Sensorer er komplekse enheter som ofte brukes til å oppdage og reagere på elektriske eller optiske signaler. Enheten konverterer en fysisk parameter (temperatur, blodtrykk, fuktighet, hastighet) til et signal som kan måles av enheten.
Klassifisering av sensorer i dette tilfellet kan være annerledes. Det er flere grunnleggende parametere for distribusjon av måleenheter, som vil bli diskutert videre. I utgangspunktet skyldes denne separasjonen påvirkningen fra ulike krefter.
Dette er enkelt å forklare ved å bruke temperaturmåling som eksempel. Kvikksølv i et glasstermometer ekspanderer og komprimerer væsken for å konvertere den målte temperaturen, som kan leses av en observatør fra et kalibrert glassrør.
Utvalgskriterier
Det er visse funksjoner å vurdere når du klassifiserer en sensor. De er oppført nedenfor:
- Nøyaktighet.
- Miljøforhold – vanligvis har sensorer begrensninger i temperatur, fuktighet.
- Rekkevidde - grensesensormålinger.
- Kalibrering - kreves for de fleste måleinstrumenter ettersom avlesningene endres over tid.
- Kostnad.
- Repeterbarhet - Variable avlesninger måles gjentatte ganger i samme miljø.
Distribusjon etter kategori
Sensorklassifiseringer er delt inn i følgende kategorier:
- Primært inndataantall parametere.
- Prinsipper for transduksjon (ved bruk av fysiske og kjemiske effekter).
- Material og teknologi.
- Destination.
Prinsippet om transduksjon er et grunnleggende kriterium som følges for effektiv informasjonsinnhenting. Vanligvis velges logistiske kriterier av utviklingsteamet.
Klassifisering av sensorer basert på egenskaper fordeles som følger:
- Temperature: termistorer, termoelementer, motstandstermometre, mikrokretser.
- Trykk: Fiberoptikk, vakuum, fleksible væskemålere, LVDT, elektronisk.
- Flow: elektromagnetisk, differensi altrykk, posisjonsforskyvning, termisk masse.
- Nivåsensorer: differensi altrykk, ultrasonisk radiofrekvens, radar, termisk forskyvning.
- Nærhet og forskyvning: LVDT, fotovoltaisk, kapasitiv, magnetisk, ultralyd.
- Biosensorer: resonansspeil, elektrokjemisk, overflateplasmonresonans, lysadresserbar potensiometrisk.
- Bilde: CCD, CMOS.
- Gass og kjemi: halvleder, infrarød, ledning, elektrokjemisk.
- akselerasjon: gyroskoper, akselerometre.
- Andre: fuktighetssensor, hastighetssensor, masse, helningssensor, kraft, viskositet.
Dette er en stor gruppe med underseksjoner. Det er bemerkelsesverdig at med oppdagelsen av ny teknologi, blir seksjonene stadig etterfylt.
Tildeling av sensorklassifisering basert på bruksretning:
- Kontroll, måling og automatisering av produksjonsprosessen.
- Ikke-industriell bruk: luftfart, medisinsk utstyr, biler, forbrukerelektronikk.
Sensorer kan klassifiseres i henhold til strømkrav:
- Aktiv sensor – enheter som krever strøm. For eksempel LiDAR (lysdeteksjon og avstandsmåler), fotoledende celle.
- Passiv sensor - sensorer som ikke krever strøm. For eksempel radiometre, filmfotografering.
Disse to delene inkluderer alle enheter kjent for vitenskapen.
I gjeldende applikasjoner kan tilordningen av sensorklassifisering grupperes som følger:
- Akselerometre - basert på mikroelektromekanisk sensorteknologi. De brukes til å overvåke pasienter som slår på pacemakere. og kjøretøydynamikk.
- Biosensorer - basert på elektrokjemisk teknologi. Brukes til å teste mat, medisinsk utstyr, vann og oppdage farlige biologiske patogener.
- Bildesensorer - basert på CMOS-teknologi. De brukes i forbrukerelektronikk, biometri, trafikkovervåkingtrafikk og sikkerhet, samt databilder.
- Bevegelsesdetektorer - basert på infrarød, ultralyd og mikrobølge-/radarteknologi. Brukes i videospill og simuleringer, lysaktivering og sikkerhetsdeteksjon.
Sensortyper
Det er også en hovedgruppe. Den er delt inn i seks hovedområder:
- Temperature.
- Infrarød.
- Ultrafiolett.
- Sensor.
- Tilnærming, bevegelse.
- ultralyd.
Hver gruppe kan inkludere underseksjoner hvis teknologien til og med delvis brukes som en del av en bestemt enhet.
1. Temperatursensorer
Dette er en av hovedgruppene. Klassifiseringen av temperatursensorer forener alle enheter som har evnen til å evaluere parametere basert på oppvarming eller avkjøling av en bestemt type stoff eller materiale.
Denne enheten samler inn temperaturinformasjon fra en kilde og konverterer den til en form som annet utstyr eller personer kan forstå. Den beste illustrasjonen av en temperatursensor er kvikksølv i et glasstermometer. Kvikksølv i glass utvider seg og trekker seg sammen med endringer i temperaturen. Utetemperaturen er startelementet for måling av indikatoren. Posisjonen til kvikksølvet observeres av seeren for å måle parameteren. Det er to hovedtyper temperatursensorer:
- Kontaktsensorer. Denne typen enhet krever direkte fysisk kontakt med objektet eller bæreren. De har kontrolltemperatur på faste stoffer, væsker og gasser over et bredt temperaturområde.
- Nærhetssensorer. Denne typen sensor krever ingen fysisk kontakt med det målte objektet eller mediet. De kontrollerer ikke-reflekterende faste stoffer og væsker, men er ubrukelige for gasser på grunn av deres naturlige gjennomsiktighet. Disse instrumentene bruker Plancks lov for å måle temperatur. Denne loven gjelder varmen som sendes ut av kilden for å måle benchmark.
Jobb med ulike enheter
Prinsippet for drift og klassifisering av temperatursensorer er delt inn i bruk av teknologi i andre typer utstyr. Dette kan være dashbord i en bil og spesielle produksjonsenheter i en industributikk.
- Termoelement - moduler er laget av to ledninger (hver - fra forskjellige homogene legeringer eller metaller), som danner en måleovergang ved å koble i den ene enden. Denne måleenheten er åpen for de studerte elementene. Den andre enden av ledningen ender med en måleanordning hvor det dannes et referansekryss. Strøm flyter gjennom kretsen fordi temperaturene i de to kryssene er forskjellige. Den resulterende millivoltspenningen måles for å bestemme temperaturen i krysset.
- Resistance Temperature Detectors (RTDs) er typer termistorer som er laget for å måle elektrisk motstand når temperaturen endres. De er dyrere enn noen annen temperaturdeteksjonsenhet.
- Termistorer. De er en annen type termisk motstand der en storendring i motstand er proporsjonal med en liten endring i temperatur.
2. IR-sensor
Denne enheten sender ut eller oppdager infrarød stråling for å oppdage en bestemt fase i miljøet. Som regel sendes termisk stråling ut av alle objekter i det infrarøde spekteret. Denne sensoren oppdager typen kilde som ikke er synlig for det menneskelige øyet.
Den grunnleggende ideen er å bruke infrarøde lysdioder for å overføre lysbølger til et objekt. En annen IR-diode av samme type bør brukes for å oppdage den reflekterte bølgen fra objektet.
Driftsprinsipp
Klassifisering av sensorer i automasjonssystemet i denne retningen er vanlig. Dette skyldes at teknologien gjør det mulig å bruke tilleggsverktøy for å vurdere eksterne parametere. Når en infrarød mottaker blir utsatt for infrarødt lys, utvikles det en spenningsforskjell over ledningene. De elektriske egenskapene til IR-sensorkomponentene kan brukes til å måle avstanden til et objekt. Når en infrarød mottaker utsettes for lys, oppstår det en potensiell forskjell på tvers av ledningene.
Hvis aktuelt:
- Termografi: I henhold til loven om stråling av objekter er det mulig å observere miljøet med eller uten synlig lys ved hjelp av denne teknologien.
- Oppvarming: Infrarød kan brukes til å lage mat og varme opp mat. De kan fjerne is fra flyvinger. Omformere er populære i industrienfelt som trykking, plaststøping og polymersveising.
- Spektroskopi: Denne teknikken brukes til å identifisere molekyler ved å analysere konstituerende bindinger. Teknologien bruker lysstråling for å studere organiske forbindelser.
- Meteorologi: mål høyden på skyene, beregn temperaturen på jorden og overflaten er mulig hvis meteorologiske satellitter er utstyrt med skanningsradiometre.
- Photobiomodulation: brukes til kjemoterapi hos kreftpasienter. I tillegg brukes teknologien til å behandle herpesviruset.
- Climatology: overvåking av energiutvekslingen mellom atmosfæren og jorden.
- Kommunikasjon: En infrarød laser gir lys for optisk fiberkommunikasjon. Disse utslippene brukes også til kortdistansekommunikasjon mellom mobil- og datamaskinperiferiutstyr.
3. UV-sensor
Disse sensorene måler intensiteten eller kraften til innfallende ultrafiolett stråling. En form for elektromagnetisk stråling har lengre bølgelengde enn røntgenstråler, men er likevel kortere enn synlig stråling.
Et aktivt materiale kjent som polykrystallinsk diamant brukes for pålitelig måling av ultrafiolett. Instrumenter kan oppdage ulike miljøpåvirkninger.
Enhetsvalgkriterier:
- Bølgelengdeområder i nanometer (nm) som kan detekteres av ultrafiolette sensorer.
- Driftstemperatur.
- Nøyaktighet.
- Weight.
- Rekkeviddestrøm.
Driftsprinsipp
En ultrafiolett sensor mottar én type energisignal og sender en annen type signal. For å observere og registrere disse utgangsstrømmene sendes de til en elektrisk måler. For å lage grafer og rapporter overføres avlesningene til en analog-til-digital-omformer (ADC) og deretter til en datamaskin med programvare.
Brukes i følgende apparater:
- UV-fotorør er strålingsfølsomme sensorer som overvåker UV-luftbehandling, UV-vannbehandling og soleksponering.
- Lyssensorer - mål intensiteten til den innfallende strålen.
- UV-spektrumsensorer er ladningskoblede enheter (CCDer) som brukes i laboratorieavbildning.
- UV-lysdetektorer.
- UV bakteriedrepende detektorer.
- Fotostabilitetssensorer.
4. Berøringssensor
Dette er nok en stor gruppe enheter. Klassifiseringen av trykksensorer brukes til å vurdere de eksterne parameterne som er ansvarlige for utseendet til ytterligere egenskaper under påvirkning av et bestemt objekt eller stoff.
Berøringssensoren fungerer som en variabel motstand i henhold til hvor den er tilkoblet.
Berøringssensor består av:
- Et fullt ledende materiale som kobber.
- Isolert mellommateriale som skum eller plast.
- Delvis ledende materiale.
Samtidig er det ingen streng separasjon. Klassifiseringen av trykksensorer etableres ved å velge en spesifikk sensor, som evaluerer den fremkommende spenningen innenfor eller utenfor objektet som studeres.
Driftsprinsipp
Det delvis ledende materialet motsetter seg strømmen. Prinsippet til den lineære koderen er at strømmen anses å være mer motsatt når lengden på materialet som strømmen skal passere er lengre. Som et resultat endres materialets motstand ved å endre posisjonen der det kommer i kontakt med en fullt ledende gjenstand.
Klassifisering av automasjonssensorer er helt basert på det beskrevne prinsippet. Her er ekstra ressurser involvert i form av spesialutviklet programvare. Vanligvis er programvare knyttet til berøringssensorer. Enheter kan huske "siste berøring" når sensoren er deaktivert. De kan registrere "første berøring" så snart sensoren er aktivert og forstå alle betydningene knyttet til den. Denne handlingen ligner på å flytte en datamus til den andre enden av musematten for å flytte markøren til den andre siden av skjermen.
5. Nærhetssensor
I økende grad bruker moderne kjøretøy denne teknologien. Klassifiseringen av elektriske sensorer som bruker lys- og sensormoduler blir stadig mer populær blant bilprodusenter.
Nærhetssensor oppdager tilstedeværelsen av gjenstander som er nesten uten noenkontaktpunkter. Siden det ikke er kontakt mellom modulene og det oppfattede objektet og ingen mekaniske deler, har disse enhetene lang levetid og høy pålitelighet.
Ulike typer nærhetssensorer:
- Induktive nærhetssensorer.
- Kapasitive nærhetssensorer.
- Ultralyd nærhetssensorer.
- Fotoelektriske sensorer.
- Hallsensorer.
Driftsprinsipp
Nærhetssensoren sender ut et elektromagnetisk eller elektrostatisk felt eller en stråle med elektromagnetisk stråling (som infrarød) og venter på et responssignal eller endringer i feltet. Objektet som oppdages er kjent som målet for registreringsmodulen.
Klassifisering av sensorer i henhold til prinsippet om drift og formål vil være som følger:
- Induktive enheter: det er en oscillator ved inngangen som endrer tapsmotstanden til nærheten til et elektrisk ledende medium. Disse enhetene foretrekkes for metallgjenstander.
- Kapasitive nærhetssensorer: Disse konverterer endringen i elektrostatisk kapasitans mellom deteksjonselektrodene og jord. Dette skjer når man nærmer seg et nærliggende objekt med en endring i oscillasjonsfrekvensen. For å oppdage et objekt i nærheten, konverteres oscillasjonsfrekvensen til en likespenning, som sammenlignes med en forhåndsbestemt terskel. Disse armaturene er foretrukket for plastgjenstander.
Klassifiseringen av måleutstyr og sensorer er ikke begrenset til ovenstående beskrivelse og parametere. Med adventnye typer måleinstrumenter øker den totale gruppen. Ulike definisjoner er godkjent for å skille mellom sensorer og transdusere. Sensorer kan defineres som et element som registrerer energi for å produsere en variant i samme eller en annen form for energi. Sensoren konverterer den målte verdien til ønsket utgangssignal ved hjelp av konverteringsprinsippet.
Basert på de mottatte og opprettede signalene kan prinsippet deles inn i følgende grupper: elektrisk, mekanisk, termisk, kjemisk, strålende og magnetisk.
6. Ultralydsensorer
Ultralydsensoren brukes til å oppdage tilstedeværelsen av en gjenstand. Dette oppnås ved å sende ut ultralydbølger fra hodet på enheten og deretter motta det reflekterte ultralydsignalet fra det tilsvarende objektet. Dette hjelper med å oppdage posisjon, tilstedeværelse og bevegelse av objekter.
Fordi ultralydsensorer er avhengige av lyd i stedet for lys for deteksjon, er de mye brukt i vannstandsmåling, medisinske skanningsprosedyrer og i bilindustrien. Ultralydbølger kan oppdage usynlige gjenstander som transparenter, glassflasker, plastflasker og glassplater med reflekterende sensorer.
Driftsprinsipp
Klassifisering av induktive sensorer er basert på omfanget av deres bruk. Her er det viktig å ta hensyn til de fysiske og kjemiske egenskapene til gjenstander. Bevegelsen av ultralydbølger varierer avhengig av form og type medium. For eksempel går ultralydbølger rett gjennom et homogent medium og reflekteres og sendes tilbake til grensen mellom ulike medier. Menneskekroppen i luften forårsaker betydelig refleksjon og kan lett oppdages.
Teknologien bruker følgende prinsipper:
- Multiorefleksjon. Multippel refleksjon oppstår når bølger reflekteres mer enn én gang mellom sensoren og målet.
- Grensesone. Minimum sanseavstand og maksimal sanseavstand kan justeres. Dette kalles grensesonen.
- Deteksjonssone. Dette er intervallet mellom overflaten på sensorhodet og minimum deteksjonsavstand som oppnås ved å justere skanneavstanden.
Enheter utstyrt med denne teknologien kan skanne ulike typer objekter. Ultralydkilder brukes aktivt til å lage kjøretøy.
