هفت سنسور پرکاربرد در صنعت

سنسور یا حسگر چیست؟

سنسور یا حسگر المان حس کننده ای است که کمیت های فیزیکی مانند فشار، حرارت، رطوبت، دما، و… را به کمیت های الکتریکی پیوسته (آنالوگ) یا غیر پیوسته (دیجیتال) تبدیل می کند. انواع سنسور ها در دستگاه های اندازه گیری مختلف، سیستم های کنترل آنالوگ و دیجیتال مانند PLC مورد استفاده قرار می گیرند.

کاربرد سنسورها و قابلیت اتصال آنها به دستگاه های مختلف از جمله PLC باعث شده است که سنسورها بخشی از اجزای جدا نشدنی دستگاه کنترل اتوماتیک باشند. سنسورها اطلاعات مختلف از وضعیت اجزای متحرک سیستم را به واحد کنترل ارسال نموده و باعث تغییر وضعیت عملکرد دستگاه ها می شوند.

نیاز به سنسور در صنعت

با پیشرفت سریع اتوماسیون و پیچیده تر شدن پروسه های صنعتی و کاربرد روزافزون این شاخه از صنعت نیاز شدیدی به کاربرد سنسورهای مختلف که اطلاعات مربوط به عملیات تولید را درک و بر اساس این اطلاعات فرمان های موردنیاز صادر گردد، احساس می شود. سنسورها به عنوان اعضای حسی یک سیستم، وظیفه جمع آوری و یا تبدیل اطلاعات را به صورتی که برای یک سیستم کنترل و یا اندازه گیری قابل تجزیه و تحلیل باشد، به عهده دارند.

در سال های اخیر سنسورها به صورت یک عنصر غیرقابل تفکیک سیستم های مختلف صنعتی مورد استفاده قرار گرفه اند و پیشرفت سریعی در جهت جواب گویی به تقاضاهای صنعت در این شاخه از علم الکترونیک انجام پذیرفته است. همان طور که گفته شد سنسورها جهت تبدیل عوامل فیزیکی مانند حرارت، فشار، نیرو، طول، زاویه چرخش، دبی و غیره به سیگنال های الکتریکی به کار برده می شوند و به همین منظور سنسورهای مختلفی که قابلیت تبدیل این عوامل را به جریان برق دارا هستند، ساخته شده اند. یک سنسور را می توان با خصوصیات زیر تعریف نمود:

• سنسور به عنوان تبدیل کننده اطلاعات فیزیکی به سیگنال هایی که می توان از آنها به عنوان سیگنال های کنترل استفاده نمود، عمل می کنند.

  در کنار کلمۀ سنسور با واژه های زیر در صنعت روبه رو هستیم:

  ۱- عنصر سنسور

  قسمتی از سنسور را تشکیل می دهد، که عامل فیزیکی را حس کرده، ولی بدون کمک قسمت آماده سازی سیگنال قادر به انجام وظیفه نیست.

  ۲- سیستم سنسوری (Sensory system)

  مجموعه ای از عناصر اندازه گیری، تبدیل و آماده سازی سیگنال را یک سیستم سنسوری می نامند.

  ۳- سیستم مولتی سنسور

  سیستم هایی که دارای چندین سنسور از یک نوع و یا از انواع مختلف هستند، سیستم مولتی سنسور می نامند.

  سنسور ها با توجه به ساختار و کاربردشان انواع مختلفی دارند. در ادامه انواع آن ها را معرفی می کنیم و عملکرد هر کدام را به طور مختصر شرح می دهیم.

  انواع سنسور

  الف) سنسور های تماسی

  سنسور های تماسی سنسورهای با تماس مکانیکی مانند کلید قطع و وصل، تبدیل کننده های فشاری و …

  ب) سنسور های مجاورتی یا بدون تماس

  سنسور های بدون تماس مکانیکی یا مجاورتی مانند سنسورهای نوری و حرارتی و …

  • این سنسورها می توانند به عنوان چشم های کنترل کننده یک سیستم مورد استفاده قرار گرفته و وظیفۀ مراقبت از پروسه و اعلام خرابی و یا نقص یک سیستم را به عهده بگیرند.

  انواع خروجی های متداول سنسور ها

  در استفاده از سنسورها باید با انواع سیگنال های خروجی الکتریکی آشنا بود. می توان خروجی ها را در پنج رده مختلف دسته بندی نمود.

  نوع A: سنسورهایی با ماهیت قطع و وصل خروجی (دیجیتالی) مانند سنسورهای مجاورتی، فشار، اندازه گیری سطح مایعات و … این نوع سنسورها را عمدتاً می توان به طور مستقیم به دستگاه PLC متصل نمود.

  نوع B: سنسورهایی که سیگنال خروجی آنها به صورت پالسی هستند، مانند سنسورهای اندازه گیری میزان چرخش و یا طول و … این نوع سنسورها اکثراً توسط Interface قابل وصل به دستگاه PLC می باشند. PLC می بایستی دارای شمارنده نرم افزاری و سخت افزاری باشد.

  نوع C: سنسورهایی که سیگنال خروجی آنها به صورت آنالوگ بوده ولی دارای بخش تقویت کننده و یا تبدیل کننده نیستند. این سیگنال ها خیلی ضعیف بوده (در حد میلی ولت) و قابل استفاده مستقیم در دستگاه های کنترل نیستند، مانند سنسورهای پیزوالکتریک و یا سنسورهای Hall.

  نوع D: سنسورهایی که سیگنال خروجی آنها به صورت آنالوگ بوده و واحد الکترونیک (تقویت کننده، تبدیل کننده) در خود سنسور تعبیه شده است. در این نوع سنسور خروجی ها را می توان به طور مستقیم جهت استفاده در دستگاه های کنترل استفاده نمود.

  محدودۀ خروجی سیگنال ها عموماً به شرح زیر است:

  • ۰…۱۰ ولت
  • -۵…+۵ ولت
  • ۱٫٫٫۵ ولت
  • ۰…۲۰ میلی آمپر
  • -۱۰…+۱۰ میلی آمپر
  • ۴…۲۰ میلی آمپر

  نوع E: سنسورهایی که سیگنال خروجی آنها مطابق با استانداردهای شبکه های صنعتی است مانند RS-485, RS-422-A, RS-232-C و یا جهت Fieldbus مانند Profibus، ASI و … در نظر گرفته شده اند.

  تقسیم بندی سنسور ها بر اساس نوع عملکرد

  تقسیم بندی سنسور ها بر اساس نوع عملکرد شان به صورت زیر است:

  • سنسورهای تماسی
  • سنسورهای حرارتی
  • سنسورهای مقاومتی
  • سنسورهای ولتاژی
  • سنسورهای جریانی
  • سنسورهای خازنی
  • سنسورهای القایی
  • سنسورهای نوری و لیزری
  • سنسورهای شیمیایی
  • سنسورهای مغناطیسی

  سنسور ها قابلیت های مختلفی دارند. می توان با استفاده از بعضی از سنسور ها دما را اندازه گیری کرد. ابتدا یکی از پرکاربرد ترین سنسور ها یعنی سنسور مجاورتی را بررسی می کنیم سپس به معرفی سنسور های بیان شده می پردازیم.