سنسور يا حسگر چيست

حسگر يا سنسور المان حس کننده اي است که کميتهاي فيزيکي مانند فشار، حرارت،، رطوبت، دما، و … را به کميتهاي الکتريکي پيوسته (آنالوگ) يا غيرپيوسته (ديجيتال) تبديل مي کند. در واقع آن يك وسيله الكتريكي است كه تغييرات فيزيكي يا شيميايي را اندازه گيري مي كند و آن را به سيگنال الكتريكي تبديل مي نمايد.

سنسورها در انواع دستگاههاي اندازه گيري، سيستمهاي کنترل آنالوگ و ديجيتال مانند PLC مورد استفاده قرار مي گيرند. عملکرد سنسورها و قابليت اتصال آنها به دستگاههاي مختلف از جمله PLC باعث شده است که سنسور بخشي از اجزاي جدا نشدني دستگاه کنترل اتوماتيک و رباتيک باشد. سنسورها اطلاعات مختلف از وضعيت اجزاي متحرک سيستم را به واحد کنترل ارسال نموده و باعث تغيير وضعيت عملکرد دستگاهها مي شوند.

حسگرهاي رطوبت حسگر حرکت

زوج حسگر اولتراسونيک(مافوق صوت)
سنسورهاي بدون تماس
سنسورهاي بدون تماس سنسورهائي هستند که با نزديک شدن يک قطعه وجود آن را حس کرده و فعال مي شوند. اين عمل به نحوي است که مي تواند باعث جذب يک رله، کنتاکتور و يا ارسال سيگنال الکتريکي به طبقه ورودي يک سيستم گردد.
مثال هايي از کاربرد سنسورها

۱-شمارش توليد: سنسورهاي القائي، خازني و نوري
۲-کنترل حرکت پارچه و …: سنسور نوري و خازني
۳-کنترل سطح مخازن: سنسور نوري و خازني و خازني کنترل سطح
۴-تشخيص پارگي ورق: سنسور نوري
۵-کنترل انحراف پارچه: سنسور نوري و خازني

۶-کنترل تردد: سنسور نوري
۷-اندازه گيري سرعت: سنسور القائي و خازني
۸-اندازه گيري فاصله قطعه: سنسور القائي آنالوگ
مزاياي سنسورهاي بدون تماس يا همجواري
سرعت سوئيچينگ زياد:

سنسورها در مقايسه با کليدهاي مکانيکي از سرعت سوئيچينگ بالائي برخوردارند، به طوريکه برخي از آنها (سنسور القائي سرعت) با سرعت سوئيچينگ تا ۲۵KHz کار مي کنند.
طول عمر زياد:
بدليل نداشتن کنتاکت مکانيکي و عدم نفوذ آب، روغن، گرد و غبار و … داراي طول عمر زيادي هستند.
عدم نياز به نيرو و فشار:
با توجه به عملکرد سنسور هنگام نزديک شدن قطعه، به نيرو و فشار نيازي نيست.
قابل استفاده در محيطهاي مختلف با شرايط سخت کاري:
سنسورها در محيطهاي با فشار زياد، دماي بالا، اسيدي، روغني، آب و … قابل استفاده مي باشند.
عدم ايجاد نويز در هنگام سوئيچينگ:

به دليل استفاده از نيمه هادي ها در طبقه خروجي، نويزهاي مزاحم (Bouncing Noise) ايجاد نمي شود.

سنسورهاي القائي
سنسورهاي القائي سنسورهاي بدون تماس هستند که تنها در مقابل فلزات عکس العمل نشان مي دهند و مي توانند فرمان مستقيم به رله ها، شيرهاي برقي، سيستمهاي اندازه گيري و مدارات کنترل الکتريکي (مانند PLC) ارسال نمايند.
اساس کار و ساختمان سنسورهاي القائي

ساختمان اين سنسورها از چهار طبقه تشکيل مي شود: اسيلاتور، دمدولاتور، اشميت تريگر، تقويت خروجي.
اسيلاتور:
قسمت اساسي اين سنسورها از يک اسيلاتور با فرکانس بالا تشکيل يافته که مي تواند توسط قطعات فلزي تحت تاثير قرار گيرد. اين اسيلاتور باعث بوجود آمدن ميدان الکترومغناطيسي در قسمت حساس سنسور مي شود. نزديک شدن يک قطعه فلزي باعث بوجود آمدن جريانهاي گردابي در قطعه گرديده و اين عمل سبب جذب انرژي ميدان مي شود و در نتيجه دامنه اسيلاتور کاهش مي يابد. از آنجا که طبقه دمدلاتور، آشکارساز دامنه اسيلاتور است در نتيجه کاهش دامنه اسيلاتور توسط اين قسمت به طبقه اشميت تريگر منتقل مي شود. کاهش دامنه اسيلاتور باعث فعال شدن خروجي اشميت تريگر گرديده و اين قسمت نيز به نوبه خود باعث تحريک طبقه خروجي مي شود.
قطعه استاندارد:

يک قطعه مربعي شکل از فولاد ST37 است که از آن به منظور تست فاصله سوئيچينگ استفاده مي شود. (استاندارد IEC947-5-2). ضخامت قطعه ۱mm و طول ضلع اين مربع در اندازه هاي زير مي تواند انتخاب شود.
۱- به اندازه قطر سنسور
۲- سه برابر فاصله سوئيچينگ نامي سنسور ۳*Sn
ضرايب تصحيح:

فاصله سوئيچينگ با کوچکتر شدن ابعاد قطعه استاندارد و يا با بکارگيري فلز ديگري غير از فولاد ST37 تغيير خواهد کرد. در زير ضرايب تصحيح براي فلزات مختلف نشان داده شده است:
ضريب تصحيح (KM) براي فولاد ST37 برابر ۱٫۰
ضريب تصحيح (KM) براي نيکل برابر ۰٫۹
ضريب تصحيح (KM) براي برنج برابر ۰٫۵
ضريب تصحيح (KM) براي مس برابر ۰٫۴۵
ضريب تصحيح (KM) براي آلومينيوم برابر ۰٫۴
به عنوان مثال هرگاه يک سنسور در مقابل فولاد از فاصله ۱۰mm عمل سوئيچينگ را انجام دهد، همان سنسور در مقابل مس از فاصله ۴٫۵mm عمل خواهد کرد.
فرکانس سوئيچينگ:

حداکثر تعداد قطع و وصل يک سنسور در يک ثانيه مي باشد. (بر حسب Hz). اين پارامتر طبق استاندارد DIN EN 50010 با شرايط زير اندازه گرفته مي شود:
فاصله سوئيچينگ Switching Distance) S):
فاصله بين قطعه استاندارد و سطح حساس سنسور به هنگام عمل سوئيچينگ مي باشد. (استاندارد EN 50010)
فاصله سوئيچينگ نامي Nominal Switching Distance) Sn):
فاصله اي است که در حالت متعارف و بدون در نظر گرفتن پارامترهاي متغير از قبيل حرارت، ولتاژ تغذيه و غيره تعريف شده است.
فاصله سوئيچينگ موثر Effective Switching Distance) Sr):

فاصله سوئيچينگ تحت شرايط ولتاژ نامي و حرارت ۲۰ درجه سلسيوس مي باشد. در اين حالت تلرانسها و پارامترهاي متغير نيز در نظر گرفته شده اند. ۰٫۹Sn<SR<1.1SN>
فاصله سوئيچينگ مفيد Useful Switching Distance) Su):
فاصله اي است که در محدوده حرارت و ولتاژ مجاز، عمل سوئيچينگ انجام مي شود. ۰٫۸۱Sn<SU<1.21SN
فاصله سوئيچينگ عملياتي Operating Switching Distance) Sa):
فاصله اي است که تحت شرايط مجاز، عملکرد سنسور تضمين شده است. ۰<SA<0.81SN
هيسترزيس H:

فاصله بين نقطه وصل شدن (هنگام نزديک شدن قطعه به سنسور) و نقطه قطع شدن (هنگام دورشدن قطعه از سنسور) مي باشد. حداکثر اين مقدار ۱۰% مقدار نامي مي باشد. (استاندارد EN 60947-5-2)
قابليت تکرار Repeatability) R):
قابليت تکرار فاصله سوئيچينگ مفيد تحت ولتاژ تغذيه V و در شرايط زير اندازه گيري مي شود: حرارت محيط: ۲۳ درجه سلسيوس؛ رطوبت محيط: ۵۰ الي ۷۰ درصد؛ زمان تست: ۸ ساعت. (مقدار تلرانس براي اين پارامتر طبق استاندارد EN 60947-5-2 حداکثر +-۰٫۱Sr مي باشد.)
پايداري حرارتي (Temperature Drift):

تغييرات فاصله موثر سوئيچينگ در اثر تغييرات دما طبق استاندارد EN 60947-5-2 و در محدوده دماي ۲۰ درجه سلسيوس زير صفر تا ۶۰ درجه سلسيوس بالاي صفر حداکثر ۱۰% است.
حرارت محيط (Ambient Temperature) Ta:
محدوده حرارتي است که در آن محدوده، عملکرد سنسور تضمين شده است.
کلاس حفاظتي: (IP67 (DIN 40050
نحوه نصب سنسورهاي القائي

هرگاه دو يا چند سنسور القائي در مجاورت هم و يا در مقابل هم نصب شوند، شرايط زير بايد رعايت شود:
الف) نحوه نصب سنسورهاي القائي Flush:
سنسورهاي (Flush (Shielded سنسورهائي هستند که قسمت حساس سنسور توسط پوسته فلزي محصور شده است. هرگاه دو يا چند عدد از اين سنسورها همسطح روي بدنه فلزي دستگاه نصب شوند رعايت فواصل نصب الزامي مي باشد.