آیا می دانید سنسور چیست؟

سنسور چیست؟

سنسور (Sensor) در فارسی به نام حسگر ترجمه شده است. این ترجمه هم در لغت و هم در عمل، کاملا کاربردی بوده و در واقع نشانگر وظایف این قطعه می باشد. در گذشته برای انجام هر کاری لازم بود تا نیروی انسانی به عنوان اپراتور در محل حضور یافته و برخی از مدارهای الکتریکی را کنترل نماید. اما این کار معایب زیادی داشته و باعث بروز خطاها و صدمات جبران ناپذیری به مجموعه و خود اپراتور می شد.

از آن جایی که بشر در طول تاریخ به دنبال پیشرفت و رفع نیازهای خود بوده و در این راستا تلاش های بسیاری کرده است و همه ی ثروت و علم خود را بدین منظور به کار گرفته، جرقه ای زده شد تا بتوان این مشکلات را حل نماید. تصور کنید که شما به دنبال انجام کاری از نیروی انسانی استفاده کنید. مثلا بخواهید در صورت تاریک شدن هوا، یک چراغ روشن شود. بدین ترتیب شما باید یک نفر را برای این کار گماشته و حقوقی به او بپردازید.

وی نیز در ازای این حقوق منتظر مانده تا زمانی که هوا تاریک شده و کلید های برق را بفشارد. در این صورت اپراتور است که میزان تاریکی را تشخیص داده و این کار خطاهای زیادی را به دنبال خواهد داشت. ممکن از نظر هر فرد، تاریکی با غروب آفتاب رخ دهد یا زمانی که کاملا هوا تاریک شد، زمان روشن کردن روشنایی ها فرا رسیده باشد. این نمونه ای از خطاهای انسانی است که در پی استفاده از نیروی انسانی روی می دهد. در ضمن شما باید برای این کار هزینه ی زیادی بابت دستمزد روزانه ی وی نیز پرداخت نمایید.

اما در مورد کارهای دیگری که دقت و حساسیت بالاتری دارند این موضوع رنگ و بوی دیگری به خود می گیرد. مثلا کاری وجود دارد که بروز خطا در آن سبب ایجاد مشکلات و صدمات فیزیکی به انسان شده یا از لحاظ اقتصادی خسارات جبران ناپذیری را در پی دارد و این موضوع تنها در کسری از ثانیه رخ می دهد، در این صورت نمی توان از نیروی انسانی استفاده کرد. چرا که زمان های بسیار کوتاه که کمتر از یک ثانیه هستند، برای ارتباط میان بینایی، شنوایی و سایر حواس پنجگانه ی انسان با مغز و پاسخ گویی به محرک مورد نظر کافی نبوده و باید چاره ای دیگر اندیشیده شود.

مواردی دیگر نیز وجود دارند که به دلیل شرایط بد محیطی انسان ها قادر به حضور در آن نیستند و نمی توان از یک نیروی انسانی به عنوان اپراتور در آن جا استفاده کرد. البته بسیاری دیگر از عوامل وجود دارند که باعث تلاش انسان ها برای طراحی و تولید قطعاتی شده اند که جایگزین مناسبی برای حواس پنجگانه ی انسان ها باشند.

جایگزینی که هم مانند حواس پنجگانه ی انسان و مغز او هوشمند عمل کند و هم سرعت و دقت بیشتری داشته و در مقابل شرایط بد محیطی نیز از خود مقاومت نشان دهد. تا بدین ترتیب هم نیروی انسانی را حذف کرده و از هزینه های آن بکاهد و هم با عملکرد بهتر خود از بروز خطاها و خسارات احتمالی جلوگیری کند.

با پیشرفت علم و فناوری و طراحی و تولید قطعات جدید، رفته رفته سنسورها به بازار عرضه شدند. این قطعات را کارشناسان امر جایگزین حواس پنجگانه ی انسان کرده و در بسیاری موارد جان و مال افراد را نجات داده اند. وظیفه ی اصلی این حسگرها آن است که کمیت هایی نظیر دما، رطوبت، فشار، نور، حرکت و … را به کمیت های الکتریکی تبدیل کنند که ممکن است پیوسته یا همان آنالوگ باشند یا غیر پیوسته یا همان دیجیتال.

در تجهیزات اتوماسیون صنعتی، یکی از پرکاربردترین قطعات همین سنسورها می باشند. مثلا تصور کنید در یک خط تولید که به منظور ساخت یک محصول راه اندازی شده است، ماشین آلات و تجهیزات زیادی به کار گرفته می شود که همگی باید به ترتیب و نظم و در کنار آن با سرعت و دقت کافی، کار خود را انجام داده و محصول مورد نظر را با کیفیت مطلوب به سرانجام برسانند. بنابراین باید در بخش های مختلف این خط تولید از سنسورهای مختلفی استفاده شده تا نتیجه ای که حاصل می شود، مطلوب باشد.

یکی دیگر از مسائلی که باعث می شود تا در دستگاه های کنترل اتوماتیک نتوان استفاده از سنسور را نادیده گرفت، قابلیت اتصال به دستگاه های PLC از طریق همین سنسورها می باشد. اما کاربرد گسترده ی یک قطعه سبب می شود تا به طور کاملا بدیهی در طراحی و تولید آن، تنوع امری جداناپذیر باشد. به همین دلیل است که این قطعه در انواع و اقسام مختلفی به بازار عرضه شده تا قابلیت پاسخ گویی به طیف گسترده ی مصرف کنندگان را داشته باشد. در ادامه به برخی از انواع سنسورها اشاره می کنیم.

سنسورهای تماسی و غیر تماسی

همان طور که گفتیم، سنسورها در صنعت در بخش های مختلفی به کار گرفته می شوند. به همین دلیل باید در طراحی و تولید آن ها از تنوع بالایی استفاده کرد تا هم کارایی مورد نظر داشته و هم مقاومت کافی برای کار در محیط مورد نظر را داشته باشد. یکی از دسته بندی هایی که برای حسگرها انجام می شود، دسته بندی آن ها به دو گروه تماسی و غیر تماسی می باشد.

سنسورهای تماسی:  از این نوع حسگرها معمولا برای سنجش دمایی استفاده می شود. این قطعات قادر به سنجش دمای خود و مقایسه ی آن با دمای جسم دیگر یا محیط هستند و بدین صورت می توانند تعادل گرمایی را برقرار سازند.

سنسورهای غیر تماسی: این حسگرها فعالیت خود را از طریق نزدیک شدن به یک جسم یا قطعه آغاز می کنند. از جمله مزایای این گونه سنسورها می توان به عدم نیاز به نیرو و فشار، طول عمر زیاد، سرعت بالا در سوئیچینگ، عدم ایجاد نویز در حین سوئیچینگ و قابلیت استفاده در شرایط بد و سخت محیطی اشاره کرد.

البته این تنها نوعی از دسته بندی این قطعات بوده و انواعی دیگر از دسته بندی ها و نام گذاری ها نیز وجود دارد که در ادامه به آن ها اشاره می کنیم.  

انواع سنسورهای پرکاربرد در صنعت

سنسور حضور: این گونه از حسگرها به حرکت حساس هستند. مثلا یکی از انواع پرکاربرد آن که همگی ما در زندگی های روزمره با آن ها سروکار داریم، همان حسگرهایی است که در لامپ های مکان های عمومی وجود داشته و با ورود شما به محیط باعث روشنایی آن محل می شود. در واقع این دسته از حسگرها هستند که شما را از تاریکی های مطلق نجات می دهند.

سنسور خازنی: این گونه حسگر ها را در دسته ی سنسورهای مجاورتی یا پراکسیمیتی قرار می دهند. البته باید توجه داشته باشید که این گونه حسگرها تنها به فلزات حساسیت نشان نداده و هر جسمی را تشخیص خواهند داد.

سنسور دما: نمونه های بارز این نوع از حسگرها را می توان ترموکوپل و RTD ها بیان کرد. این حسگرها در صنعت به کار رفته و همان طور که از نامشان پیدا می باشد، وظیفه ی اندازه گیری دما را به عهده دارند. البته از سنسورهای دمایی در مصارف غیر صنعتی نیز مانند منازل و ادارات می توان استفاده کرد و دمای محیط را کنترل نمود. این نوع از سنسورها نیز کاربرد گسترده ای داشته و برای افراد آشنا هستند.

سنسور فیبر نوری: کاربرد این نوع از حسگر ها در واقع سنجش از راه دور می باشد. فیبرهای نوری امروزه برای انتقال اطلاعات به کار گرفته شده و کاربرد گسترده ای پیدا کرده اند. چرا که سرعت و دقت زیادی در انتقال اطلاعات داشته و این کار را بسیار امن و بدون از دست رفتن بخشی از اطلاعات انجام می دهند. در پی این موضوع حسگرهای فیبر نوری نیز بسیار پرکاربرد بوده و توسط بخش های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند.

سنسور نوری: این گونه حسگرها در صنعت برای تشخیص اجسام به کار می روند. نام دیگری که حسگرهای نوری با آن شناخته می شوند، فوتوالکتریک می باشد. ساز و کار اصلی این گونه از سنسورها ارسال نور است. البته باید دقت کنید که چشم های الکتریکی که در میان افراد بیشتر استفاده می شود، در واقع همین حسگرها می باشد. دسته بندی کلی این گونه از حسگرها را دو طرفه، یک طرفه با آینه (رفلکتور) و یک طرفه ی بدون آینه برمی شمارند.

سنسور التراسونیک: از این حسگر برای عملیات های تشخیص یا تعیین فاصله ی یک جسم تا هدف مورد نظر استفاده می شود. این کار از طریق ارسال و دریافت امواج صوتی انجام می شود.

اینکدر: اینکدر در واقع یک دستگاه الکترومکانیکی می باشد. این دستگاه قادر است تا موقعیت مکانی و زاویه ای یک محور یا همان شفت را به کدهای الکتریکی تبدیل کند. البته آنالوگ بودن یا دیجیتال بودن این کدها توسط این دستگاه قابل دست یابی خواهد بود.

سنسور القایی: این گونه حسگرها را با نام حساس به فلز نیز می توان معرفی کرد. این گونه حسگرها در دسته ی مجاورتی یا پراکسیمیتی قرار داشته و در خطوط تولید، برای تشخیص و شناسایی اجسام فلزی به کار گرفته می شود. بدین ترتیب اگر یک جسم فلزی به نقطه ی تعیین شده در فاصله ای معین از سنسور برسد، حسگر القایی آن را شناسایی کرده و فرمان مورد نظر را ارسال می کند.

همان طور که ملاحظه می کنید، تکنولوژی همواره در اختیار انسان قرار گرفته تا نیازهای وی را به خوبی مرتفع نماید.