معرفی جامع انواع سنسورها و کاربرد آنها

انواع سنسورها گوناگون بوده و برای موارد مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. هر کدام از سنسورها ویژگی های خاص خود را داشته، و آشنایی با آنها لازم و ضروری می باشد. ما در ادامه این متن قصد داریم در مورد انواع سنسورها و کاربرد آن ها مطالبی ارائه دهیم. توصیه می کنیم در دوره های دوره تابلو برق صنعتی آموزشگاه فنون برق ثبت نام نمایید.

سنسور چیست؟

سنسور (sensor به انگلیسی) به معنای حس کننده است و می تواند به صورت اتوماتیک در صنایع مختلف اموراتی مثل شمارش، فشار، حرارت، رطوبت، دما و غیره را اندازه گیری کند. سنسورها امروزه به عنوان ورودی فرمان در صنایع نقش دارند و بر اساس کارایی آنها فرمانی در یک حوزه صادر می شود.

به عبارت تخصصی تر زمانی که یک فرمان از پی ال سی سیستم مورد نظر صادر می شود، سنسور مربوطه بر اساس کارایی خود متریال مورد نظر را اندازه گیری کرده و به صورت آنالوگ و یا دیجیتال اندازه گیری می کند که نتیجه بدست آمده بر اساس نوع ارائه به پی ال سی سیستم وارد می شود، و بر اساس آن تصمیم گیری های لازم اتخاذ می شود.

انواع سنسور

انواع سنسور در برق صنعتی و اتوماسیون صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند که ذکر تمامی آنها در این مطلب کار دشواری می باشد و به همین دلیل ما متداول ترین و مرسوم ترین سنسورها را مورد بررسی قرار می دهیم.

انواع سنسورهای مجاورتی

• سنسور مجاورتی مغناطیسی
• سنسور مجاورتی القایی از مهم ترین انواع سنسورها
• سنسورهای مجاورتی خازنی
• سنسورهای مجاورتی نوری
• سنسور مجاورتی اولتراسونیک از انواع سنسورها

حال، به توضیح انواع سنسورهای مجاورتی یا proximity می پردازیم:

۱.سنسور مجاورتی مغناطیسی

از انواع دیگر سنسورها می توان به سنسور مجاورتی مغناطیسی اشاره کرد. عملکرد این سنسور وابسته به میدان آهنربای اطراف آن می باشد، و در درون آن کنتاکت هایی با مواد فرو مغناطیس همچون آلیاژ آهن و نیکل وجود دارند که در درون یک لوله کوچک قرار دارند و این لوله از گاز خنثی نیتروژن که در واقع یک گاز امن و غیر قابل اشتعال می باشد، پر شده است.

همچنین معمولا در این سنسورها یک لامپ ال ای دی به منظور مشخص کردن وضعیت کار سنسور گذاشته می شود که تشخیص بهتر را برای کاربر فراهم کرده است. از این سنسور عمدتا برای کنترل کورس حرکت سیلندر ها استفاده می شود.

از این سنسور برای مواردی مثل شمارش وسایل یا تولیدات، تشخیص باز و بسته بودن درب ها، اندازه گیری سرعت چرخش یک قطعه یا وسیله، کنترل دقیق موقعیت تجهیزات و غیره استفاده می شود.

کاربرد سنسور مجاورتی مغناطیسی

• یکی از کاربرد‌های فراوان سنسور مجاورتی مغناطیسی در جک‌های هیدرولیکی
• قابلیت نصب بر روی جک‌های پنیوماتیکی جهت تشخیص حالت باز یا بسته بودن جک
• از کاربرد‌های سنسور آهنربا در رهیابی و ناوبری
• کنترل سطوح در مخازن از کاربرد‌های سنسور آهنربا
• کاربرد سنسور آهنربا برای تشخیص باز یا بسته بودن درب‌ها
• کنترل موقعیت تجهیزات از کاربردهای سنسور مجاورتی مغناطیسی
• کاربرد سنسور‌های آهنربا یا سنسور پیک آپ برای اندازه گیری سرعت چرخش

سنسور اثر هال

در این قسمت به توضیح کلی سنسور افکت حال از انواع سنسور مغناطیسی می پردازیم:

• سنسور اثر هال با استفاده از برق و مغناطیس و برای تبدیل اطلاعات رمرگذاری شده مغناطیسی به سیگنال های الکتریکی برای جابه جایی اجسام استفاده می شود.
• به اثر تولید ولتاژ قابل اندازه گیری با استفاده از میدان مغناطیسی ، اثر هال گفته می شود.
• سنسورهای اثر هال توسط یک میدان مغناطیسی فعال می شوند.
• سنسور اثر هال برای پاسخ گویی به طیف وسیعی از میدان مغناطیسی مثبت و منفی تعبیه شده است.
• دو نوع سنسور هال دو قطبی و تک قطبی داریم.
• کاربرد سنسور اثر هال در تشخیص سر به سر، تشخیص اضطراری، عملکرد به عنوان سنسور مجاورت در صورتی که شرایط محیطی از آب ، لرزش ، کثیفی یا روغن تشکیل شده باشد، برای قرار دادن مواد فرو مغناطیسی مانند آهن و فولاد با قرار دادن یک آهنربای کوچک “بایاس” دائمی در پشت منطقه فعال دستگاه، موقعیت یاب و برای برای جابجایی بارهای جریان بزرگتر مانند جایگزین کردن LED با ترانزیستور قدرت می باشد.

۲.سنسور مجاورتی القایی از مهم ترین انواع سنسورها

این سنسورها دارای یک اسیلاتور LC هستند و از این لحاظ شبیه به سنسورهای القایی می باشند اما عمده تفاوت آن نسبت به سنسورهای القایی در هسته بویین اسیلاتور است زیرا در سنسورهای القایی هسته حدود نیمی از بویین را می پوشاند، و به همین دلیل یک میدان مغناطیسی به بیرون هدایت می شود و در این حالت اگر یک فلز به میدان وارد شود، تغییر جریان در مدار باعث تشخیص فلز می شود.

این در حالی است که در سنسور های مجاورتی القایی تمام بویین توسط هسته پوشش داده می شود و اگر آهنربا به میدان این سنسور نزدیک شود، هسته بویین اسیلاتور اشباع می شود و در نتیجه آن تغییر در جریان اسیلاتور صورت می گردد و در نهایت آهنربا تشخیص داده می شود. ساختمان کلی سنسور مجاورتی القایی نسبت به سنسور مجاورتی مغناطیسی پیچیده تر است و از ۴ قسمت تشکیل شده است: اسیلاتور، دمولاتور، تریگر و تقویت خروجی. سنسورهای القایی دارای مزایایی همچون نصب آسان، تکرارپذیری بالا، خطی بودن بالا، کیفیت بالا، تشخیص بدون تماس و …. می باشند. یکی دیگر از مزایای سنسور مجاورت القایی این است که از مقاومت بالایی در برابر شرایط محیطی سخت و مناطق صنعتی که دارای آلودگی، گرد و غبار، خاک هستند برخوردار است.

کاربرد سنسور القایی

از سنسورهای القایی برای موارد زیر استفاده می شود.

• پرکاربردترین سنسور در اتوماسیون صنعتی
• تشخیص موقعیت و حرکت قطعات فلزی با سرعت حرکت بالا
• کاربرد سنسور القایی در صنایع الکترونیک
• کاربرد سنسور القایی در اتوموبیل
• استفاده از سنسورهای القایی در مورد استفاده در سنسورهای راهنمایی و رانندگی
• کاربرد سنسور القایی در تشخیص دور موتور
• استفاده از سنسور القایی در زمینه های پزشکی به عنوان مثال برای MRI

۳.معرفی سنسورهای مجاورتی خازنی

انواع سنسورهایی که در برق صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند، وظیفه و یا وظایف خاصی را در یک مدار و سیستم بر عهده دارند که یکی از آنها سنسور مجاورتی خازنی است که به نمونه هایی القایی شباهت فراوانی دارند ولی تفاوت عمده آنها این است علاوه بر فلز، اگر موادی مثل شیشه، لاستیک، چوب، پارچه، آب و غیره به آن وارد شوند، قابلیت تشخیص دارند و به همین دلیل می توان برای کاربردهای مختلف از این سنسور استفاده کرد.

سنسورهای مجاورتی خازنی به شکل استوانه ای یا مکعبی و در ابعاد مختلف و با بدنه های پلاستیکی و گاها فلزی ساخته می شوند. از سنسورهای خازنی برای تشخیص اجسام مختلف استفاده می شود. تشخیص اجسام مختلف توسط سنسورهای خازنی به فاصله جسم تا ناحیه حساس سنسور، ابعاد جسم و ثابت دی الکتریک جسم بستگی دارد.

از انواع سنسورهای خازنی می توان به سنسور خازنی مینیاتوری، سنسور استوانه ای، سنسور خازنی آنالوگ و سنسورهای خازنی با دمای بالا اشاره کرد.

کاربرد سنسورهای خازنی

مهم ترین کاربردهای سنسورهای خازنی را در این قسمت مطالعه کنید:

• کاربرد سنسورهای خازنی برای تعیین سطح آب در بطری های پلاستیکی
• کاربرد سنسور خازنی برای تشخیص اجسام مات و سیاه
• تشخیص پودر داخل باطری ها از مهم ترین کاربردهای سنسور خازنی
• تشخیص سیم یا کابل های سیمی
• استفاده از سنسور خازنی برای چک کردن وجود یا عدم وجود وسایل مانند لامپ ها در داخل جعبه مقوایی
• تشخیص سطح در میان موانع از مزایای سنسور خازنی
• تشخیص بریدگی لیبل برای مصارف بسته بندی

از مزایای سنسور خازنی می توان به شناسایی اهداف غیرفلزی، شناسایی اهداف جامد و مایع، برای اندازه گیری فشار و … رطوبت اشاره کرد.

۴.سنسورهای مجاورتی نوری

این سنسورها بر اساس دریافت و یا ارسال نور مدوله شده کار می کنند و نور مورد نظر فرکانسی بین ۵ الی ۳۰ kHz می باشد. در واقع استفاده از چنین نوری قدرت تشخیص سنسورهای مجاورتی نوری را افزایش می دهد و معمولا در ساخت این سنسورها از نور مادون قرمز با طول موج mm880 استفاده می شود و دلیل اصلی این استفاده، عدم تاثیر نور محیط بر آن می باشد.

از مزایای سنسورهای مجاورتی نوری می توان به توانایی تشخیص اجسام از فواصل دور، سرعت پاسخ دهی بالا، دوام طولانی و دیر خراب شدن اشاره کرد. سنسورهای نوری از از پرفروش ترین تجهیزات صنعتی می باشند.

کاربرد سنسورهای مجاورتی نوری

• مورد استفاده در گیت های ورودی شیشه های خاکستری یا بی رنگ برای تشخیص عبور افراد در این شیشه ها
• از کاربرد سنسورهای مجاورتی نوری در کارواش ها و محیط های آلوده
• جاگذاری دقیق اشیا در اتوماسیون کارخانه ها از طریق سنسورهای مجاورتی نوری
• کاربرد سنسورهای نوری آینه ای در نوار نقاله ها و تشخیص بطری های خالی و شفاف
• استفاده از سنسور نوری یک طرفه در اتوماسیون صنعتی در زمینه حمل و صنعت تولید سرامیک

سنسور مجاورتی اولتراسونیک از انواع سنسورها

انواع سنسورها و معرفی آنها را با سنسور مجاورتی اولتراسونیک ادامه می دهیم. این نوع سنسور به وسیله صوت عمل می کند و با ارسال یک پالس صوتی که اندازه آن بالاتر از محدوده شنوایی انسان است، به سطح جسم و برگشت انعکاس آن عمل می کند و در این مورد زمان رفت و برگشت صوت اهمیت زیادی در نتیجه نهایی دارد. همچنین شرایط محیطی بر روی این سنسور تاثیری ندارند، و این سنسور به دلیل استهلاک پایین محبوبیت زیادی دارد. این این نوع سنسورهای مجاورتی به صورت پالسی کار می کنند مثلا در هر ۲ثانیه یکبار یک پالس ارسال و فاصله را اندازه کیری می کند.

از مزایای سنسور التراسونیک می توان به برد بیشتر از سنسورهای خازنی و القایی، دارای عمر عملی طولانی، زمان پاسخگویی سریع اشاره کرد.

کاربرد سنسورهای التراسونیک

• اندازه گیری فاصله اجسام و شمارش تعداد اجسام
• اندازه گیری یک شی نزدیک یا عقب نشینی از کاربردهای سنسور التراسونیک
• اندازه گیری ارتفاع اجسام از کاربردهای سنسور التراسونیک
• اندازه گیری سطح مخازن بدون توجه به جنس و رنگ از پرکاربرترین سنسورهای التراسونیک
• کنترل فرآیند و مدیریت موجودی در بسیاری از صنایع از مهم ترین کاربردهای سنسور التراسونیک
• کاربرد سنسور التراسونیک در فرآیند تولید برای کنترل فرآیند خودکار در کف کارخانه

سنسور نوری و فیبر نوری

سنسور نوری

سنسور نوری یا همان سنسور فتوالکتریک برای تشخیص اجسام در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد. کاربرد سنسور نوری، ارسال نور است.سنسورهای نوری به ۳ دسته یک طرفه با آیینه، یک طرفه بدون آیینه، دوطرفه تقسیم می شوند.

کاربرد سنسور نوری در صنعت

• استفاده از فیبرهای نوری به منظور جمع‌آوری اطلاعات و انتقال داده‌ها
• استفاده از نور انعکاسی در فیبر نوری برای اندازه‌گیری متغیرهای فیزیکی و شیمیایی مختلف مانند دما، فشار، تغییرات
• کاربرد سنسور نوری در برنامه‌های پزشکی
• کاربرد سنسور نوری در برنامه‌های نظامی

از دیگر انواع سنسورها می توان به سنسور فیبر نوری اشاره کرد که برای سنجش از راه دور کابرد دارد.

از مزایای سنسور نوری نسبت به سابر سنسورها می توان به دقت بالا، توانایی سرعت پاسخگویی سریع به دلیل استفاده از نور برای تشخیص، عدم نیاز به تماس فیزیکی، مصرف انرژی پایین و قابلیت تشخیص در فاصله‌های دور اشاره کرد.

سنسور دیجیتال تشخیص موقعیت الکترومکانیکی

انواع سنسورها دیجیتال تشخیص موقعیت الکترومکانیکی همان گونه که نامشان پیداست، بر اساس دو نیروی مکانیکی و الکترونیکی کار می کنند و هر کدام از این نیروها وظیفه خاصی را در این سنسور بر عهده دارند. برای مثال نیروی مکانیکی در سنسور دیجیتال تشخیص موقعیت الکترومکانیکی به منظور تشخیص موقعیت، و نیروی الکتریکی به منظور جهت ایجاد فرمان عکس العمل دستگاه استفاده می شود.

انکودرهای چرخشی(rotary encoders) ار انواع دیگر سنسورهای موقعیت است و همانند پتانسیومترها عمل می کند. این نوع از سنسورهای حرکتی قادر هستند که حرکت چرخشی مکانیکی را به سیگنال‌های الکتریکی (ترجیحا دیجیتال) تبدیل کنند.

از کاربرد سنسور الکتریکی می توان به اندازه گیری دمای یک اتاق و تبدیل آن به سیگنال الکتریکی از کاربرد سنسور الکتریکی و روشن کردن یک بخاری به طور خودکار و رساندن دمای اتاق به حد آستانه اشاره کرد.

سنسورهای تماسی و غیر تماسی

از انواع دیگر سنسورها می توان به سنسور تماسی و غیر تماسی اشاره کرد. سنسور تماسی برای ارزیابی دمای محیط مورد استفاده قرار می گیرد. سنسور تماسی در ابتدا دمای خود را ارزیابی کرده و سپس با تماس به جسم مورد نظر و یا در معرض محیط بودن می تواند تعادل گرمایی بین سنسور و محیط را بسنجد.

سنسور غیر تماسی سنسوری است که زمانی که به یک جسم نزدیک می شود، آن را حس کره و فعال می شود. از مزایای سنسور غیر تماسی می توان به طول عمر زیاد، عدم ایجاد نویز در هنگ سوئیچینگ، سرعت سوویچینگ زیاد و عدم نیاز به نیرو و فشار اشاره کرد.

سنسور حضور افراد(PIR) از مهم ترین انواع سنسورها

یکی از پرکاربردترین سنسورها در صنعت، سنسور حضور است. این سنسور به حرکت افراد حساس است و آنها را در تاریکی تنها نمی گذارد. سنسور حضور افراد یا همان سنسور تشخیص حضور افراد یکی از انواع سنسورهای پرکاربرد در سیستم روشنایی هوشمند است که برای بهینه سازی مصرف انرژی و ایجاد امنیت در ساختمان ها تعبیه شده است و از تکنولوژی های مختلفی برای تشخیص افراد زمانی که فردی داخل منزل می شود بهره گرفته است و حضور فرد را از طریق اسمس به کاربر اطلاع می دهد. کاربرد سنسور حرکت در در مناطق پر رفت و آمد مانند راه پله ها، پارکینگ ها، راهروها، پاگردها جهت ایجاد امنیت در مجتمع ها و اماکن می می باشد.

سنسور فشار از انواع سنسورها در صنعت

انواع سنسور فشار از جمله سنسورهای بسیار کارآمد در صنعت هستند که برای ارزیابی فشار سیالات، فشار مایعات و گازها و پارامترهای قابل فهم برای سیستم مورد استفاده قرار می گیرند. به طور مثال

• از سنسور نیرو برای ترازوها استفاده می شود که بر پایه تغییر در پل های الکتریکی تعبیه شده است
• از سنسور حرکت برای خودروها بر پایه سنسور هال استفاده می شود
• سنسور فشار تایر نسبت به فشار اتمسفر اندازه گیری می شود
• سنسور فشار مطلق نسبت به خلاء ارزیابی می شود

عملکرد سیستم فشار بدین صورت است که از طریق تکنولوژی های مختلف، فشار را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. در ادامه به مقایسه انواع سنسور فشار در صنعت می پردازیم:

در این مقاله به بررسی انواع سنسورها و کاربرد هر یک پرداختیم، برای آشنایی بیشتر با این سنسورها، نصب و کارکردن با آنها توصیه می کنیم در دوره های آموزش برق صنعتی آموزشگاه فنون برق ثبت نام نمایید.