گیرند. در ادامه قصد داریم به مهمترین این دسته بندی­ ها بپردازیم و شما را با انواع سنسورها در ابزار دقیق آشنا کنیم.

1- تقسیم بندی انواع سنسورها در ابزار دقیق بر اساس اکتیو و یا پسیو بودن

در این دسته بندی انواع سنسورها در ابزار دقیق به دو دسته سنسورهای اکتیو (Active) و سنسورهای پسیو (Passive) تقسیم می­شوند. سنسورهای اکتیو یا فعال آن­هایی هستند که نیاز به سیگنال تحریک خارجی دارند. از طرف دیگر سنسورهای پسیو یا غیرفعال به هیچ سیگنال تحریک خارجی نیاز ندارند و مستقیماً پاسخ خروجی را تولید می­کنند. در شکل شماتیکی از تفاوت انواع سنسورهای اکتیو و پسیو مشاهده می­شود.

​

الف) سنسور اکتیو یا فعال	ب) سنسور پسیو یا غیرفعال

شکل 1- شماتیکی از تفاوت انواع سنسورهای اکتیو و پسیو

2- تقسیم بندی انواع سنسورها در ابزار دقیق بر اساس نوع ابزار تشخیص

نوع دیگر دسته بندی انواع سنسورها در ابزار دقیق بر اساس ابزار تشخیص استفاده شده در سنسور است. به این ترتیب سنسورها را می­توان به شکل زیر دسته بندی نمود:

• سنسورهای الکتریکی (Electric)
• سنسورهای بیولوژیکی (Biological)
• سنسورهای شیمیایی (Chemical)
• سنسورهای رادیواکتیو (Radioactive)

3- تقسیم بندی انواع سنسورها در ابزار دقیق بر اساس نوع تبدیل

سنسورها را همچنین می­توان براساس نوع تبدیلی (تبدیل سیگنال ورودی به خروجی) که در آن­ها صورت می­پذیرد به انواع مختلفی تقسیم نمود. برخی از این انواع عبارتند از:

• سنسورهای فوتوالکتریک (Photoelectric)
• سنسورهای ترموالکتریک (Thermoelectric)
• سنسورهای الکتروشیمیایی (Electrochemical)
• سنسورهای الکترومغناطیسی (Electromagnetic)
• سنسورهای ترمواپتیک (Thermooptic)

4- تقسیم بندی انواع سنسورها در ابزار دقیق بر اساس دیجیتال و یا آنالوگ بودن

انواع سنسورها در ابزار دقیق را می­توان به دو دسته کلی سنسورهای آنالوگ (Analog) و دیجیتال (Digital) نیز تقسیم بندی نمود. سنسورهای آنالوگ یک خروجی آنالوگ تولید می­کنند، یعنی سیگنال خروجی این سنسورها پیوسته است. اما سنسورهای دیجیتال، بر خلاف سنسورهای آنالوگ، با داده­های گسسته یا دیجیتال کار می­کنند. داده­های موجود در سنسورهای دیجیتال که برای تبدیل و انتقال استفاده می­شوند، ماهیت دیجیتالی دارند. شکل 2 تفاوت سنسورهای دیجیتال و آنالوگ را به زبان تصویر کشده است.

الف) سنسورهای آنالوگ	ب) سنسورهای دیجیتال

شکل 2- تفاوت انواع سنسورها در ابزار دقیق از منظر دیجیتال و یا آنالوگ بودن

5- تقسیم بندی انواع سنسورها در ابزار دقیق بر اساس نوع عملکرد

سنسورها در ابزار دقیق انواع مختلفی طراحی و تولید می­گردند که آن­ها را با توجه به نوع عملکردشان می­توان به دسته­ های ذیل تقسیم بندی نمود:

• سنسورهای موقعیت (Position Sensors)
  • تماسی (Contacting)
  • غیر تماسی (Non-contacting)
    • اثر هال (Hall effect)
    • خازنی (Capacitive)
    • جریان­های ادی یا گردابی (Eddy Current)
    • اولتراسونیک (Ultrasonic)
    • لیزری (Laser)
  • خطی (Linear)
  • روتاری (Rotary)
• سنسورهای فشار (Pressure Sensors)
• سنسورهای دما (Temperature Sensors)
• سنسورهای نیرو (Force Sensors)
• سنسورهای لرزه­سنج (Vibration Sensors)
• سنسورهای پیزو (Piezo Sensors)
• سنسورهای اندازه­گیری مشخصه­های سیالات (Fluid Property Sensors)
• سنسورهای رطوبت (Humidity Sensors)
• سنسورهای کرنش­سنج (Strain gauges)
• حسگرهای نوری (Photo Optic Sensors)
• سوئیچ­ های جریان (Flow and Level Switches)
• سنسورهای شتاب­سنج (Accelerometer)
• سنسور گاز (Smoke and gas and Sensor)
• میکروفون یا سنسور صدا (Microphone (Sound Sensor))
• سنسور شیب­سنج (Tilt Sensor)
• سنسور رنگ (Color Sensor)
• سنسور مادن قرمز (IR (Infrared) Sensor)
• سنسور مجاورتی (Proximity Sensors)

انواع سنسور فشار در ابزار دقیق

سنسور فشار، که یکی از مهمترین انواع سنسور در ابزار دقیق به حساب می ­آید، در حقیقت فشار را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می­کند. سنسورهای فشار با 6 تکنولوژی مختلف ساخته می­شوند که هر کدام از آن­ها ویژگی­ های خاص خود را داند. این 6 تکنولوژی به همراه توضیح مختصری در مورد نوع عملکردشان در ذیل آورده شده است.

• سنسورهای فشار پتانسیومتری: که در آن لوله بوردون یک بازو را به حرکت درآورده و نهایتا اندازه گیری فشار نسبی صورت می­پذیرد.
• سنسورهای فشار القایی: که از یک ترانسفورماتور دیفرانسیل متغیر خطی (LVDT) برای تغییر میزان کوپلینگ القایی که بین سیم پیچ ­های اولیه و ثانویه ترانسفورماتور رخ می­دهد، بهره می­برد.
• سنسورهای فشار خازنی: که در آن یک دیافراگم توسط فشار اعمال شده منحرف می­شود که منجر به تغییر در مقدار ظرفیت خازن می­گردد. نهایتا با کالیبره کردن مقدار ظرفیت خازن، فشار اعمالی سنجیده می­شود.
• سنسورهای فشار پیزوالکتریک: که در آن از موادی نظیر سرامیک و کوآرتز استفاده می­شود که هنگامی که در معرض تنش قرار بگیرند، پتانسیل الکتریکی تولید می­کنند.
• سنسورهای فشار کرنش­سنج: که در آن با اندازه‌گیری تغییر مقاومتی که در ماده‌ای مانند سیلیکون زمانی که تحت فشار مکانیکی قرار می‌گیرد، مقدار فشار قابل اندازه گیری خواهد شد.
• سنسورهای فشار رلوکتانس متغیر: که در آن از یک دیافراگم که در یک مدار مغناطیسی قرار دارد استفاده می­شود. هنگامی که فشار به سنسور اعمال می­شود، انحراف دیافراگم باعث تغییر در رلوکتانس مدار شده و با اندازه گیری این تغییر، میزان فشار اعمالی بدست می­آید.

اندازه گیری فشار را می­توان برای تعیین محدوده­ای از مقادیر مختلف بسته به اینکه آیا اندازه گیری فشار نسبت به جو، شرایط خلاء و یا سایر سطوح مرجع فشار انجام می­شود، انجام داد. سنسورهای فشار تجهیزات اندازه گیری هستند که می­توانند برای تشخیص فشار با توجه به متغیرهای فوق الذکر طراحی و پیکر بندی شوند. اصول سنجش فشار مکانیکی در اکثر واحدهای سنجش فشار استاندارد، صرف نظر از دسته بندی آن­ها به عنوان ابزارهای فشار دیفرانسیلی، مطلق و یا گیج مشترک است. در زیر به معرفی رایج­ترین نوع سنسورهای فشار می­پردازیم.

• سنسور فشارسنج بارومتر آنروئیدی (Aneroid Barometer Sensors): یک سنسور فشار بارومتر آنروئیدی از یک محفظه فلزی توخالی تشکیل شده است که دارای سطوح انعطاف پذیر در بالا و پایین است. تغییرات فشار اتمسفر باعث می­شود این پوشش فلزی تغییر شکل دهد. اهرم ­های مکانیکی تعبیه شده تغییر شکل را افزایش می­دهند تا نتایج قابل توجه تری ارائه شود. اهرم­ها به یک صفحه متصل می­شوند که تغییر شکل را به اندازه گیری­ های مقیاس شده تبدیل می­کند. این سنسور با توجه به محدودیت ­هایی که در سنجش فشار دارد، برای اندازه گیری فشار دینامیکی توصیه نمی­شود. شکل 3 نمونه ای از سنسور فشار بارومتر آنروئیدی را نشان می­دهد.

• سنسور فشار مانومتر (Manometer Sensors): مانومتر یک سنسور فشارسنج سیال است که ساختار طراحی نسبتاً ساده و سطح دقتی بیشتر از آنچه توسط اکثر فشارسنج‌های آنروئیدی ارائه می‌شود، دارد. مانومتر فشار را با اندازه گیری اثر فشار بر یک ستون سیال می ­سنجد. رایج ترین شکل مانومتر، مدل U شکل آن است که در آن فشار به یک طرف لوله اعمال می­شود، مایع را جابجا کرده و باعث افت سطح سیال در یک انتها و افزایش سطح سیال در طرف دیگر می­ شود. سطح فشار با اختلاف ارتفاع بین دو سر لوله نشان داده می­شود و اندازه گیری بر اساس مقیاس تعبیه شده در دستگاه انجام می گیرد. در شکل 5 یک سنسور فشار مانومتر و نحوه عملکرد آن ملاحظه می­گردد.

شکل 5- یک سنسور فشار مانومتر و نحوه عملکرد آن

• سنسور فشار لوله بوردون (Bourdon Tube Pressure Sensors): سنسورهای فشار لوله بوردون دارای یک المان حسگر مارپیچ یا C شکل است. هر لوله دارای یک مقطع بیضی شکل است که با اعمال فشار صاف­تر می­شود. دستگاه تا زمانی که فشار سیال با مقاومت کشسانی لوله مطابقت پیدا کند به تغییر شکل دادن آن ادامه می­دهد. به همین دلیل، برای محدوده­ های فشار مختلف از لوله­ هایی با جنس ­های مختلف استفاده می­شود. سنسورهای فشار لوله بوردون معمولاً به عنوان سنسورهای فشار دیفرانسیلی استفاده می­شود. شکل 6 بخش­ های مختلف سنسور فشار لوله بوردون را نشان می­دهد.

• سنسور فشار خلاء (Vacuum Pressure Sensors): فشار خلاء زیر سطح فشار اتمسفر است و تشخیص آن از طریق روش های مکانیکی می­تواند چالش برانگیز باشد. سنسورهای فشار خلاء معمولاً برای اندازه گیری در محدوده فشارهای بسیار کم استفاده می­شوند. این حسگرها به یک سیم با مقاومت الکتریکی مرتبط با دما متکی هستند. هنگامی که فشار خلاء افزایش می­یابد، همرفت کاهش یافته و سبب افزایش دمای سیم می­شود. شکل 7 یک نمونه سنسور فشار خلاء را ارائه می­کند.

کاربرد سنسورها در ابزار دقیق

انواع مختلفی از سنسورها وجود دارد ک هر کدام به منظور خاصی مورد استفاده قرار می­گیرند. انواع سنسورها را می‌توان در خانه­ ها، اداره ­جات، ماشین‌ها، اتوبوس‌ها، قطارها، رایانه‌ها، تجهیزات پزشکی، آزمایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها، رستوران‌ها، کارخانه‌های فرآوری مواد غذایی، خطوط تولید، کارخانه ­جات صنعتی و غیره یافت. یک سنسور برای اندازه گیری یک پارامتر استفاده می­گردد، سپس مقدار اندازه­گیری شده پردازش می­شود و نتیجه فرآیند به صورت خروجی مورد نظر در می­آید. یک مثال ساده سنسور دما در یک ترموستات است. سنسور دما دائماً دما را کنترل می­کند و هنگامی که اندازه­گیری انجام شده به دمای مورد نظر رسید، مقدار دمای اندازه گیری شده پردازش می­شود و خروجی باعث خاموش شدن سیستم می­گردد.

خرید انواع سنسورها

در این مقاله سعی شد تا اطلاعات جامعی در خصوص انواع سنسورها در ابزار دقیق و مشخصات آن­ها در اختیار شما همراهان همیشگی اینرژی قرار گیرد. سنسورها در انواع مختلفی تولید و عرضه می­شود. با مراجعه به بخش ابزار دقیق سایت اینرژی می­توانید لیست انواع سنسورها را که توسط شرکت اینرژی عرضه می­شود ملاحظه کنید. برای انتخاب و خرید آنلاین انواع سنسورها (Types of sensors in precision instruments) و آگاهی از لیست و قیمت محصولات با واحد پشتیبانی اینرژی در تماس باشید. اینرژی و کارشناسان فنی بهترین سنسورها را متناسب با نیازتان به شما معرفی خواهند کرد. به این منظور با کارشناسان پشتیبانی مجموعه اینرژی با شماره های ۰۹۹۱۲۰۵۵۷۲۴، 88522276-021 و 86121894-021 در تماس باشید.