معرفی انواع سنسورهای پر کاربرد در صنعت

سنسور یا همان حسگر یکی از ابزارها و تجهیزات اساسی و مهمی هستند که در حال حاضر در انواع پروژه‌های صنعتی و اتوماسیون کاربرد فراوانی دارند. سنسورها همچنین در بسیاری از صنایع مانند صنایع هوایی، دریایی، مخابرات، پزشکی، شیمیایی، سخت افزار، خودرو و … به کار می‌روند.
علاوه بر این از سنسورها در انواع دستگاه‌های دیجیتال، دستگاه‌های اندازه گیری و در سیستم‌های کنترل آنالوگ استفاده می‌شود. اما سنسورها چیست؟ و انواع سنسورها کدامند؟ سوالاتی است که می‌خواهیم در این نوشته به آن‌ها پاسخ دهیم.

سنسور چیست؟

سنسور در واقع المان حس کننده برای تبدیل کمیت‌های فیزیکی به کمیت‌های الکتریکی پیوسته و غیر پیوسته می‌باشد. منظور از کمیت‌های فیزیکی، عواملی مانند، حرارت، رطوبت، فشار، دما و … می‌باشد. کمیت‌های الکتریکی پیوسته، کمیت‌های آنالوگ و کمیت‌های الکتریکی غیر پیوسته نیز کمیت دیجیتال می‌باشد.

اما انواع سنسور یا حسگر برای سیستم‌های کنترل دیجیتال و آنالوگ مانند PLC و دستگاه‌های اندازه گیری مانند دستگاه فشار خون، دماسنج و … به کار می‌روند.

سنسورها در دستگاه‌های کنترل اتوماتیک مانند انواع PLC مثل زیمنس plc کاربرد فراوانی دارند و قابلیت اتصال به آن‌ها را دارند به همین دلیل می‌توان گفت سنسورها یک جزء جدا نشدنی این دستگاه‌ها به شمار می‌روند. این سنسورها با اطلاعاتی که از وضعیت اجزا به سیستم واحد کنترل ارسال می‌کنند باعث تغییر وضعیت در عملکرد دستگاه‌ها می‌شوند.

کاربرد سنسور در صنعت

پروسه‌های صنعتی و همچنین اتوماسیون با مرور زمان پیشرفت قابل ملاحظه‌ای داشته‌اند و پیچیدگی بیشتری پیدا نموده‌اند. پیشرفت صنعت نیاز شدید به سنسورها را برای دریافت اطلاعات به عملیات تولید و صدور فرمان‌های مورد نیاز از این طریق، بیش از پیش کرده است.
در واقع می‌توان گفت نقش سنسورها به عنوان اعضای حسی در یک سیستم، جمع آوری و تبدیل اطلاعات به نحوی که قابل اندازه گیری و تجزیه و تحلیل برای سیستم‌های کنترل است، می‌باشد.

اهمیت استفاده از سنسورها در سال‌های اخیر به نحوی است که وجود این المان‌ها را به عنوان یک عنصر جدا نشدنی برای سیستم‌های صنعتی، مبدل نموده است. این به دلیل پاسخ دهی سریع به نیازهای صنعت در شاخه الکترونیک می‌باشد.

انواع سنسورهای پر کاربرد در صنعت

همان طور که اشاره داشتیم سنسورها عوامل فیزیکی و حسی مانند حرارت، رطوبت، فشار، زاویه چرخش، نیرو، دبی و … را به سیگنال‌های الکتریکی قابل اندازه گیری مبدل می‌نماید.
برای اندازه گیری این عوامل فیزیکی، سنسورهای مختلف با قابلیت تبدیل این عوامل به جریان الکتریکی ساخته و تولید شده‌اند.

الف- انواع سنسور از نظر عملکرد

به صورت کلی سنسورها را بر اساس عملکرد، می‌توان به دو نوع مختلف تقسیم‌بندی نمود که شامل موارد زیر می‌باشد:

1. سنسور تماسی
2. سنسور مجاورتی یا بدون تماس

در ادامه به توضیح این موارد می‌پردازیم.

1. سنسور تماسی

سنسورهای تماسی، سنسورهایی هستند که به صورت مستقیم با وسایل مکانیکی در تماس هستند، برای مثال، تبدیل کننده‌های فشاری و کلیدهای قطع و وصل از انواع سنسورهای تماسی می‌باشند.

2. سنسور مجاورتی یا بدون تماس

این گونه از سنسورها بدون تماس و تنها با نزدیک شدن یک قطعه می‌توانند آن را حس کرده و فعال شوند. پس از حس کردن عامل فیزیکی سنسور می‌تواند کنتاکتور و رله را جذب کرده و سیگنال‌های الکتریکی را برای ورود به سیستم ارسال نماید.

سنسورهای حرارتی و سنسورهای نوری از جمله این سنسورها به شمار می‌روند.

اما نقش و وظیفه این گونه سنسورها در واقع اعلام حضور یک قطعه در یک مکان خاص است. این نوع سنسورها یا سوئیچ‌ها انواع مختلفی داشته و کاربرد فراوانی در صنعت دارند و با نام‌های کلیدهای انتهای مسیر، میکروسوئیچ‌ها و … شناخته می‌شوند.
مهم‌ترین انواع مختلف این سنسورها شامل موارد زیر می‌باشد:

1. سنسور مجاورتی مغناطیسی
2. سنسور مجاورتی القایی
3. سنسور مجاورتی نوری
4. سنسور مجاورتی التراسونیک
5. سنسور مجاورتی خازنی

در ادامه به توضیح این موارد می‌پردازیم.

1.2) سنسور مجاورتی مغناطیسی

سنسور مغناطیسی نوعی از سنسورهای مجاورتی به شمار می‌روند. این مدل از سنسورها بر اساس حساسیت نسبت به میدان مغناطیسی در اطراف آهنربای الکتریکی یا دائم، عمل می‌کند. برای نمایش عملکرد این سنسور معمولا یک led روی آن نصب می‌شود. این سنسورها بیشتر در پروژه‌های نیوماتیکی کاربرد دارند.

2.2) سنسور مجاورتی القایی

عملکرد این سنسور در مقابل اجسام رسانا می‌باشد و هنگامی که فلز رسانا در نزدیکی آن قرار بگیرد، سنسور یک پالس ارسال می‌نماید که با یک led روی حسگر نشان داده می‌شود.

3.2) سنسور مجاورتی نوری

عملکرد این سنسور به شکل ردیابی از تجهیزات الکترونیکی می‌باشد و برای این کار از نور مادون قرمز یا قرمز بهره می‌برد. طول عمر بالا و استحکام زیاد از مزیت‌های این سنسور به شمار می‌رود.
موقعیت‌یابی دقیق و برد سریع از دیگر مزایای این سنسورها است. البته این سنسور قادر به تشخیص اجسام شفاف نمی‌باشد.

4.2) سنسور مجاورتی التراسونیک

این مدل از سنسورها بر اساس امواج صوتی و فعال بودن یا نبودن آن عمل می‌کنند. زمان رفت و برگشت صدا، هوا منتقل می‌شود و توسط سنسور اندازه گیری می‌گردد.

5.2) سنسور مجاورتی خازنی

با استفاده از سنسور مجاورتی خازنی می‌توان تمام اجسام رسانا و غیر رسانا را تشخیص داد و به همین دلیل این سنسور یکی از پرکاربردترین سنسورها می‌باشد.
البته سنسور خازنی حداکثر تا فاصله 60 میلی‌متری می‌تواند عمل کند و در تشخیص فاصله بیشتر از آن محدودیت دارد. این فاصله مسافت کلید زنی نیز شناخته می‌شود.

ب- انواع سنسور بر اساس نوع خروجی

سنسورها از نظر نوع خروجی به دو دسته زیر قابل تقسیم‌بندی می‌باشند:

1. سنسور دیجیتال
2. سنسور آنالوگ

در ادامه به توضیح این موارد می‌پردازیم.

1. سنسورهای دیجیتال

سنسورها دیجیتال به شکل کلیدهای قطع و وصل عمل می‌کنند که با تحریک شدن سنسور با عوامل فیزیکی، سیگنال نیز قطع یا وصل می‌شود. سنسورهای دیجیتال در دو حالت 0 یا 1 وجود دارند.

2. سنسور آنالوگ

سنسورهای آنالوگ با توجه به عوامل فیزیکی و شدت و ضعف آن‌ها به جریان یا سیگنال تبدیل می‌شوند. می‌توان گفت عملکرد سنسور آنالوگ به شکل یک ولتاژ پیوسته است که به فاصله قطعه از سنسور وابسته است.

ج- انواع سنسور بر اساس توابع خروجی

این مدل از سنسورها بر اساس توابع خروجی شامل موارد زیر می‌باشند:

1. دو سیمه (NAMOR)
2. دو سیمه (DC)
3. دو سیمه (AC)
4. دو سیمه (PNP)
5. سه سیمه (PNP)
6. چهار سیمه (PNP)
7. چهار سیمه (NPN)