معرفی انواع سنسورهای صنعتی کاربردی

انواع سنسورهای صنعتی از پراستفاده ترین تجهیزات الکتریکی هستند که در تمامی صنایع متفاوت مورد استفاده واقع می شوند.

آشنایی با شیوه عملکرد، کاربردها و ویژگی های هر یک از این سنسورها شما را برای انتخاب یک سنسور مناسب پروژه تان آماده خواهد کرد.

در این مقاله سعی داریم به صورت کامل با انواع سنسورهای صنعتی پرکاربرد آشنا شویم و کاربردهای آن ها را بررسی کنیم.

1# سنسور چیست؟

سنسورها (Sensor) در واقع چشم و گوش مجازی سیستم کنترل هستند.

به طور کلی اگر بخواهید چیزی را کنترل کنید ابتدا باید آن را تشخیص دهید و
تجهیزی که این کار را برای ما انجام می دهد یک حسگر یا سنسور است.

ما به عنوان یک مهندس اغلب تمایل داریم که از بُعد الکتریکی به اشیا نگاه کنیم.

بنابراین دو دسته بندی بزرگ از سنسورها را در نظر می گیریم و
در ادامه به بررسی هر یک می پردازیم:

1. سنسورهای دیجیتال که سیگنال روشن – خاموش (on-off) را ارائه می دهند.
2. سنسورهای آنالوگ که محدوده ای از مقادیر (range of value) را ارائه می دهند.

2# سنسور دیجیتال چیست؟

این سنسورها با اختلاف رایج ترین و پرکاربرد ترین انواع سنسورهای صنعتی در جهان هستند.

حال می خواهیم بدانیم سنسور دیجیتال (digital) یا باینری (binary) چیست؟

به صورت تئوری می توان گفن این سنسور تجهیزی است که
یک یا بیش از یک بیت اطلاعات (bit of information) را به ازای هر ورودی سنسور بر می گرداند.

سنسورهای دیجیتال در ابتدا بسیار ساده بودند، درست زمانی که برای متوقف کردن یک عملکرد کافی بود دو سطح با هم تماس داشته باشند.

در ماشین های قدیمی این معمولا به شکل ولتاژ 110 ولت است که به اپراتور نمایش داده می شود.

سپس این ها به سوییچ هایی (کلید های قطع و وصل) تبدیل شدند که وقتی یک مقدار به موقعیتی رسید، تغییر کنند.

این ها سوییچ های محدود (limit switches) نامیده می شوند که همچنان در حال استفاده هستند.

ما از این سنسورها برای هر چیزی که بتواند به دو حالت باشد، می توانیم استفاده کنیم:

• روشن و خاموش (on and off)
• درست و غلط (true and false)
• هست و نیست (is and isn’t)

برای مثال می توان از آن ها برای موارد زیر استفاده کرد:

• پر یا خالی بودن یک مکان
• روشن یا خاموش بودن یک چراغ
• کار کردن یا نکردن دستگاه

حال که متوجه شدیم نوع دیجیتالی سنسور چیست بیایید نگاهی به انواع مهم آن بیندازیم.

3# انواع سنسورهای صنعتی دیجیتال

انواع سنسورهای صنعتی دیجیتال کاربری بسیار گسترده ای در صنایع مختلف دارند که

در ادامه به بررسی مهم ترین انواع آن ها می پردازیم.

1-3# سوئیچ های مکانیکی (Mechanical Switch)

در ابتدا همانطور که قبلا اشاره شد، انواع مختلف سوییچ هایی مکانیکی را بیان می کنیم که هم چنان در حال استفاده هستند.

سوییچ های محدود همچنان در محیط های سطح پایین و آلوده به خاطر ساختار محکمشان استفاده می شوند.

یکی از دلایل بزرگی که این سنسورها با گذشت سالیان کمتر مشهور شدند این است که
اندازه این سنسورها نسبت به سایر سنسورهای در دسترس، بسیار بزرگ است.

2-3# سنسور مجاورتی (Proximity sensor)

سنسورهای مجاورتی یا پراکسیمیتی (Proximity sensors) که معمولا پراکس نامیده می شوند،
برای تشخیص اشیاء فلزی نزدیک با استفاده از میدان مغناطیسی، استفاده می شوند.

در بسیاری از محیط ها این سنسورها جایگزین سوییچ های محدود شدند.

3-3# سنسور نوری (Optical sensor) یکی از پر کاربردترین انواع سنسورهای صنعتی

سنسور های نوری (Optical sensors) طیف گسترده تری نسبت به سنسورهای مجاورتی دارند اما
آن ها به خاک و سایر مسائل زیست محیطی و مکانیکی حساس هستند زیرا از نور برای سنجش استفاده می کنند.

ما از این سنسورها معمولا زمانی استفاده می کنیم که
نمی دانیم هدف دقیقا در کجا قرار دارد ولی باید بدانیم که هدف در محدوده موردنظر ما هست.

به طور مثال جعبه هایی که روی نقاله در حرکت هستند را در نظر بگیرید.

برای ما مهم نیست که جعبه ها کجای نوار نقاله قرار دارند فقط مهم است که در حال حرکت روی نقاله باشند.

4-3# سنسور مجاورتی ظرفیت پذیر (Capacitive proximity sensor)

سنسور های مجاورتی ظرفیت پذیر (Capacitive proximity sensor) مانند سنسورهای مجاورتی هستند با
این تفاوت که برای تشخیص مواد نارسانا استفاده می شوند.

این سنسورها بسیار به آلودگی حساس هستند و طبق تاریخچه استفاده از آن ها، نشان داده اند که زیاد قابل اعتماد نیستند.

5-3# ردیاب مجاورتی فراصوت (Ultrasonic proximity detector)

ردیاب های مجاورتی فراصوت (Ultrasonic proximity detector) اشیاء جامد را با استفاده از صوت با فرکانس بالا تشخیص می دهند؛
اما بسیار به محیط، شرایط و خاک حساس هستند.

معمولا از این ها استفاده نمی کنیم ولی گاهی اوقات می توانند مشکلاتی را حل کنند که
هیچ چیز دیگری نمی تواند حل کند.

یک تماس کمکی بخشی از یک رله است.

این تماس کمکی مشخص می کند، چه زمانی چیزی در حال کنترل رله است و آن را خاموش یا روشن می کند.

دکمه (Push bottom) مورد نظر، عملکرد اپراتور را حس می کند.

تا اینجا چند تا از مهم ترین انواع سنسور دیجیتال را مورد بررسی قرار دادیم.

اگر نگاهی به دور و بر خود بیندازید خواهید دید که
تا به حال بسیاری از سیستم های کنترل بر اساس سیگنال های روشن – خاموش (on/off) طراحی شده اند.

این مسئله در زندگی کاری یک مهندس یک اتفاق اساسی و روزمره است.

زمانی ماشین ها هیچ وسیله ای برای اندازه گیری سوخت (fuel gauge) نداشتند و
شما مجبور بودید مخزن ذخیره ای مثل یک کپسول گاز همراه خود داشته باشید تا زمانی که سوخت تمام می شود، بتوانید به یک ایستگاه سوخت رسانی برسید.

اما امروزه تمام ماشین ها مقدار سوخت را اندازه گیری می کنند.

در قسمت بعد ما نگاهی به سنسورهایی می اندازیم که این کار و بسیاری از کارهای مربوط به اندازه گیری را که برای اتوماسیون موردنیاز است، انجام می دهند.

4# انواع سنسورهای صنعتی آنالوگ

یک سنسور آنالوگ وسیله ای است که مقدار فیزیکی متغیر را به سیگنالی تبدیل می کند که سیستم کنترل بتواند آن را بفهمد.

این سیگنال می تواند ولتاژ یا جریان باشد.

منظور ما از مقدار فیزیکی در این جا می تواند مواردی مثل زیر باشد:

• دما (Temperature)
• فشار (Pressure)
• رطوبت (humidity)
• مسافت (distance)
• سرعت (Speed)

دسته بندی کلی از سنسور برای هر کدام از موارد بالا وجود دارد.

بعضی از سنسورها مقادیر را با هم ترکیب می کنند به طور مثال دما و رطوبت یا مسافت و سرعت را با هم به یک سیگنال تبدیل می کنند.

چند دسته کلی از سیگنال های تولید شده توسط این دستگاه ها وجود دارد.

برای سنجش دما، خود دستگاه ها سیگنال هایی در محدوده میلی ولت به عنوان ترموکوپل یا مقاومت متغیر به عنوان آشکارسازهای دما تولید می کنند.

RTD ها به علت دقت و تکرارپذیری بالا، وسایل بهتری برای سنجش هستند.

PLC ها کارت هایی دارند که به طور خاص برای رسیدگی به این دو نوع دستگاه طراحی شده اند.

بقیه دسته بندی های سیگنال قبل از این که به سیستم کنترل متصل شده باشند، به مفاهیم کلی که
از سیگنال بدست می آید مانند ولتاژ یا جریان، تبدیل می شوند.

استانداردی که امروزه بیشترین استفاده را دارد سیگنال 4-20 میلی آمپر است.

علت استفاده زیاد از این سیگنال ایمنی در برابر سرو صدا (noise) و سایر ویژگی های دیگر است.

هر سنسور آنالوگی که قبلا به آن اشاره شده است می تواند به صورت این نوع خروجی خاص، تبدیل شود.

در ادامه بعد از اینکه متوجه شدیم انواع سنسورهای صنعتی آنالئگ چه عملکردی دارند، به بررسی یک مدل ساده و کارآمد از آن می پردازیم.

1-4# هیگروستات یکی انواع سنسورهای صنعتی آنالوگ

هیگروستات یا رطوبت سنج وسیله ای است که رطوبت نسبی را در یک محیط کنترل و اندازه گیری می کند.

هیگروستات بسیار به ترموستات شبیه است با این تفاوت که به جای دما نسبت به رطوبت حساس است.

1) کاربرد هیگروستات

هیگروستات در وسایلی مانند زیر استفاده می شود.

• رطوبت زدا (dehumidifier)
• مرطوبت کننده (humidifier)
• مایکروفر

در رطوبت زدا و مرطوب کننده ها برای اینکه رطوبت ثابت نگه داشته شود، از هیگروستات استفاده می شود.

مثال این نوع کاربرد رطوبت سنج را می توان در موارد زیر مشاهده کرد:

• یخچال
• گلخانه
• انبارهای کنترل شده از نظر آب و هوا

2) ارتباط HVAC و هیگروستات

رطوبت سنج برای کاربرد HVAC در ساختمان ها به کار برده می شود.

هیگروستات به عنوان یک سنسور رطوبت برای سنجش رطوبت نسبی هوا در فضای کنترل شده ساختمان استفاده می شود و
باعث خاموش یا روشن شدن تجهیزات HVAC می شود.

تجهیزات مدرن از دمای میعان برای اندازه گیری اختلاف رطوبت استفاده می کنند.

این تجهیزات هم چنین می توانند از تغییر در ظرفیت یا مقاومت الکتریکی برای اندازه گیری اختلاف رطوبت استفاده کنند.

3) اساس کار رطوبت سنج

هیگروستات یا رطوبت سنج معمولا در داخل محفظه ها تجهیزات نصب می شوند و به هیتر آن محفظه متصل هستند.

اگر رطوبت محفظه به یک مقدار از پیش تعیین شده برسد، هیگروستات، هیتر را روشن می کند تا
دمای میعان را افزایش دهد.

این موضوع از تجهیزات الکترونیکی درون محفظه در برابر میعان و خوردگی محافظت می کند.

4) ارتباط ترموستات و رطوبت سنج

ترموستات و رطوبت سنج می توانند به صورت همزمان برای کنترل آب و هوا در یک ساختمان استفاده شوند.

اگر دما در ساختمان بالا و رطوبت پایین باشد، رطوبت سنج اجازه نمی دهد سیستم تهویه فعال شود.

این کار رطوبت سنج باعث جلوگیری از مصرف جریان برق برای خنک کردن ساختمان می شود و
باعث صرفه جویی در مصرف برق می شود.

اگر میزان رطوبت در ساختمان به هر دلیل افزایش یابد، هیگروستات سیستم تهویه را فعال می کند تا رطوبت کاهش یافته و
به مقدار مناسب برسد.

جمع بندی مطالب

ما در این مقاله یک نگاه سطحی و سریع به سنسورهای اولیه ای که تقریبا در تمام سیستم های صنعتی استفاده می شوند، انداختیم.

با استفاده از این سنسورها ما همه چیز را می بینیم که
اپراتور از کدام دکمه استفاده می کند؛ از تنظیم ارتفاع مایع در یک تانک تا تنظیم فشار و دمای بخار در یک بویلر.

این سنسورها و برخی دیگر، با استفاده از سیگنال هایی که توسط سخت افزار یا نرم افزار پردازش شده اند، فرآیندهای صنعتی در جهان را کنترل می کنند.

از شما به خاطر مطالعه این مطلب و تماشای ویدیو و به اشتراک گذاری آن ممنونیم.