Senzori su složeni uređaji koji se često koriste za otkrivanje i reagovanje na električne ili optičke signale. Uređaj pretvara fizički parametar (temperaturu, krvni pritisak, 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 tečnost da bi pretvorila izmerenu temperaturu, koju posmatrač može očitati iz kalibrirane staklene cevi.
Kriterijumi za odabir
Postoje određene karakteristike koje treba uzeti u obzir prilikom klasifikacije senzora. Oni su navedeni ispod:
- Preciznost.
- Uslovi okoline - obično senzori imaju ograničenja u temperaturi, vlažnosti.
- Raspon - granicamjerenja senzora.
- Kalibracija - potrebna za većinu mjernih instrumenata kako se očitanja mijenjaju tokom vremena.
- Cost.
- Ponovljivost - Varijabilna očitanja se mjere više puta u istom okruženju.
Distribucija po kategorijama
Klasifikacije senzora su podijeljene u sljedeće kategorije:
- Primarni ulazni broj parametara.
- Principi transdukcije (koristeći fizičke i hemijske efekte).
- Materijal i tehnologija.
- Odredište.
Princip transdukcije je osnovni kriterij koji se slijedi za efikasno prikupljanje informacija. Tipično, logističke kriterije odabire razvojni tim.
Klasifikacija senzora na osnovu svojstava je raspoređena na sljedeći način:
- Temperatura: termistori, termoparovi, otporni termometri, mikrokrugovi.
- Pritisak: optičko vlakno, vakuum, fleksibilni mjerači tekućine, LVDT, elektronski.
- Protok: elektromagnetski, diferencijalni pritisak, pozicijski pomak, termička masa.
- Senzori nivoa: diferencijalni pritisak, ultrazvučna radio frekvencija, radar, termalni pomak.
- Blizina i pomak: LVDT, fotonaponski, kapacitivni, magnetni, ultrazvučni.
- Biosenzori: rezonantno ogledalo, elektrohemijski, površinska plazmonska rezonancija, potenciometrija koja se može adresirati na svetlost.
- Slika: CCD, CMOS.
- Plin i hemija: poluprovodnik, infracrveno, provodljivost, elektrohemija.
- 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 sekcije stalno popunjavaju.
Dodjela klasifikacije senzora na osnovu smjera upotrebe:
- Kontrola, mjerenje i automatizacija procesa proizvodnje.
- Neindustrijska upotreba: avijacija, medicinski uređaji, automobili, potrošačka elektronika.
Senzori se mogu klasificirati prema zahtjevima za napajanje:
- Aktivni senzor - uređaji koji zahtijevaju napajanje. Na primjer, LiDAR (detekcija svjetlosti i daljinomjer), fotokonduktivna ćelija.
- Pasivni senzor - senzori koji ne zahtijevaju napajanje. Na primjer, radiometri, filmska fotografija.
Ova dva odjeljka uključuju sve uređaje poznate nauci.
U trenutnim aplikacijama, dodjela klasifikacije senzora može se grupisati na sljedeći način:
- Akscelerometri - bazirani na tehnologiji mikroelektromehaničkih senzora. Koriste se za praćenje pacijenata koji uključuju pejsmejkere. i dinamiku vozila.
- Biosenzori - bazirani na elektrohemijskoj tehnologiji. Koristi se za testiranje hrane, medicinskih uređaja, vode i otkrivanje opasnih bioloških patogena.
- Senzori slike - bazirani na CMOS tehnologiji. Koriste se u potrošačkoj elektronici, biometriji, praćenju saobraćajasaobraćaj i sigurnost, kao i kompjuterske slike.
- Detektori pokreta - bazirani na infracrvenoj, ultrazvučnoj i mikrotalasnoj/radarskoj tehnologiji. Koristi se u video igrama i simulacijama, svjetlosnoj aktivaciji i sigurnosnoj detekciji.
Vrste senzora
Postoji i glavna grupa. Podijeljen je u šest glavnih područja:
- Temperatura.
- Infracrveni.
- Ultraviolet.
- Senzor.
- Prilaz, pokret.
- 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 osnovu 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 u staklu se širi i skuplja s promjenama temperature. Vanjska temperatura je početni element za mjerenje indikatora. Posmatrač posmatra položaj žive kako bi izmjerio parametar. Postoje dvije glavne vrste temperaturnih senzora:
- Kontaktirajte senzore. Ova vrsta uređaja zahtijeva direktan fizički kontakt sa predmetom ili nosačem. Oni su pod kontrolomtemperatura čvrstih materija, tečnosti i gasova u širokom temperaturnom opsegu.
- Senzori blizine. Ovaj tip senzora ne zahteva nikakav fizički kontakt sa mernim objektom ili medijumom. Oni kontroliraju nereflektirajuće čvrste tvari i tekućine, ali su beskorisni za plinove zbog svoje prirodne transparentnosti. Ovi instrumenti koriste Plankov zakon za mjerenje temperature. Ovaj zakon se odnosi na toplotu koju emituje izvor za merenje referentne vrednosti.
Rad sa raznim uređajima
Princip rada i klasifikacija temperaturnih senzora podijeljeni su na korištenje tehnologije u drugim vrstama opreme. To mogu biti kontrolne table u automobilu i specijalne proizvodne jedinice u industrijskoj radnji.
- Termopar - moduli su napravljeni od dvije žice (svaka - od različitih homogenih legura ili metala), koje spajanjem na jednom kraju formiraju mjerni prijelaz. Ova mjerna jedinica je otvorena za proučavane elemente. Drugi kraj žice završava se mjernim uređajem gdje se formira referentni spoj. Struja teče kroz kolo jer su temperature dva spoja različite. Rezultirajući milivoltni napon se mjeri kako bi se odredila temperatura na spoju.
- Detektori temperature otpora (RTD) su tipovi termistora koji su napravljeni za mjerenje električnog otpora pri promjenama temperature. Oni su skuplji od bilo kojeg drugog uređaja za detekciju temperature.
- Termistori. Oni su još jedna vrsta termičkih otpornika u kojima je velikapromjena otpora je proporcionalna maloj promjeni temperature.
2. IR senzor
Ovaj uređaj emituje ili detektuje infracrveno zračenje kako bi otkrio određenu fazu u okruženju. Po pravilu, toplotno zračenje emituju svi objekti u infracrvenom spektru. Ovaj senzor detektuje tip izvora koji nije vidljiv ljudskom oku.
Osnovna ideja je korištenje infracrvenih LED dioda za prijenos svjetlosnih valova do objekta. Za detekciju reflektovanog talasa od objekta treba koristiti drugu IR diodu istog tipa.
Princip rada
Klasifikacija senzora u sistemu automatizacije u ovom pravcu je uobičajena. To je zbog činjenice da tehnologija omogućava korištenje dodatnih alata za procjenu vanjskih parametara. Kada je infracrveni prijemnik izložen infracrvenom svjetlu, na žicama se razvija razlika u naponu. Električna svojstva komponenti IR senzora mogu se koristiti za mjerenje udaljenosti do objekta. Kada je infracrveni prijemnik izložen svjetlu, dolazi do razlike potencijala preko žica.
Gdje je primjenjivo:
- Termografija: Prema zakonu zračenja objekata, pomoću ove tehnologije moguće je posmatrati okolinu sa ili bez vidljive svjetlosti.
- Grijanje: Infracrveno se može koristiti za kuhanje i podgrijavanje hrane. Oni mogu ukloniti led sa krila aviona. Pretvarači su popularni u industrijipolja kao što su štampanje, oblikovanje plastike i zavarivanje polimera.
- Spektroskopija: Ova tehnika se koristi za identifikaciju molekula analizom sastavnih veza. Tehnologija koristi svjetlosno zračenje za proučavanje organskih jedinjenja.
- Meteorologija: izmjeriti visinu oblaka, izračunati temperaturu zemlje i površine moguće je ako su meteorološki sateliti opremljeni skenirajućim radiometrima.
- Fotobiomodulacija: koristi se za hemoterapiju kod pacijenata sa rakom. Dodatno, tehnologija se koristi za liječenje virusa herpesa.
- Klimatologija: praćenje razmjene energije između atmosfere i zemlje.
- Komunikacija: Infracrveni laser daje svjetlost za komunikaciju optičkim vlaknima. Ove emisije se također koriste za komunikaciju na kratkim udaljenostima između mobilnih i kompjuterskih perifernih uređaja.
3. UV senzor
Ovi senzori mjere intenzitet ili snagu upadnog ultraljubičastog zračenja. Oblik elektromagnetnog zračenja ima veću talasnu dužinu od rendgenskih zraka, ali je i dalje kraći od vidljivog zračenja.
Aktivni materijal poznat kao polikristalni dijamant koristi se za pouzdano mjerenje ultraljubičastog zračenja. Instrumenti mogu otkriti različite uticaje na životnu sredinu.
Kriterijumi odabira uređaja:
- Rasponi talasnih dužina u nanometrima (nm) koji se mogu detektovati ultraljubičastim senzorima.
- Radna temperatura.
- Preciznost.
- Težina.
- Rasponsnaga.
Princip rada
Ultraljubičasti senzor prima jednu vrstu energetskog signala i prenosi drugu vrstu signala. Za posmatranje i snimanje ovih izlaznih tokova, oni se šalju u električni brojilo. Za kreiranje grafikona i izvještaja, očitanja se prenose u analogno-digitalni pretvarač (ADC), a zatim na računar sa softverom.
Koristi se u sljedećim aparatima:
- UV fotocijevi su senzori osjetljivi na zračenje koji prate tretman UV zraka, UV tretman vode i sunčevu izloženost.
- Svjetlosni senzori - mjere intenzitet upadnog zraka.
- Senzori UV spektra su uređaji sa spregnutim punjenjem (CCD) koji se koriste u laboratorijskim slikama.
- UV svjetlosni detektori.
- UV germicidni detektori.
- Senzori fotostabilnosti.
4. Senzor dodira
Ovo je još jedna velika grupa uređaja. Klasifikacija senzora pritiska koristi se za procjenu vanjskih parametara odgovornih za pojavu dodatnih karakteristika pod djelovanjem određenog objekta ili tvari.
Senzor dodira se ponaša kao varijabilni otpornik u zavisnosti od toga gdje je spojen.
Senzor dodira se sastoji od:
- Potpuno provodljiv materijal kao što je bakar.
- Izolirani međumaterijal kao što je pjena ili plastika.
- Djelomično provodljivi materijal.
U isto vrijeme, ne postoji striktno razdvajanje. Klasifikacija senzora pritiska se uspostavlja odabirom specifičnog senzora, koji procjenjuje napon koji se pojavljuje unutar ili izvan objekta koji se proučava.
Princip rada
Djelomično provodljivi materijal se suprotstavlja protoku struje. Princip linearnog enkodera je da se smatra da je tok struje suprotniji kada je dužina materijala kroz koji struja treba da prođe duža. Kao rezultat toga, otpor materijala se mijenja promjenom položaja u kojem dolazi u kontakt sa potpuno provodljivim objektom.
Klasifikacija senzora automatizacije je u potpunosti zasnovana 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 kompjuterskog miša na drugi kraj podloge za miš da pomjerite kursor na drugu stranu ekrana.
5. Senzor blizine
Ovu tehnologiju sve više koriste moderna vozila. Klasifikacija električnih senzora koji koriste svjetlosne i senzorske module postaje sve popularnija kod proizvođača automobila.
Senzor blizine detektuje prisustvo objekata koji su gotovo bez ikakvihdodirne tačke. 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.
- Hall senzori.
Princip rada
Senzor blizine emituje elektromagnetno ili elektrostatičko polje ili snop elektromagnetnog zračenja (kao što je infracrveno) i čeka signal odgovora ili promjene u polju. Objekat koji se detektuje 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 gubitaka na blizinu električno provodnog medija. Ovi uređaji su poželjni za metalne predmete.
- Kapacitivni senzori blizine: Ovi pretvaraju promjenu elektrostatičke kapacitivnosti između elektroda za detekciju i uzemljenja. To se događa kada se približite obližnjem objektu s promjenom frekvencije oscilacija. Da bi se detektovao obližnji objekat, frekvencija oscilovanja se pretvara u jednosmerni napon, koji se poredi sa unapred određenim pragom. Ovi uređaji su poželjni za plastične predmete.
Klasifikacija mjerne opreme i senzora nije ograničena na gornji opis i parametre. Sa 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 osnovu primljenih i kreiranih signala, princip se može podeliti u sledeće grupe: električni, mehanički, termički, hemijski, radijacioni i magnetni.
6. Ultrazvučni senzori
Ultrazvučni senzor se koristi za detekciju prisustva objekta. Ovo se postiže emitovanjem ultrazvučnih talasa iz glave uređaja, a zatim primanjem reflektovanog ultrazvučnog signala od odgovarajućeg objekta. Ovo pomaže u otkrivanju položaja, prisutnosti i kretanja objekata.
Budući da se ultrazvučni senzori oslanjaju na zvuk, a ne na svjetlost za detekciju, oni se široko koriste u mjerenju nivoa vode, medicinskim procedurama skeniranja i u automobilskoj industriji. Ultrazvučni talasi mogu detektovati nevidljive objekte kao što su folije, staklene boce, plastične boce i staklo sa svojim reflektujućim senzorima.
Princip rada
Klasifikacija induktivnih senzora je zasnovana na obimu njihove upotrebe. Ovdje je važno uzeti u obzir fizička i kemijska svojstva predmeta. Kretanje ultrazvučnih valova razlikuje se ovisno o obliku i vrsti medija. Na primjer, ultrazvučni valovi putuju ravno kroz homogeni medij i reflektiraju se i prenose natrag do granice između različitih medija. Ljudsko tijelo u zraku uzrokuje značajnu refleksiju i može se lako otkriti.
Tehnologija koristi sljedeće principe:
- Multioreflection. Višestruka refleksija se dešava kada se talasi reflektuju više puta između senzora i mete.
- Limit zona. Minimalna i maksimalna udaljenost senzora se mogu podesiti. Ovo se zove granična zona.
- Zona detekcije. Ovo je interval između površine glave senzora i minimalne udaljenosti detekcije dobijene podešavanjem udaljenosti skeniranja.
Uređaji opremljeni ovom tehnologijom mogu skenirati različite vrste objekata. Ultrazvučni izvori se aktivno koriste u kreiranju vozila.
