Sensörler, genellikle elektrik veya optik sinyalleri algılamak ve bunlara yanıt vermek için kullanılan karmaşık cihazlardır. Cihaz, fiziksel bir parametreyi (sıcaklık, kan basıncı, nem, hız) cihaz tarafından ölçülebilen bir sinyale dönüştürür.
Bu durumda sensörlerin sınıflandırılması farklı olabilir. Daha sonra tartışılacak olan ölçüm cihazlarının dağıtımı için birkaç temel parametre vardır. Temel olarak, bu ayrılma çeşitli kuvvetlerin hareketinden kaynaklanmaktadır.
Örnek olarak sıcaklık ölçümünü kullanarak bunu açıklamak kolaydır. Bir cam termometredeki cıva, bir gözlemci tarafından kalibre edilmiş bir cam tüpten okunabilen ölçülen sıcaklığı dönüştürmek için sıvıyı genleştirir ve sıkıştırır.
Seçim kriterleri
Bir sensörü sınıflandırırken dikkate alınması gereken belirli özellikler vardır. Aşağıda listelenmiştir:
- Doğruluk.
- Çevresel koşullar - genellikle sensörlerin sıcaklık ve nem ile ilgili sınırlamaları vardır.
- Aralık - sınırsensör ölçümleri.
- Kalibrasyon - okumalar zamanla değiştiğinden çoğu ölçüm cihazı için gereklidir.
- Maliyet.
- Tekrarlanabilirlik - Değişken okumalar aynı ortamda tekrar tekrar ölçülür.
Kategoriye göre dağılım
Sensör sınıflandırmaları aşağıdaki kategorilere ayrılır:
- Parametrelerin birincil giriş sayısı.
- Dönüşüm ilkeleri (fiziksel ve kimyasal etkileri kullanarak).
- Malzeme ve teknoloji.
- Hedef.
İletişim ilkesi, etkili bilgi toplama için izlenen temel bir kriterdir. Tipik olarak, lojistik kriterler geliştirme ekibi tarafından seçilir.
Özelliklere göre sensörlerin sınıflandırılması şu şekilde dağıtılır:
- Sıcaklık: termistörler, termokupllar, dirençli termometreler, mikro devreler.
- Basınç: Fiber Optik, Vakum, Esnek Akışkan Göstergeleri, LVDT, Elektronik.
- Akış: elektromanyetik, fark basınç, konumsal yer değiştirme, termal kütle.
- Seviye sensörleri: fark basınç, ultrasonik radyo frekansı, radar, termal yer değiştirme.
- Yakınlık ve yer değiştirme: LVDT, fotovoltaik, kapasitif, manyetik, ultrasonik.
- Biyosensörler: rezonans ayna, elektrokimyasal, yüzey plazmon rezonansı, ışık adreslenebilir potansiyometrik.
- Görüntü: CCD, CMOS.
- Gaz ve kimya: yarı iletken, kızılötesi, iletim, elektrokimyasal.
- İvme: jiroskoplar, ivmeölçerler.
- Diğerleri: nem sensörü, hız sensörü, kütle, eğim sensörü, kuvvet, viskozite.
Bu, büyük bir alt bölüm grubudur. Yeni teknolojilerin keşfi ile bölümlerin sürekli yenilenmesi dikkat çekiyor.
Kullanım yönüne göre sensör sınıflandırmasının atanması:
- Üretim sürecinin kontrolü, ölçümü ve otomasyonu.
- Endüstriyel olmayan kullanım: havacılık, tıbbi cihazlar, otomobiller, tüketici elektroniği.
Sensörler güç gereksinimlerine göre sınıflandırılabilir:
- Aktif sensör - güç gerektiren cihazlar. Örneğin, LiDAR (ışık algılama ve telemetre), fotoiletken hücre.
- Pasif sensör - güç gerektirmeyen sensörler. Örneğin, radyometreler, film fotoğrafçılığı.
Bu iki bölüm bilimin bildiği tüm cihazları içerir.
Mevcut uygulamalarda, sensör sınıflandırmasının atanması şu şekilde gruplandırılabilir:
- İvmeölçerler - mikroelektromekanik sensör teknolojisine dayalıdır. Kalp pillerini açan hastaları izlemek için kullanılırlar. ve araç dinamikleri.
- Biyosensörler - elektrokimyasal teknolojiye dayalıdır. Yiyecekleri, tıbbi cihazları, suyu test etmek ve tehlikeli biyolojik patojenleri tespit etmek için kullanılır.
- Görüntü sensörleri - CMOS teknolojisine dayalıdır. Tüketici elektroniği, biyometri, trafik izlemede kullanılırlar.trafik ve güvenliğin yanı sıra bilgisayar görüntüleri.
- Hareket dedektörleri - kızılötesi, ultrasonik ve mikrodalga/radar teknolojilerine dayalıdır. Video oyunları ve simülasyonlarda, ışık aktivasyonunda ve güvenlik algılamasında kullanılır.
Sensör Tipleri
Ayrıca bir ana grup var. Altı ana alana ayrılmıştır:
- Sıcaklık.
- Kızılötesi.
- Ultraviyole.
- Sensör.
- Yaklaşım, hareket.
- Ultrason.
Teknoloji belirli bir cihazın parçası olarak kısmen kullanılıyorsa, her grup alt bölümler içerebilir.
1. Sıcaklık sensörleri
Bu ana gruplardan biridir. Sıcaklık sensörlerinin sınıflandırılması, belirli bir madde veya malzeme türünün ısıtılmasına veya soğutulmasına dayalı parametreleri değerlendirme yeteneğine sahip tüm cihazları birleştirir.
Bu cihaz bir kaynaktan sıcaklık bilgisi toplar ve onu diğer ekipmanların veya insanların anlayabileceği bir forma dönüştürür. Bir sıcaklık sensörünün en iyi örneği, bir cam termometredeki cıvadır. Camdaki cıva, sıcaklıktaki değişikliklerle genişler ve daralır. Dış sıcaklık, göstergeyi ölçmek için başlangıç öğesidir. Parametreyi ölçmek için civanın konumu izleyici tarafından gözlemlenir. İki ana sıcaklık sensörü türü vardır:
- Temas sensörleri. Bu tür bir cihaz, nesne veya taşıyıcı ile doğrudan fiziksel temas gerektirir. onlar kontrol altındageniş bir sıcaklık aralığında katıların, sıvıların ve gazların sıcaklığı.
- Yakınlık sensörleri. Bu sensör tipi, ölçülen nesne veya ortam ile herhangi bir fiziksel temas gerektirmez. Yansıtıcı olmayan katıları ve sıvıları kontrol ederler, ancak doğal şeffaflıkları nedeniyle gazlar için işe yaramazlar. Bu araçlar, sıcaklığı ölçmek için Planck yasasını kullanır. Bu yasa, referansı ölçmek için kaynak tarafından yayılan ısıyla ilgilidir.
Çeşitli cihazlarla çalışın
Sıcaklık sensörlerinin çalışma prensibi ve sınıflandırılması, teknolojinin diğer ekipman türlerinde kullanımına ayrılmıştır. Bunlar bir arabadaki gösterge panoları ve bir endüstriyel mağazadaki özel üretim birimleri olabilir.
- Termokupl - modüller iki kablodan (her biri - farklı homojen alaşımlardan veya metallerden) yapılır ve bir ucundan bağlanarak bir ölçüm geçişi oluşturur. Bu ölçü birimi çalışılan elemanlara açıktır. Telin diğer ucu, bir referans bağlantısının oluşturulduğu bir ölçüm cihazı ile biter. İki bağlantının sıcaklıkları farklı olduğu için akım devreden geçer. Ortaya çıkan milivolt voltajı, bağlantıdaki sıcaklığı belirlemek için ölçülür.
- Direnç Sıcaklığı Dedektörleri (RTD'ler), sıcaklık değiştikçe elektrik direncini ölçmek için yapılan termistör türleridir. Diğer tüm sıcaklık algılama cihazlarından daha pahalıdırlar.
- Termistörler. Bunlar, içinde büyük bir ısıl direnç olan başka bir tür termal dirençtir.dirençteki değişiklik sıcaklıktaki küçük bir değişiklikle orantılıdır.
2. IR sensörü
Bu cihaz, ortamdaki belirli bir fazı algılamak için kızılötesi radyasyon yayar veya algılar. Kural olarak, termal radyasyon, kızılötesi spektrumdaki tüm nesneler tarafından yayılır. Bu sensör, insan gözünün göremediği kaynak türünü algılar.
Temel fikir, ışık dalgalarını bir nesneye iletmek için kızılötesi LED'leri kullanmaktır. Nesneden yansıyan dalgayı algılamak için aynı tipte başka bir IR diyot kullanılmalıdır.
Çalışma prensibi
Bu doğrultuda otomasyon sistemindeki sensörlerin sınıflandırılması yaygındır. Bunun nedeni, teknolojinin harici parametreleri değerlendirmek için ek araçlar kullanmayı mümkün kılmasıdır. Kızılötesi alıcı kızılötesi ışığa maruz kaldığında, teller arasında bir voltaj farkı oluşur. IR sensör bileşenlerinin elektriksel özellikleri, bir nesneye olan mesafeyi ölçmek için kullanılabilir. Kızılötesi alıcı ışığa maruz kaldığında, teller arasında potansiyel bir fark oluşur.
Uygulanabilir olduğunda:
- Termografi: Nesnelerin radyasyon yasasına göre, bu teknolojiyi kullanarak çevreyi görünür ışıklı veya ışıksız gözlemlemek mümkündür.
- Isıtma: Kızılötesi, yiyecekleri pişirmek ve yeniden ısıtmak için kullanılabilir. Uçak kanatlarındaki buzu temizleyebilirler. Dönüştürücüler endüstriyel alanda popülerdirbaskı, plastik kalıplama ve polimer kaynağı gibi alanlar.
- Spektroskopi: Bu teknik, bileşen bağlarını analiz ederek molekülleri tanımlamak için kullanılır. Teknoloji, organik bileşikleri incelemek için ışık radyasyonu kullanır.
- Meteoroloji: Bulutların yüksekliğini ölçün, dünyanın sıcaklığını hesaplayın ve meteorolojik uydular taramalı radyometrelerle donatılmışsa yüzey mümkündür.
- Fotobiyomodülasyon: kanser hastalarında kemoterapi için kullanılır. Ek olarak, teknoloji herpes virüsünü tedavi etmek için kullanılıyor.
- Klimatoloji: atmosfer ve dünya arasındaki enerji alışverişini izleme.
- İletişim: Kızılötesi lazer, fiber optik iletişim için ışık sağlar. Bu emisyonlar, mobil ve bilgisayar çevre birimleri arasındaki kısa mesafeli iletişim için de kullanılır.
3. UV sensörü
Bu sensörler, gelen ultraviyole radyasyonun yoğunluğunu veya gücünü ölçer. Bir elektromanyetik radyasyon biçimi, X ışınlarından daha uzun bir dalga boyuna sahiptir, ancak yine de görünür radyasyondan daha kısadır.
Ultraviyoleyi güvenilir bir şekilde ölçmek için polikristal elmas olarak bilinen aktif bir malzeme kullanılır. Cihazlar, çeşitli çevresel etkileri tespit edebilir.
Cihaz seçim kriterleri:
- Ultraviyole sensörler tarafından algılanabilen nanometre (nm) cinsinden dalga boyu aralıkları.
- Çalışma sıcaklığı.
- Doğruluk.
- Ağırlık.
- Aralıkgüç.
Çalışma prensibi
Bir ultraviyole sensörü bir tür enerji sinyali alır ve başka bir tür sinyal iletir. Bu çıkış akımlarını gözlemlemek ve kaydetmek için bir elektrik sayacına gönderilirler. Grafikler ve raporlar oluşturmak için, okumalar bir analogdan dijitale dönüştürücüye (ADC) ve ardından yazılımlı bir bilgisayara aktarılır.
Aşağıdaki cihazlarda kullanılır:
- UV fototüpleri, UV hava arıtmasını, UV su arıtmasını ve güneş ışığına maruz kalmayı izleyen radyasyona duyarlı sensörlerdir.
- Işık sensörleri - gelen ışının yoğunluğunu ölçün.
- UV spektrum sensörleri, laboratuvar görüntülemede kullanılan şarj bağlantılı cihazlardır (CCD'ler).
- UV ışık dedektörleri.
- UV mikrop öldürücü dedektörler.
- Fotostabilite sensörleri.
4. Dokunmatik sensör
Bu başka bir büyük cihaz grubudur. Basınç sensörlerinin sınıflandırılması, belirli bir nesne veya maddenin etkisi altında ek özelliklerin ortaya çıkmasından sorumlu olan harici parametreleri değerlendirmek için kullanılır.
Dokunma sensörü, bağlandığı yere göre değişken bir direnç gibi davranır.
Dokunma sensörü şunlardan oluşur:
- Bakır gibi tamamen iletken bir malzeme.
- Köpük veya plastik gibi yalıtımlı ara malzeme.
- Kısmen iletken malzeme.
Aynı zamanda katı bir ayrım yoktur. Basınç sensörlerinin sınıflandırması, incelenen nesnenin içinde veya dışında ortaya çıkan voltajı değerlendiren belirli bir sensör seçilerek oluşturulur.
Çalışma prensibi
Kısmen iletken malzeme akımın akışına karşı çıkar. Doğrusal kodlayıcının prensibi, akımın geçeceği malzemenin uzunluğu daha uzun olduğunda akım akışının daha zıt olduğu kabul edilir. Sonuç olarak, malzemenin direnci, tamamen iletken bir nesneyle temas ettiği konumu değiştirerek değişir.
Otomasyon sensörlerinin sınıflandırılması tamamen açıklanan prensibe dayanmaktadır. Burada, özel olarak geliştirilmiş yazılım biçiminde ek kaynaklar söz konusudur. Tipik olarak, yazılım dokunmatik sensörlerle ilişkilendirilir. Cihazlar, sensör devre dışı bırakıldığında "son dokunuşu" hatırlayabilir. Sensör etkinleştirilir etkinleştirilmez "ilk dokunuşu" kaydedebilir ve bununla ilişkili tüm anlamları anlayabilirler. Bu eylem, imleci ekranın en uzak köşesine taşımak için bir bilgisayar faresini fare altlığının diğer ucuna hareket ettirmeye benzer.
5. Yakınlık sensörü
Modern araçlar bu teknolojiyi giderek daha fazla kullanıyor. Işık ve sensör modüllerini kullanan elektrikli sensörlerin sınıflandırılması, otomotiv üreticileri arasında popülerlik kazanıyor.
Yakınlık sensörü, neredeyse hiç olmayan nesnelerin varlığını algılar.bağlantı noktaları. Modüller ile algılanan nesne arasında temas olmadığı ve mekanik parça bulunmadığı için bu cihazların kullanım ömrü ve güvenilirliği yüksektir.
Farklı türde yakınlık sensörleri:
- Endüktif yakınlık sensörleri.
- Kapasitif yakınlık sensörleri.
- Ultrasonik yakınlık sensörleri.
- Fotoelektrik sensörler.
- Hall sensörleri.
Çalışma prensibi
Yakınlık sensörü bir elektromanyetik veya elektrostatik alan veya bir elektromanyetik radyasyon ışını (kızılötesi gibi) yayar ve bir yanıt sinyali veya alandaki değişiklikleri bekler. Algılanan nesne, kayıt modülünün hedefi olarak bilinir.
Sensörlerin çalışma prensibine ve amacına göre sınıflandırılması şu şekilde olacaktır:
- Endüktif cihazlar: Girişte, elektriksel olarak iletken bir ortamın yakınlığına karşı kayıp direncini değiştiren bir osilatör vardır. Bu cihazlar metal objeler için tercih edilmektedir.
- Kapasitif Yakınlık Sensörleri: Bunlar, algılama elektrotları ile toprak arasındaki elektrostatik kapasitans değişimini dönüştürür. Bu, salınım frekansında bir değişiklik olan yakındaki bir nesneye yaklaşırken meydana gelir. Yakındaki bir nesneyi tespit etmek için salınım frekansı, önceden belirlenmiş bir eşik ile karşılaştırılan bir DC voltajına dönüştürülür. Bu armatürler plastik objeler için tercih edilmektedir.
Ölçme ekipmanı ve sensörlerin sınıflandırılması, yukarıdaki açıklama ve parametrelerle sınırlı değildir. Gelmesiyle birlikteyeni tür ölçü aletleri, toplam grup artıyor. Sensörler ve dönüştürücüler arasında ayrım yapmak için çeşitli tanımlar onaylanmıştır. Sensörler, aynı veya farklı bir enerji biçiminde bir varyant üretmek için enerjiyi algılayan bir eleman olarak tanımlanabilir. Sensör, dönüştürme ilkesini kullanarak ölçülen değeri istenen çıkış sinyaline dönüştürür.
Alınan ve oluşturulan sinyallere göre prensip şu gruplara ayrılabilir: elektrik, mekanik, termal, kimyasal, radyan ve manyetik.
6. Ultrasonik sensörler
Ultrasonik sensör, bir nesnenin varlığını algılamak için kullanılır. Bu, cihazın kafasından ultrasonik dalgalar yayarak ve ardından ilgili nesneden yansıyan ultrasonik sinyali alarak elde edilir. Bu, nesnelerin konumunu, varlığını ve hareketini algılamaya yardımcı olur.
Ultrasonik sensörler algılama için ışıktan çok sese dayandığından, su seviyesi ölçümünde, tıbbi tarama prosedürlerinde ve otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılırlar. Ultrasonik dalgalar, yansıtıcı sensörleri ile saydamlar, cam şişeler, plastik şişeler ve cam levha gibi görünmez nesneleri algılayabilir.
Çalışma prensibi
Endüktif sensörlerin sınıflandırılması, kullanımlarının kapsamına bağlıdır. Burada nesnelerin fiziksel ve kimyasal özelliklerini dikkate almak önemlidir. Ultrasonik dalgaların hareketi, ortamın şekline ve türüne bağlı olarak farklılık gösterir. Örneğin, ultrasonik dalgalar homojen bir ortamdan düz bir şekilde geçer ve yansıtılır ve farklı ortamlar arasındaki sınıra geri iletilir. Havadaki insan vücudu önemli bir yansımaya neden olur ve kolayca tespit edilebilir.
Teknoloji aşağıdaki ilkeleri kullanır:
- Çoklu yansıma. Sensör ve hedef arasında dalgalar bir kereden fazla yansıtıldığında çoklu yansıma meydana gelir.
- Sınır bölge. Minimum algılama mesafesi ve maksimum algılama mesafesi ayarlanabilir. Buna limit bölge denir.
- Algılama bölgesi. Bu, sensör kafasının yüzeyi ile tarama mesafesini ayarlayarak elde edilen minimum algılama mesafesi arasındaki aralıktır.
Bu teknolojiyle donatılmış cihazlar, çeşitli nesne türlerini tarayabilir. Araçların oluşturulmasında ultrasonik kaynaklar aktif olarak kullanılmaktadır.
