Senzorii sunt dispozitive complexe folosite adesea pentru a detecta și a răspunde la semnale electrice sau optice. Dispozitivul convertește un parametru fizic (temperatura, tensiunea arterială, umiditatea, viteza) într-un semnal care poate fi măsurat de dispozitiv.
Clasificarea senzorilor în acest caz poate fi diferită. Există mai mulți parametri de bază pentru distribuția dispozitivelor de măsurare, care vor fi discutați în continuare. Practic, această separare se datorează acțiunii diferitelor forțe.
Acest lucru este ușor de explicat folosind măsurarea temperaturii ca exemplu. Mercurul dintr-un termometru de sticlă se extinde și comprimă lichidul pentru a converti temperatura măsurată, care poate fi citită de un observator dintr-un tub de sticlă calibrat.
Criterii de selecție
Există anumite caracteristici de luat în considerare atunci când clasificați un senzor. Acestea sunt enumerate mai jos:
- Precizie.
- Condiții de mediu - de obicei, senzorii au limitări de temperatură, umiditate.
- Interval - limitămăsurători ale senzorului.
- Calibrare - necesară pentru majoritatea instrumentelor de măsurare, deoarece citirile se modifică în timp.
- Cost.
- Repetabilitate - Citirile variabile sunt măsurate în mod repetat în același mediu.
Distribuție pe categorii
Clasificările senzorilor sunt împărțite în următoarele categorii:
- Numărul principal de parametri de intrare.
- Principii de transducție (folosind efecte fizice și chimice).
- Material și tehnologie.
- Destinație.
Principiul transducției este un criteriu fundamental urmat pentru colectarea eficientă a informațiilor. De obicei, criteriile logistice sunt selectate de echipa de dezvoltare.
Clasificarea senzorilor pe baza proprietăților este distribuită după cum urmează:
- Temperatura: termistoare, termocupluri, termometre cu rezistență, microcircuite.
- Presiune: fibră optică, vid, manometre flexibile pentru fluide, LVDT, electronice.
- Debit: electromagnetic, presiune diferențială, deplasare de poziție, masă termică.
- Senzori de nivel: presiune diferențială, frecvență radio cu ultrasunete, radar, deplasare termică.
- Proximitate și deplasare: LVDT, fotovoltaic, capacitiv, magnetic, ultrasonic.
- Biosenzori: oglindă rezonantă, electrochimic, rezonanță plasmonică de suprafață, potențiometric adresabil la lumină.
- Imagine: CCD, CMOS.
- Gaze și chimie: semiconductor, infraroșu, conducție, electrochimic.
- Accelerație: giroscoape, accelerometre.
- Altele: senzor de umiditate, senzor de viteză, masă, senzor de înclinare, forță, vâscozitate.
Acesta este un grup mare de subsecțiuni. Este de remarcat faptul că, odată cu descoperirea de noi tehnologii, secțiunile sunt complet completate în mod constant.
Atribuirea clasificării senzorului în funcție de direcția de utilizare:
- Controlul, măsurarea și automatizarea procesului de producție.
- Uz neindustrial: aviație, dispozitive medicale, automobile, electronice de larg consum.
Senzorii pot fi clasificați în funcție de cerințele de putere:
- Senzor activ - dispozitive care necesită alimentare. De exemplu, LiDAR (detecție a luminii și telemetru), celulă fotoconductivă.
- Senzor pasiv - senzori care nu necesită alimentare. De exemplu, radiometre, fotografie pe film.
Aceste două secțiuni includ toate dispozitivele cunoscute de știință.
În aplicațiile curente, atribuirea clasificării senzorilor poate fi grupată după cum urmează:
- Accelerometre - bazate pe tehnologia senzorilor microelectromecanici. Sunt folosite pentru a monitoriza pacienții care pornesc stimulatoare cardiace. și dinamica vehiculului.
- Biosenzori - bazați pe tehnologie electrochimică. Folosit pentru a testa alimente, dispozitive medicale, apă și pentru a detecta agenți patogeni biologici periculoși.
- Senzori de imagine - bazați pe tehnologia CMOS. Sunt folosite în electronice de larg consum, biometrie, monitorizare a traficuluitrafic și securitate, precum și imagini de pe computer.
- Detectoare de mișcare - bazate pe tehnologii cu infraroșu, ultrasunete și cu microunde/radar. Folosit în jocuri video și simulări, activarea luminii și detectarea securității.
Tipuri de senzori
Există și un grup principal. Este împărțit în șase zone principale:
- Temperatura.
- Infraroșu.
- Ultraviolete.
- Senzor.
- Abordare, mișcare.
- Ultrasunete.
Fiecare grup poate include subsecțiuni, dacă tehnologia este folosită chiar și parțial ca parte a unui anumit dispozitiv.
1. Senzori de temperatură
Acesta este unul dintre grupurile principale. Clasificarea senzorilor de temperatură unește toate dispozitivele care au capacitatea de a evalua parametrii pe baza încălzirii sau răcirii unui anumit tip de substanță sau material.
Acest dispozitiv colectează informații despre temperatură de la o sursă și le convertește într-o formă pe care alte echipamente sau oameni o pot înțelege. Cea mai bună ilustrare a unui senzor de temperatură este mercurul dintr-un termometru de sticlă. Mercurul din sticlă se extinde și se contractă odată cu schimbările de temperatură. Temperatura exterioară este elementul de pornire pentru măsurarea indicatorului. Poziția mercurului este observată de către privitor pentru a măsura parametrul. Există două tipuri principale de senzori de temperatură:
- Senzori de contact. Acest tip de dispozitiv necesită contact fizic direct cu obiectul sau purtătorul. Ei sunt în controltemperatura solidelor, lichidelor și gazelor într-un interval larg de temperatură.
- Senzori de proximitate. Acest tip de senzor nu necesită niciun contact fizic cu obiectul sau mediul măsurat. Ele controlează solidele și lichidele nereflectante, dar sunt inutile pentru gaze datorită transparenței lor naturale. Aceste instrumente folosesc legea lui Planck pentru a măsura temperatura. Această lege se referă la căldura emisă de sursă pentru a măsura valoarea de referință.
Lucrați cu diverse dispozitive
Principiul de funcționare și clasificare a senzorilor de temperatură sunt împărțite în utilizarea tehnologiei în alte tipuri de echipamente. Acestea pot fi tablouri de bord dintr-o mașină și unități speciale de producție dintr-un magazin industrial.
- Termocuplu - modulele sunt realizate din două fire (fiecare - din aliaje sau metale omogene diferite), care formează o tranziție de măsurare prin conectarea la un capăt. Această unitate de măsură este deschisă elementelor studiate. Celăl alt capăt al firului se termină cu un dispozitiv de măsurare unde se formează o joncțiune de referință. Curentul trece prin circuit deoarece temperaturile celor două joncțiuni sunt diferite. Tensiunea rezultată în milivolt este măsurată pentru a determina temperatura la joncțiune.
- Detectoarele de temperatură de rezistență (RTD) sunt tipuri de termistori care sunt concepute pentru a măsura rezistența electrică la schimbările de temperatură. Sunt mai scumpe decât orice alte dispozitive de detectare a temperaturii.
- Termistori. Sunt un alt tip de rezistență termică în care o maremodificarea rezistenței este proporțională cu o mică modificare a temperaturii.
2. Senzor IR
Acest dispozitiv emite sau detectează radiații infraroșii pentru a detecta o anumită fază a mediului. De regulă, radiația termică este emisă de toate obiectele din spectrul infraroșu. Acest senzor detectează tipul de sursă care nu este vizibilă pentru ochiul uman.
Ideea de bază este să folosiți LED-uri cu infraroșu pentru a transmite unde luminoase către un obiect. O altă diodă IR de același tip ar trebui utilizată pentru a detecta unda reflectată de la obiect.
Principiul de funcționare
Clasificarea senzorilor din sistemul de automatizare în această direcție este obișnuită. Acest lucru se datorează faptului că tehnologia face posibilă utilizarea unor instrumente suplimentare pentru evaluarea parametrilor externi. Când un receptor infraroșu este expus la lumină infraroșu, se dezvoltă o diferență de tensiune pe fire. Proprietățile electrice ale componentelor senzorului IR pot fi utilizate pentru a măsura distanța până la un obiect. Când un receptor infraroșu este expus la lumină, apare o diferență de potențial între fire.
Acolo unde este cazul:
- Termografie: Conform legii radiației obiectelor, este posibil să se observe mediul cu sau fără lumină vizibilă folosind această tehnologie.
- Încălzire: infraroșu poate fi folosit pentru a găti și reîncălzi alimente. Ele pot îndepărta gheața de pe aripile aeronavei. Convertizoarele sunt populare în industriedomenii precum imprimarea, turnarea plasticului și sudarea polimerilor.
- Spectroscopie: Această tehnică este utilizată pentru a identifica molecule prin analiza legăturilor constitutive. Tehnologia folosește radiația luminoasă pentru a studia compușii organici.
- Meteorologie: măsurați înălțimea norilor, calculați temperatura pământului și suprafața este posibilă dacă sateliții meteorologici sunt echipați cu radiometre de scanare.
- Fotobiomodulare: utilizat pentru chimioterapie la pacienții cu cancer. În plus, tehnologia este utilizată pentru a trata virusul herpesului.
- Climatologie: monitorizarea schimbului de energie dintre atmosferă și pământ.
- Comunicare: un laser cu infraroșu oferă lumină pentru comunicarea prin fibră optică. Aceste emisii sunt, de asemenea, utilizate pentru comunicarea la distanță scurtă între periferice mobile și computere.
3. Senzor UV
Acești senzori măsoară intensitatea sau puterea radiației ultraviolete incidente. O formă de radiație electromagnetică are o lungime de undă mai mare decât razele X, dar este totuși mai scurtă decât radiația vizibilă.
Un material activ cunoscut sub numele de diamant policristalin este folosit pentru a măsura în mod fiabil ultravioletele. Instrumentele pot detecta diferite efecte asupra mediului.
Criterii de selecție a dispozitivului:
- Intervalele de lungime de undă în nanometri (nm) care pot fi detectate de senzorii ultravioleți.
- Temperatura de funcționare.
- Precizie.
- Greutate.
- Intervalputere.
Principiul de funcționare
Un senzor de ultraviolete primește un tip de semnal de energie și transmite un alt tip de semnal. Pentru a observa și înregistra aceste fluxuri de ieșire, acestea sunt trimise la un contor electric. Pentru a crea grafice și rapoarte, citirile sunt transferate pe un convertor analog-digital (ADC) și apoi pe un computer cu software.
Folosit în următoarele aparate:
- Tuburile foto UV sunt senzori sensibili la radiații care monitorizează tratarea aerului UV, tratarea apei UV și expunerea la soare.
- Senzori de lumină - măsoară intensitatea fasciculului incident.
- Senzorii cu spectru UV sunt dispozitive cuplate la sarcină (CCD) utilizate în imagistica de laborator.
- detectoare de lumină UV.
- detectoare UV germicide.
- Senzori de fotostabilitate.
4. Senzor de atingere
Acesta este un alt grup mare de dispozitive. Clasificarea senzorilor de presiune este folosită pentru a evalua parametrii externi responsabili de apariția unor caracteristici suplimentare sub acțiunea unui anumit obiect sau substanță.
Senzorul tactil acționează ca un rezistor variabil în funcție de locul în care este conectat.
Senzorul tactil este format din:
- Un material complet conductiv, cum ar fi cuprul.
- Material intermediar izolat, cum ar fi spuma sau plastic.
- Material parțial conductor.
În același timp, nu există o separare strictă. Clasificarea senzorilor de presiune se stabilește prin selectarea unui senzor anume, care evaluează tensiunea emergentă în interiorul sau în exteriorul obiectului studiat.
Principiul de funcționare
Materialul parțial conductiv se opune curgerii curentului. Principiul codificatorului liniar este că fluxul de curent este considerat a fi mai opus atunci când lungimea materialului prin care trebuie să treacă curentul este mai mare. Ca urmare, rezistența materialului se modifică prin schimbarea poziției în care acesta vine în contact cu un obiect complet conductiv.
Clasificarea senzorilor de automatizare se bazează în întregime pe principiul descris. Aici sunt implicate resurse suplimentare sub formă de software special dezvoltat. De obicei, software-ul este asociat cu senzorii tactili. Dispozitivele își pot aminti „ultima atingere” atunci când senzorul este dezactivat. Ei pot înregistra „prima atingere” de îndată ce senzorul este activat și pot înțelege toate semnificațiile asociate acestuia. Această acțiune este similară cu mutarea unui mouse de computer la celăl alt capăt al mouse pad-ului pentru a muta cursorul în partea îndepărtată a ecranului.
5. Senzor de proximitate
Vehiculele moderne folosesc din ce în ce mai mult această tehnologie. Clasificarea senzorilor electrici care utilizează module de lumină și senzori câștigă popularitate în rândul producătorilor de automobile.
Senzorul de proximitate detectează prezența obiectelor care sunt aproape lipsitepuncte de contact. Deoarece nu există niciun contact între module și obiectul perceput și nici piese mecanice, aceste dispozitive au o durată de viață lungă și o fiabilitate ridicată.
Diferiți tipuri de senzori de proximitate:
- Senzori de proximitate inductivi.
- Senzori de proximitate capacitivi.
- Senzori de proximitate cu ultrasunete.
- Senzori fotoelectrici.
- Senzori de hol.
Principiul de funcționare
Senzorul de proximitate emite un câmp electromagnetic sau electrostatic sau un fascicul de radiații electromagnetice (cum ar fi infraroșu) și așteaptă un semnal de răspuns sau modificări ale câmpului. Obiectul detectat este cunoscut ca ținta modulului de înregistrare.
Clasificarea senzorilor conform principiului de funcționare și scop va fi după cum urmează:
- Dispozitive inductive: există un oscilator la intrare care modifică rezistența la pierderi în apropierea unui mediu conductor electric. Aceste dispozitive sunt preferate pentru obiectele metalice.
- Senzori de proximitate capacitivi: aceștia convertesc modificarea capacității electrostatice dintre electrozii de detectare și masă. Acest lucru se întâmplă atunci când se apropie de un obiect din apropiere cu o schimbare a frecvenței de oscilație. Pentru a detecta un obiect din apropiere, frecvența de oscilație este convertită într-o tensiune DC, care este comparată cu un prag predeterminat. Aceste dispozitive sunt preferate pentru obiectele din plastic.
Clasificarea echipamentelor de măsurare și a senzorilor nu se limitează la descrierea și parametrii de mai sus. Odată cu venireanoi tipuri de instrumente de măsură, grupul total este în creștere. Au fost aprobate diferite definiții pentru a face distincția între senzori și traductoare. Senzorii pot fi definiți ca un element care simte energia pentru a produce o variantă în aceeași formă sau într-o altă formă de energie. Senzorul convertește valoarea măsurată în semnalul de ieșire dorit folosind principiul conversiei.
Pe baza semnalelor primite și create, principiul poate fi împărțit în următoarele grupe: electric, mecanic, termic, chimic, radiant și magnetic.
6. Senzori cu ultrasunete
Senzorul cu ultrasunete este folosit pentru a detecta prezența unui obiect. Acest lucru se realizează prin emiterea de unde ultrasonice din capul dispozitivului și apoi primirea semnalului ultrasonic reflectat de la obiectul corespunzător. Acest lucru ajută la detectarea poziției, prezenței și mișcării obiectelor.
Deoarece senzorii cu ultrasunete se bazează mai degrabă pe sunet decât pe lumină pentru detectare, aceștia sunt utilizați pe scară largă în măsurarea nivelului apei, procedurile de scanare medicală și în industria auto. Undele cu ultrasunete pot detecta obiecte invizibile, cum ar fi foliile transparente, sticlele de sticlă, sticlele de plastic și sticlă cu ajutorul senzorilor lor reflectorizați.
Principiul de funcționare
Clasificarea senzorilor inductivi se bazează pe domeniul de aplicare al acestora. Aici este important să se țină cont de proprietățile fizice și chimice ale obiectelor. Mișcarea undelor ultrasonice diferă în funcție de forma și tipul mediului. De exemplu, undele ultrasonice se deplasează direct printr-un mediu omogen și sunt reflectate și transmise înapoi la granița dintre diferite medii. Corpul uman în aer provoacă reflexii semnificative și poate fi ușor detectat.
Tehnologia folosește următoarele principii:
- Multireflectie. Reflexia multiplă are loc atunci când undele sunt reflectate de mai multe ori între senzor și țintă.
- Zonă limită. Distanța minimă de detectare și distanța maximă de detectare pot fi ajustate. Aceasta se numește zonă limită.
- Zonă de detectare. Acesta este intervalul dintre suprafața capului senzorului și distanța minimă de detectare obținută prin ajustarea distanței de scanare.
Dispozitivele echipate cu această tehnologie pot scana diferite tipuri de obiecte. Sursele de ultrasunete sunt utilizate în mod activ în crearea de vehicule.
