کنترل

کلمات کلیدی : اندازه‌‌گیری ، Transduser ، Sensor ،  Actuator، سیستم ، پروسه ، فرآیند

   اهمیت سنسورها در پروسه‌های صنعتی را می توان به راحتی با فرض نداشتن حواس پنجگانه در انسان تصویر کرد، آیا این انسان قادر به برقرای ارتباط با دنیای خارج است ؟ حال هرچه در درون دارای مکانیزم پیچیده‌ای باشد این ضعف بزرگ این مکانیزم عظیم را به زمین خواهد زد. وجود سنسور با ترجمه فارسی حسگر در هر سیستم و فرآیند صنعتی اتوماتیک بسیار حیاتی است و اگر بخواهید به عنوان مثال رسیدن مواد اولیه ، ویژگی‌های شیمیایی محصول ، پایان قسمتی از پروسه و ... را به سیستم معرفی نمایید تنها گزینه‌ای که پیش رو دارید استفاده از سنسورهاست.

   سنسورها بر اساس چگونگی دریافت کمیت مورد اندازه‌گیری به دو دسته تماسی و غیر تماسی تقسیم بندی می‌شوند . که در نوع اول جهت ارسال اطلاعات (آنالوگ یا دیجیتال) از سنسور به سیستم ، از فعالیتهای فیزیکی و درگیری های مکانیکی بهره‌برداری می‌گردد، که در همین جا عیب این دسته آشکار می شود و آن طول عمر پایین و همچنین نیاز به تعمیرات و نگهداری می باشد. در نوع دوم بدون هیچ گونه درگیری فیزیکی و تنها با بهره‌گیری از خواص مواد، پدیده‌ها و اجسام اطلاعات به سیستم منتقل می شود. در ادامه به معرفی طبقه بندی کلی و همچنین چند نوع از سنسورها می پردازم.

ترانسدیوسرها (Transduser)

ترانسدیوسر قطعه‌ای است که انرژی را از شکلی به شکل دیگر تبدیل می کند و دارای دو زیر مجموعه سنسور و اکتوویتور می باشد.

سنسور (Sensor) : کمیتی فیزیکی را آشکار و یا اندازه‌گیری می کند .

اکتوویتور (Actuator) : یک سیگنال (مثال: سیگنال الکتریکی) را به یک عمل (مثال: مکانیکی) تبدیل می کند .

   طبقه بندی سنسورها طبق قرارداد ، بر اساس قانون تبدیل ، مقدار کمیت مورد اندازه‌گیری ، تکنولوژی مورد استفاده و یا کاربرد سنسور انجام می شود .

   از انواع سنسور می توان سنسورهای فشار، کشش، تنش، کرنش، الکتریکی، جهت، فاصله، ارتفاع، نور، دما، دمای نور، شار نور، صوت، میدانی و ... را نام برد . به دلیل تنوع بسیار زیاد سنسورها در این مقاله تنها به دو نوع سنسورهای سنجش فشار و نوری به دلیل عمومیت بیشتر در پروسه های صنعتی پرداخته میشود و به دلیل دشواری وارد کردن فرمول در محیط وبلاگ از آوردن فرمولها خودداری می نمایم.

سنسور فشار پیزو الکتریک :

   در این گونه سنسورها اندازه‌گیری نیرو، جزء انتقال دهنده ، از یک یا تعداد بیشتری کرستال پیزو الکتریک تشکیل شده است که می توانند نیرو را اندازه‌گیری نمایند. خروجی نهایی یک بار الکتریکی گسترش یافته بر روی کریستال می باشد که این بار با نیرو متناسب است . با شکل دادن و جهت دهی مناسب کریستال، اندازه‌گیری نیرو در فضای سه بعدی امکان پذیر می شود . امپدانس سیگنال کاندیشنر متصل به کریستال باید زیاد باشد تا بتواند نیروی استاتیکی را نیز اندازه‌گیری نماید . به طور کلی،‌ این مبدلها جهت اندازه‌گیری نیروهای متغیر مناسب می باشد.

سنسور Strain Gage :

   این نوع سنسورها دارای یک جزء فنر مانند می باشند که نیرو باعث تغییر شکل دادن این قطعه و تغییر در مقاومت آن می‌شود. این قطعه معمولا از یک تکه نازک فلز و یا ماده نیمه هادی ساخته می شود. این قسمت به جزیی که در زیر نیرو قرار می گیرد، متصل می شود .

سنسورهای ارتعاشی :

   شبیه به سنسور جابجایی است به این دلیل که از همان اصل برای عملکرد خود استفاده می کند. این سنسور شامل یک سیم مرتعش می باشد که نیروی اعمال شده به آن را با تغییر در فرکانس لرزش نشان می دهد . این سیم، یک قسمت یک سیستم حلقه بسته فیدبک می باشد که ارتعاش را به طور دائم حفظ می کند.

سنسورهای نوری :

   طبقه بندی سنسورهای نوری بر اساس کمیتهای فیزیکی است که تحت تاثیر قرار می‌گیرند و طبقه بندی اصلی آنها عبارتست از : فتورزیستورها ، مواد فتو ولتایی و فوتو امیترها. این نوع سنسورها  شامل انواع LDR ها و فتوسل ها هستند. این کونه حسگرها از موادی که هدایت نوری آنها وقتی که در معرض نور قرار می گیرند، تغییر می‌کند، ساخته می شوند. وقتی نور به این سنسورها تابانده می شود باعث کاهش مقاومتشان می شود که در مدارت کنترلی مختلف از این خاصیت استفاده می شود  .

منابع :

سنسورها و ترانسدیوسرها ترجمه مهندس محمد طلوع خراسانیان

ماهنامه صنایع الکترونیک شماره 4

ماهنامه امواج برتر شماره 21