فهرست مطالب:
بروز‌رسانی‌شده در فروردین 6, 1401
سنسور یا حسگرچیست؟
حسگر یا سنسور المان حس کننده ای است که کمیتهای فیزیکی مانند فشار، حرارت،، رطوبت، دما، و … را به کمیتهای الکتریکی پیوسته (آنالوگ) یا غیرپیوسته (دیجیتال) تبدیل می کند.
در واقع آن یک وسیله الکتریکی است که تغییرات فیزیکی یا شیمیایی را اندازه گیری می کند و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می نماید.
سنسور های جابجایی مورد استفاده در صنعت به سه گروه تقسیم می شوند.
1. سنسور های آلتراسونیک:
این سنسور ها کم دقت می باشند ولی قیمت پایین آنها یکی از مزایای آن می باشد.
امواج صوتی با فرکانسهای بالاتر از فرکانس شنوایی ( امواج التراسونیک) را میفرستند و امواج بازگشتی را دریافت میکنند.
از تاخیر زمانی و سرعت صوت در هوا برای تعریف فاصله از هدف استفاده میکنند و همچنین میتوان تنها برای تشخیص هدف و وجود یا عدم وجود آن مورد استفاده قرار گیرد
سنسور آلتراسونیک
2. سنسور های لیزر (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation):
برای برد ها و فواصل زیاد استفاده می شود و قیمت بسیار بالایی دارد و تجهیزات اندازگیری آن بزرگ میباشد.
سنسورهای لیزری جزء سنسورهای نوری محسوب میگردند ولی از پرتو نور لیزر جهت تشخیص جسم و یا حتی فاصله دقیق آن استفاده میکند.
این سنسورها در انواع گوناگون نظیر Through beam laser sensor , Diffuse ,Reflective با خروجی دیجیتال یا آنالوگ تقسیم و دسته بندی میگردند.
در نمونه های Through beam نیاز به یک قسمت فرستنده و یک قسمت گیرنده میباشد و در مدل Reflection به کمک یک قسمت آینه شکل پرتو لیزر به فرستنده باز تابانیده میشود و در مدلهای دیگر قسمت فرستنده و گیرنده در یک تجهیز قرار گرفته اند .
از سنسورهای لیزری در بسیاری از موارد که فاصله قابل توجه بین سنسور و جسم به همراه گرد و غبار و یا شرایط بد محیطی وجود دارد میتوان استفاده نمود .
سنسور لیزر
3. مبدل های مقاومتی مغناطیسی (Linear Magnetic Incremental Measurement):
المان حسگر مقاومتی مغناطیسی با قرار گیری در یک میدان مغناطیسی خارجی تغییر می کند.
معمولاً مقاومت رساناهای غیر مغناطیسی با اعمال یک میدان مغناطیسی به صورت غیر خطی افزایش می یابد. این تغییر در پاسخ به مقدار شدت میدان مغناطیسی است.
همانند مبدل های اثر هال، مبدل های مکانی خطی مقاومتی مغناطیسی نیز مبدل هایی غیر تماسی هستند که به صورت مطلق یا نسبی اندازه گیری می کنند و دارای حساسیت نامحدود هستند.
دامنه اندازه گیری یک المان تنها به حداکثر 20 متر محدود می شود ولی سنسورهای خطی کاربردی طوری طراحی می شوند که با استفاده از چندین المان در آرایه های خطی، دامنه اندازه گیری بیشتری قابل اندازه گیری باشد.
غیرخطیت در این مبدل ها کمتر از 0.005% است. کاربردهای معمول شامل استفاده در ماشین کاری صنعتی و اندازه گیری جابجایی های کوچک در محصولات تجاری و سیستم های کنترل کیفیت میباشد.
سنسور خطی مقاومتی مغناطیسی
مقاومت یک رسانای غیر مغناطیسی (بر حسب اهم) با شدت میدان مغناطیسی تغییر می کند نه قطبیت آن (شمال یا جنوب).
قطعات ثابت و متحرک مبدل از طریق میدان مغناطیسی به هم کوپل می شوند. بنابراین هر تعداد تغییر مکان قطعات مبدل، بدون سایش آن ها امکان پذیر است.
در یک مبدل مکانی خطی مقاومتی مغناطیسی تک المانی، یک مگنت مکانی نسبت به سنسور حرکت میکند. این ماده مغناطیسی دائمی میدان مغناطیسی تولید میکند که شدت آن با تغییر فاصله از سنسور تغییر میکند.
با افزایش شدت میدان مغناطیسی عبور جریان الکتریکی، مقاومت نیز افزایش مییابد. در شکل آرایش ساده ای از یک سنسور مقاومتی مغناطیسی به همراه مگنت مکانی نشان داده شده است.
مقاومت یک رسانای غیرمغناطیسی (بر حسب اهم) با شدت میدان مغناطیسی، B، تغییر می کند نه قطبیت آن.
در این مبدل ها مقاومت المان حسگر در پاسخ به مقدار میزان مغناطیسی تغییر می کند و قطبیت آن تغییر نمی کند.
مزایا:
مقاومت های مغناطیسی در مقایسه با سنسورهای القایی، دارای این مزیت هستند که می توانید در مبدل های مکانی خطی، بدون دمدولاتور مورد استفاده قرار گیرند.
در مقایسه با یک دستگاه هال، یک مقاومت مغناطیسی معمولاً دارای فرکانس عملکرد بزرگتر (یا نرخ تغییر مکان سریعتر ) است. مقاومت های مغناطیسی میتوانند در یک بازه دمایی بزرگتر (بعنوان مثال از 20- تا 80 درجه سانتی گراد) کار کنند.
یک مقاومت مغناطیسی GMR معمولاً نسبت به یک دستگاه هال دارای حساسیت مغناطیسی بیشتری است و بنابراین میتوان از یک مگنت ضعیفتر استفاده کرد یا مگنت قوی تری را برای فواصلی طولانی تر مورد استفاده قرار داد.
شماتیک سنسور مقاومتی مغناطیسی با مگنت مکانی
وقتی از مبدل مکانی مقاومتی مغناطیسی بعنوان مثال برای نمایش حرکت یک ماشین صنعتی استفاده می شود، مگنت مکانی که یک ماده مغناطیسی دائمی است، به قسمت متحرک ماشین متصل می شود.
فاصله از مگنت مکانی بوسیله المان حسگر مقاومتی مغناطیسی که در مکان ثابتی موازی محور حرکت ماشین نصب شده است، اندازه گیری میشود.
از آنجا که کوپلینگ از طریق میدان مغناطیسی انجام میشود، نیازی به اتصال مگنت و المان حسگر وجود ندارد.
با حرکت مگنت مکانی موازی المان حسگر، فاصله بین مگنت مکانی و مدارهای الکترونیکی انتهای سنسور به صورت الکترونیکی اندازه گیری میشود.
دامنه های اندازه گیری بیش از این را می توان با استفاده از آرایه ای از سنسورهای و یک میکروکنترلر انجام داد( در واقع می توان پالس های ایجاد شده را کوادرچر(quadrature) کرد.)، اندازه گیری فواصل طولانی تر نیز بوسیله کد گذاری مگنت های مکانی امکان پذیر است.
