Ang Sensors ay mga kumplikadong device na kadalasang ginagamit para mag-detect at tumugon sa mga electrical o optical signal. Kino-convert ng device ang isang pisikal na parameter (temperatura, presyon ng dugo, halumigmig, bilis) sa isang signal na masusukat ng device.
Pag-uuri ng mga sensor sa kasong ito ay maaaring iba. Mayroong ilang mga pangunahing parameter para sa pamamahagi ng mga aparatong pagsukat, na tatalakayin pa. Karaniwan, ang paghihiwalay na ito ay dahil sa pagkilos ng iba't ibang pwersa.
Madaling ipaliwanag ito gamit ang pagsukat ng temperatura bilang halimbawa. Ang mercury sa isang glass thermometer ay nagpapalawak at nag-compress sa likido upang i-convert ang sinusukat na temperatura, na mababasa ng isang observer mula sa isang naka-calibrate na glass tube.
Mga pamantayan sa pagpili
May ilang partikular na feature na dapat isaalang-alang kapag nag-uuri ng sensor. Nakalista sila sa ibaba:
- Katumpakan.
- Mga kondisyon sa kapaligiran - kadalasan ang mga sensor ay may mga limitasyon sa temperatura, halumigmig.
- Range - limitasyonmga sukat ng sensor.
- Calibration - kinakailangan para sa karamihan ng mga instrumento sa pagsukat habang nagbabago ang mga pagbabasa sa paglipas ng panahon.
- Gastos.
- Repeatability - Ang mga variable na pagbabasa ay paulit-ulit na sinusukat sa parehong kapaligiran.
Pamamahagi ayon sa kategorya
Ang mga klasipikasyon ng sensor ay nahahati sa mga sumusunod na kategorya:
- Pangunahing numero ng input ng mga parameter.
- Mga prinsipyo ng transduction (gamit ang mga pisikal at kemikal na epekto).
- Materyal at teknolohiya.
- Destinasyon.
Ang prinsipyo ng transduction ay isang pangunahing pamantayang sinusunod para sa epektibong pangangalap ng impormasyon. Kadalasan, pinipili ng development team ang logistical criteria.
Ang pag-uuri ng mga sensor batay sa mga katangian ay ipinamamahagi tulad ng sumusunod:
- Temperatura: thermistors, thermocouples, resistance thermometer, microcircuits.
- Pressure: Fiber Optic, Vacuum, Flexible Fluid Gauges, LVDT, Electronic.
- Daloy: electromagnetic, differential pressure, positional displacement, thermal mass.
- Mga level sensor: differential pressure, ultrasonic radio frequency, radar, thermal displacement.
- Proximity at displacement: LVDT, photovoltaic, capacitive, magnetic, ultrasonic.
- Biosensors: resonant mirror, electrochemical, surface plasmon resonance, light-addressable potentiometric.
- Larawan: CCD, CMOS.
- Gas at chemistry: semiconductor, infrared, conduction, electrochemical.
- Pagpapabilis: mga gyroscope, accelerometers.
- Iba pa: humidity sensor, speed sensor, mass, tilt sensor, force, lagkit.
Ito ay isang malaking pangkat ng mga subsection. Kapansin-pansin na sa pagtuklas ng mga bagong teknolohiya, ang mga seksyon ay patuloy na pinupunan.
Pagtatalaga ng klasipikasyon ng sensor batay sa direksyon ng paggamit:
- Kontrol, pagsukat at automation ng proseso ng produksyon.
- Hindi pang-industriya na paggamit: aviation, mga medikal na device, mga sasakyan, consumer electronics.
Maaaring uriin ang mga sensor ayon sa mga kinakailangan sa kuryente:
- Active sensor - mga device na nangangailangan ng power. Halimbawa, LiDAR (light detection at rangefinder), photoconductive cell.
- Passive sensor - mga sensor na hindi nangangailangan ng power. Halimbawa, radiometer, film photography.
Kabilang sa dalawang seksyong ito ang lahat ng device na kilala sa science.
Sa kasalukuyang mga application, ang pagtatalaga ng pag-uuri ng sensor ay maaaring igrupo ayon sa sumusunod:
- Accelerometers - batay sa teknolohiya ng microelectromechanical sensor. Ginagamit ang mga ito upang subaybayan ang mga pasyente na nag-on ng mga pacemaker. at dynamics ng sasakyan.
- Biosensors - batay sa teknolohiyang electrochemical. Ginagamit para subukan ang pagkain, mga medikal na device, tubig, at tuklasin ang mga mapanganib na biological pathogen.
- Mga sensor ng larawan - batay sa teknolohiya ng CMOS. Ginagamit ang mga ito sa consumer electronics, biometrics, pagsubaybay sa trapikotrapiko at seguridad, pati na rin ang mga larawan sa computer.
- Motion detector - batay sa mga teknolohiyang infrared, ultrasonic at microwave/radar. Ginagamit sa mga video game at simulation, light activation at security detection.
Mga Uri ng Sensor
Mayroon ding pangunahing grupo. Nahahati ito sa anim na pangunahing lugar:
- Temperatura.
- Infrared.
- Ultraviolet.
- Sensor.
- Paglapit, paggalaw.
- Ultrasound.
Ang bawat pangkat ay maaaring magsama ng mga subsection, kung ang teknolohiya ay bahagyang ginagamit bilang bahagi ng isang partikular na device.
1. Mga sensor ng temperatura
Ito ang isa sa mga pangunahing grupo. Pinagsasama-sama ng klasipikasyon ng mga sensor ng temperatura ang lahat ng device na may kakayahang suriin ang mga parameter batay sa pag-init o paglamig ng isang partikular na uri ng substance o materyal.
Ang device na ito ay nangongolekta ng impormasyon sa temperatura mula sa isang pinagmulan at ginagawa itong isang form na mauunawaan ng ibang kagamitan o mga tao. Ang pinakamahusay na paglalarawan ng isang sensor ng temperatura ay mercury sa isang glass thermometer. Ang mercury sa salamin ay lumalawak at kumukontra sa mga pagbabago sa temperatura. Ang panlabas na temperatura ay ang panimulang elemento para sa pagsukat ng indicator. Ang posisyon ng mercury ay sinusunod ng viewer upang masukat ang parameter. Mayroong dalawang pangunahing uri ng mga sensor ng temperatura:
- Mga sensor ng contact. Ang ganitong uri ng device ay nangangailangan ng direktang pisikal na pakikipag-ugnayan sa bagay o carrier. Sila ang may kontroltemperatura ng mga solido, likido at gas sa malawak na hanay ng temperatura.
- Mga proximity sensor. Ang ganitong uri ng sensor ay hindi nangangailangan ng anumang pisikal na pakikipag-ugnayan sa sinusukat na bagay o daluyan. Kinokontrol nila ang mga non-reflective na solid at likido, ngunit walang silbi para sa mga gas dahil sa kanilang natural na transparency. Ginagamit ng mga instrumentong ito ang batas ng Planck upang sukatin ang temperatura. Ang batas na ito ay may kinalaman sa init na ibinubuga ng pinagmulan upang sukatin ang benchmark.
Gumawa gamit ang iba't ibang device
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo at pag-uuri ng mga sensor ng temperatura ay nahahati sa paggamit ng teknolohiya sa iba pang mga uri ng kagamitan. Maaari itong maging mga dashboard sa isang kotse at mga espesyal na unit ng produksyon sa isang pang-industriyang tindahan.
- Thermocouple - ang mga module ay gawa sa dalawang wire (bawat isa - mula sa iba't ibang homogenous na haluang metal o metal), na bumubuo ng pagsukat na transition sa pamamagitan ng pagkonekta sa isang dulo. Ang yunit ng pagsukat na ito ay bukas sa mga pinag-aralan na elemento. Ang kabilang dulo ng wire ay nagtatapos sa isang aparatong pangsukat kung saan nabuo ang isang reference junction. Ang kasalukuyang daloy sa circuit dahil magkaiba ang temperatura ng dalawang junction. Ang resultang millivolt boltahe ay sinusukat upang matukoy ang temperatura sa junction.
- Ang Resistance Temperature Detector (RTDs) ay mga uri ng thermistor na ginawa para sukatin ang electrical resistance habang nagbabago ang temperatura. Mas mahal ang mga ito kaysa sa iba pang device sa pagtukoy ng temperatura.
- Thermistors. Ang mga ito ay isa pang uri ng thermal risistor kung saan ang isang malakiang pagbabago sa resistensya ay proporsyonal sa isang maliit na pagbabago sa temperatura.
2. IR sensor
Ang device na ito ay naglalabas o nakakakita ng infrared radiation upang matukoy ang isang partikular na bahagi sa kapaligiran. Bilang isang patakaran, ang thermal radiation ay ibinubuga ng lahat ng mga bagay sa infrared spectrum. Nakikita ng sensor na ito ang uri ng pinagmulan na hindi nakikita ng mata ng tao.
Ang pangunahing ideya ay ang paggamit ng mga infrared na LED upang magpadala ng mga light wave sa isang bagay. Dapat gumamit ng isa pang IR diode na kaparehong uri para makita ang sinasalamin na alon mula sa bagay.
Prinsipyo ng operasyon
Ang pag-uuri ng mga sensor sa automation system sa direksyong ito ay karaniwan. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang teknolohiya ay ginagawang posible na gumamit ng mga karagdagang tool para sa pagtatasa ng mga panlabas na parameter. Kapag ang isang infrared na receiver ay nalantad sa infrared na ilaw, isang pagkakaiba sa boltahe ang bubuo sa mga wire. Ang mga de-koryenteng katangian ng mga bahagi ng IR sensor ay maaaring gamitin upang sukatin ang distansya sa isang bagay. Kapag ang isang infrared na receiver ay nalantad sa liwanag, isang potensyal na pagkakaiba ang magaganap sa mga wire.
Kung saan naaangkop:
- Thermography: Ayon sa batas ng radiation ng mga bagay, posibleng obserbahan ang kapaligiran na mayroon man o walang nakikitang liwanag gamit ang teknolohiyang ito.
- Heating: Maaaring gamitin ang infrared para magluto at magpainit muli ng pagkain. Maaari nilang alisin ang yelo sa mga pakpak ng sasakyang panghimpapawid. Ang mga converter ay sikat sa industriyamga larangan tulad ng pag-print, plastic molding at polymer welding.
- Spectroscopy: Ginagamit ang diskarteng ito upang matukoy ang mga molecule sa pamamagitan ng pagsusuri sa mga constituent bond. Gumagamit ang teknolohiya ng light radiation para pag-aralan ang mga organic compound.
- Meteorology: sukatin ang taas ng mga ulap, kalkulahin ang temperatura ng mundo at ang ibabaw ay posible kung ang meteorological satellite ay nilagyan ng scanning radiometers.
- Photobiomodulation: ginagamit para sa chemotherapy sa mga pasyente ng cancer. Bukod pa rito, ginagamit ang teknolohiya para gamutin ang herpes virus.
- Climatology: pagsubaybay sa pagpapalitan ng enerhiya sa pagitan ng atmospera at ng lupa.
- Komunikasyon: Ang infrared laser ay nagbibigay ng liwanag para sa optical fiber communication. Ginagamit din ang mga emissions na ito para sa short distance na komunikasyon sa pagitan ng mga mobile at computer peripheral.
3. UV sensor
Ang mga sensor na ito ay sumusukat sa intensity o kapangyarihan ng insidente na ultraviolet radiation. Ang isang anyo ng electromagnetic radiation ay may mas mahabang wavelength kaysa sa X-ray, ngunit mas maikli pa rin kaysa sa nakikitang radiation.
Ang isang aktibong materyal na kilala bilang polycrystalline diamond ay ginagamit upang mapagkakatiwalaang sukatin ang ultraviolet. Nakikita ng mga instrumento ang iba't ibang epekto sa kapaligiran.
Mga pamantayan sa pagpili ng device:
- Mga saklaw ng wavelength sa nanometer (nm) na maaaring matukoy ng mga ultraviolet sensor.
- Temperatura ng pagpapatakbo.
- Katumpakan.
- Timbang.
- Saklawkapangyarihan.
Prinsipyo ng operasyon
Ang isang ultraviolet sensor ay tumatanggap ng isang uri ng signal ng enerhiya at nagpapadala ng isa pang uri ng signal. Upang obserbahan at i-record ang mga output stream na ito, ipinapadala ang mga ito sa isang electric meter. Upang lumikha ng mga graph at ulat, ang mga pagbabasa ay inililipat sa isang analog-to-digital converter (ADC) at pagkatapos ay sa isang computer na may software.
Ginamit sa mga sumusunod na appliances:
- Ang UV phototube ay mga radiation-sensitive sensor na sumusubaybay sa UV air treatment, UV water treatment, at solar exposure.
- Mga light sensor - sukatin ang intensity ng incident beam.
- Ang UV spectrum sensor ay mga charge-coupled device (CCD) na ginagamit sa laboratory imaging.
- UV light detector.
- UV germicidal detector.
- Photostability sensor.
4. Touch sensor
Ito ay isa pang malaking pangkat ng mga device. Ang pag-uuri ng mga sensor ng presyon ay ginagamit upang masuri ang mga panlabas na parameter na responsable para sa paglitaw ng mga karagdagang katangian sa ilalim ng pagkilos ng isang partikular na bagay o sangkap.
Ang touch sensor ay kumikilos na parang variable resistor ayon sa kung saan ito nakakonekta.
Touch sensor ay binubuo ng:
- Isang ganap na conductive na materyal tulad ng tanso.
- Insulated intermediate material gaya ng foam o plastic.
- Partly conductive material.
Kasabay nito, walang mahigpit na paghihiwalay. Ang pag-uuri ng mga sensor ng presyon ay itinatag sa pamamagitan ng pagpili ng isang partikular na sensor, na sinusuri ang lumalabas na boltahe sa loob o labas ng bagay na pinag-aaralan.
Prinsipyo ng operasyon
Ang bahagyang conductive na materyal ay sumasalungat sa daloy ng kasalukuyang. Ang prinsipyo ng linear encoder ay ang daloy ng kasalukuyang ay itinuturing na mas kabaligtaran kapag ang haba ng materyal na kung saan ang kasalukuyang ay dadaan ay mas mahaba. Bilang resulta, nagbabago ang resistensya ng materyal sa pamamagitan ng pagbabago ng posisyon kung saan ito nadikit sa isang ganap na conductive object.
Ang pag-uuri ng mga sensor ng automation ay ganap na nakabatay sa inilarawang prinsipyo. Dito, ang mga karagdagang mapagkukunan ay kasangkot sa anyo ng espesyal na binuo na software. Kadalasan, nauugnay ang software sa mga touch sensor. Matatandaan ng mga device ang "huling pagpindot" kapag hindi pinagana ang sensor. Maaari nilang irehistro ang "unang pagpindot" sa sandaling ma-activate ang sensor at maunawaan ang lahat ng kahulugang nauugnay dito. Ang pagkilos na ito ay katulad ng paglipat ng mouse ng computer sa kabilang dulo ng mouse pad upang ilipat ang cursor sa dulong bahagi ng screen.
5. Proximity sensor
Parami nang parami, ginagamit ng mga modernong sasakyan ang teknolohiyang ito. Ang pag-uuri ng mga de-koryenteng sensor gamit ang light at sensor module ay nagiging popular sa mga automotive manufacturer.
Natutukoy ng proximity sensor ang pagkakaroon ng mga bagay na halos walamga punto ng pakikipag-ugnay. Dahil walang contact sa pagitan ng mga module at ng pinaghihinalaang bagay at walang mga mekanikal na bahagi, ang mga device na ito ay may mahabang buhay ng serbisyo at mataas na pagiging maaasahan.
Iba't ibang uri ng proximity sensor:
- Mga inductive proximity sensor.
- Capacitive proximity sensor.
- Ultrasonic proximity sensors.
- Photoelectric sensor.
- Mga sensor ng hall.
Prinsipyo ng operasyon
Ang proximity sensor ay naglalabas ng electromagnetic o electrostatic field o isang sinag ng electromagnetic radiation (gaya ng infrared) at naghihintay ng signal ng pagtugon o mga pagbabago sa field. Ang bagay na nakikita ay kilala bilang ang target ng module ng pagpaparehistro.
Pag-uuri ng mga sensor ayon sa prinsipyo ng pagpapatakbo at layunin ay ang mga sumusunod:
- Inductive device: mayroong isang oscillator sa input na nagbabago sa loss resistance sa kalapitan ng isang electrically conductive medium. Mas gusto ang mga device na ito para sa mga metal na bagay.
- Capacitive Proximity Sensors: Kino-convert ng mga ito ang pagbabago sa electrostatic capacitance sa pagitan ng detection electrodes at ground. Nangyayari ito kapag lumalapit sa isang kalapit na bagay na may pagbabago sa dalas ng oscillation. Upang makita ang isang kalapit na bagay, ang dalas ng oscillation ay na-convert sa isang DC boltahe, na kung saan ay inihambing sa isang paunang natukoy na threshold. Mas gusto ang mga fixture na ito para sa mga plastik na bagay.
Ang pag-uuri ng mga kagamitan at sensor sa pagsukat ay hindi limitado sa paglalarawan at mga parameter sa itaas. Sa pagdatingmga bagong uri ng mga instrumento sa pagsukat, ang kabuuang grupo ay tumataas. Ang iba't ibang mga kahulugan ay naaprubahan upang makilala sa pagitan ng mga sensor at transduser. Ang mga sensor ay maaaring tukuyin bilang isang elemento na nakakaramdam ng enerhiya upang makagawa ng isang variant sa pareho o ibang anyo ng enerhiya. Kino-convert ng sensor ang sinusukat na halaga sa nais na output signal gamit ang prinsipyo ng conversion.
Batay sa mga natanggap at nilikhang signal, maaaring hatiin ang prinsipyo sa mga sumusunod na grupo: electrical, mechanical, thermal, chemical, radiant at magnetic.
6. Mga ultrasonic sensor
Ginagamit ang ultrasonic sensor para makita ang presensya ng isang bagay. Ito ay nakakamit sa pamamagitan ng paglabas ng mga ultrasonic wave mula sa ulo ng device at pagkatapos ay pagtanggap ng sinasalamin na ultrasonic signal mula sa kaukulang bagay. Nakakatulong ito sa pagtukoy sa posisyon, presensya at paggalaw ng mga bagay.
Dahil umaasa ang mga ultrasonic sensor sa tunog sa halip na liwanag para sa pag-detect, malawakang ginagamit ang mga ito sa pagsukat ng antas ng tubig, mga medikal na pamamaraan sa pag-scan at sa industriya ng sasakyan. Ang mga ultrasonic wave ay nakaka-detect ng mga hindi nakikitang bagay gaya ng mga transparency, mga bote ng salamin, mga plastik na bote at mga sheet glass gamit ang kanilang mga reflective sensor.
Prinsipyo ng operasyon
Ang pag-uuri ng mga inductive sensor ay batay sa saklaw ng paggamit ng mga ito. Dito mahalagang isaalang-alang ang pisikal at kemikal na mga katangian ng mga bagay. Ang paggalaw ng mga ultrasonic wave ay nag-iiba depende sa hugis at uri ng daluyan. Halimbawa, ang mga ultrasonic wave ay naglalakbay nang diretso sa isang homogenous na medium at ipinapakita at ipinadala pabalik sa hangganan sa pagitan ng iba't ibang media. Ang katawan ng tao sa hangin ay nagdudulot ng makabuluhang pagmuni-muni at madaling matukoy.
Gumagamit ang teknolohiya ng mga sumusunod na prinsipyo:
- Multioreflection. Nangyayari ang maramihang pagmuni-muni kapag ang mga alon ay sumasalamin nang higit sa isang beses sa pagitan ng sensor at ng target.
- Limit zone. Ang pinakamababang distansya ng sensing at ang maximum na distansya ng sensing ay maaaring iakma. Ito ay tinatawag na limit zone.
- Detection zone. Ito ang agwat sa pagitan ng ibabaw ng ulo ng sensor at ang pinakamababang distansya ng pagtuklas na nakuha sa pamamagitan ng pagsasaayos ng distansya ng pag-scan.
Ang mga device na nilagyan ng teknolohiyang ito ay maaaring mag-scan ng iba't ibang uri ng mga bagay. Ang mga ultrasonic na mapagkukunan ay aktibong ginagamit sa paggawa ng mga sasakyan.
