مقاله - سنسور

mohandeszirak · 7 تیر، ۱۳۹۴

همانطور که یک موجود زنده برای درک محیط از حواس گوناگونی بهره می برد در محیط های صنعتی نیز برای تکمیل یک فرآیند صنعتی به دسته ای از محصولات احتیاج داریم که همین کار را برای ما انجام دهد و ما را به یک درک کامل و صحیح از شرایطی که در آن قرار داریم برساند.

جهت تکمیل یک فرآیند صنعتی به تجهیزات گوناگونی نیاز است که می توان آنها را در سه دسته کلی ورودی، پردازشگر و خروجی قرار داد.

در واقع سنسور ها تجهیزاتی هستند که درک مناسبی از شرایط یک فرآیند صنعتی را در اختیار سیستم های پردازشی که PLCها هستند قرار می دهد.

سنسور ها دسته بندی های متنوعی دارند که در شرایط مختلفی به کار می روند. گاهی این سنسورها حضور یا عدم حضور یک جسم و گاهی میزان یا شدت یک پارامتر مانند غلظت یا حتی شدت نور را به سیستم اعلام می کنند.

در ادامه به بررسی مهمترین و پرکاربردترین انواع سنسور می پردازیم:

سنسورهای مجاورتی:

از مهمترین و پرکاربردترین انواع سنسورها هستند که جهت تشخیص حضور یا عدم حضور اجسام مختلف در فواصل نزدیک به کار می روند.

سنسورهای مجاورتی خود به دو دسته مهم تقسیم می شوند: سنسورهای القایی و سنسورهای خازنی.

سنسورهای القایی یکی از ارزانترین و پرکاربردترین سنسورها هستند که برای تشخیص حضور فلزات در فواصل میلیمتری نسبت به سنسور استفاده می شوند. قسمت اصلی این سنسورها از اسیلاتور با فرکانس بالا تشکیل می شود که می تواند توسط قطعات فلزی تحت تاثیر قرار گیرد. این اسیلاتور باعث به وجود آمدن میدان الکترومغناطیسی در قسمت حساس سنسور می شود.نزدیک شدن یک قطعه فلزی باعث به وجود آمدن جریان های گردابی در قطعه گردیده و این عمل سبب جذب انرژی میدان می شود و در نتیجه دامنه ی اسیلاتور کاهش می یابد. این سنسورها می توانند به انواع خاصی از فلزات، حساس باشند به طور مثال سنسورهای القایی حساس به آلومینیوم.

دسته بعدی سنسورهای مجاورتی سنسورهای خازنی هستند که از این سنسور ها برای تشخیص هر ماده ای می توان استفاده کرد.قسمت اساسی اسیلاتور این سنسورها از دو قطعه فلزی تشکیل شده است. وضعیت قرارگیری این قطعات نسبت به هم طوری است که باعث ایجاد یک ظرفیت خازنی می شود. هرگاه قطعه ای با ضریب دی الکتریک خاصبه صفحه حساس نزدیک گردد باعث تغییر ظرفیت خازنی بین صفحات می گردد.

سنسورهای نوری:

یکی از متنوع ترین انواع سنسورها سنسورهای نوری هستند. این سنسورها بر اساس ارسال و دریافت نور کار می کنند.

بیشتر در ساخت سنسورهای نوری از نور مادون قرمز با طول موج 880 میلی متر استفاده می شود که علت این امر تداخل نور مادون قرمز با نور محیط و بالا رفتن فاصله سوئیچینگ سنسور می باشد.

سنسورهای نوری خود به 3 دسته تقسیم می شوند:

سنسورهای نوری یک طرفه

سنسور های نوری رفلکتوری (آینهای)

سنسورهای نوری دو طرفه

سنسورهای نوری یک طرفه:

سنسورهای نوری یک طرفه براساس نور مدوله شده و دریافت بازتابش این نور از سطوح مختلف کار می کنند. در این سنسورها بخش فرستنده و گیرنده در کنار یکدیگر در داخل یک کیس نصب می شوند. در سنسور نوری یک طرفه نور مدوله شده توسط فرستنده به طور مستقیم در فضا پخش می شود و در صورتی که این نور به یک مانع برخورد کند به صورت مستقیم و غیر مستقیم منعکس می شود که میزان انعکاس این نور به رنگ، نوع، سطح، حجم و زاویه مانع بستگی دارد. این سنسورها کارایی بسیاری در صنعت دارند مانند کنترل یک قطعه بر روی تسمه نقاله و یا کنترل شکل و موقعیت یک قطعه در فرآیند تولید.

سنسورهای نوری رفلکتوری (آینه ای):

سنسور نوری رفلکتوری بر اساس نور مدوله شده و دریافت انعکاس این نور از رفلکتور کار می کند.

در این سنسور نیز بخش فرستنده و گیرنده در کنار هم نصب می شوند و نور مدوله شده را در فضا منتشر می کنند. روبروی سنسور یک رفلکتور نصب می شود و با برخورد این نور به رفلکتور، نور تحت زاویه ای معین به صورت یک خط مستقیم به گیرنده سنسور انعکاس داده می شود و در صورتی که یک مانع در مسیر انعکاس نور قرار گیرد دیگر امکان دریافت این نور توسط گیرنده فراهم نیست و در نتیجه سنسور حضور یک جسم را تشخیص داده و خروجی سنسور تغییر وضعیت می دهد.

این سنسور را برای کاربردهای گوناگون از قبیل شمارش قطعات تولید شده در خط تولید و یا کنترل قطع یا وصل بودن کابل ها استفاده می شود.

سنسورهای نوری دو طرفه:

سنسورهای نوری دوطرفه بر اساس نور مدوله شده توسط یک فرستنده و دریافت آن توسط یک گیرنده که هرکدام در محفظهای جدا قرار گرفته اند عمل می کند.

قسمت فرستنده و گیرنده این سنسور در مقابل یکدیگر قرار گرفته اند و چنانچه مانعی بین فرستنده و گیرنده قرار بگیرد خروجی سنسور تغییر وضعیت می دهد. این سنسورها بیشترین فاصله دید را دارند که گاهی تا صد متر هم می رسد.

سنسورهای اولتراسونیک:

این سنسورها از نظر نوع کاربرد تا حدودی شبیه سنسورهای نوری یک طرفه هستند با این تفاوت که سیگنال ارسالی به جای یک پالس نوری یک سیگنال فراصوت با فرکانس بالاست. در این سنسورها نیز گیرنده و فرستنده در یک محفظه قرار می گیرند و موج فراصوت ارسالی پس از برخورد به اجسام موجود در محیط به سمت گیرنده بر می گردد. این سنسورها نسبت به سنسورهای نوری دقت بسیار بالاتری دارند و دسته ای از آنها برای اندازه گیری فاصله بر اساس زمان رفت و برگشت سیگنال با دقت بالا مورد استفاده قرار می گیرند.

سنسورهای دما:

این دسته از سنسورها بنا به میزان حرارت حس شده توسط سنجشگر آنها سیگنالی الکتریکی تولید می کند که این سیگنال متناسب با میزان گرما خواهد بود.

در واقع سنسورهای دما قادر به اندازه گیری دما در تمامی فرآیندهای تولید یک محصول می باشند.

سنسورهای نوری همراه با کابل فیبر نوری:

می توان با استفاده از کابل فیبر نوری میزان نور فرستنده و گیرنده سنسورهای نوری را کنترل کرد.

در واقع می توان نور منتشر شده توسط بخش فرستنده سنسور را با استفاده از کابل فیبر نوری به نقاط دلخواه هدایت کرد. این سنسورها کاربردهای متنوعی دارند اما کاربرد اصلی آنها در محیط هایی است که خطر انفجار وجود دارد.

مزایای این گونه