Sensorer er komplekse enheder, der ofte bruges til at registrere og reagere på elektriske eller optiske signaler. Enheden konverterer en fysisk parameter (temperatur, blodtryk, fugtighed, hastighed) til et signal, der kan måles af enheden.
Klassificering af sensorer i dette tilfælde kan være anderledes. Der er flere grundlæggende parametre for fordeling af måleapparater, som vil blive diskuteret yderligere. Dybest set skyldes denne adskillelse påvirkningen af forskellige kræfter.
Dette er nemt at forklare ved at bruge temperaturmåling som eksempel. Kviksølv i et glastermometer udvider sig og komprimerer væsken for at omdanne den målte temperatur, som kan aflæses af en observatør fra et kalibreret glasrør.
Udvalgskriterier
Der er visse funktioner, du skal overveje, når du klassificerer en sensor. De er anført nedenfor:
- Nøjagtighed.
- Miljøforhold - norm alt har sensorer begrænsninger i temperatur, fugtighed.
- Range – grænsesensormålinger.
- Kalibrering - påkrævet for de fleste måleinstrumenter, da aflæsninger ændrer sig over tid.
- Pris.
- Repeterbarhed - Variable aflæsninger måles gentagne gange i det samme miljø.
Fordeling efter kategori
Sensorklassifikationer er opdelt i følgende kategorier:
- Primært input antal parametre.
- Principper for transduktion (ved brug af fysiske og kemiske effekter).
- Materiale og teknologi.
- Destination.
Transduktionsprincippet er et grundlæggende kriterium, der følges for effektiv informationsindsamling. Typisk vælges logistiske kriterier af udviklingsteamet.
Klassificering af sensorer baseret på egenskaber er fordelt som følger:
- Temperatur: termistorer, termoelementer, modstandstermometre, mikrokredsløb.
- Tryk: Fiberoptisk, vakuum, fleksible væskemålere, LVDT, elektronisk.
- Flow: elektromagnetisk, differenstryk, positionsforskydning, termisk masse.
- Niveausensorer: differenstryk, ultralydsradiofrekvens, radar, termisk forskydning.
- Nærhed og forskydning: LVDT, fotovoltaisk, kapacitiv, magnetisk, ultralyd.
- Biosensorer: resonansspejl, elektrokemisk, overfladeplasmonresonans, lysadresserbar potentiometrisk.
- Billede: CCD, CMOS.
- Gas og kemi: halvleder, infrarød, ledning, elektrokemisk.
- Acceleration: gyroskoper, accelerometre.
- Andre: fugtighedssensor, hastighedssensor, masse, hældningssensor, kraft, viskositet.
Dette er en stor gruppe af underafsnit. Det er bemærkelsesværdigt, at med opdagelsen af nye teknologier bliver sektionerne konstant genopfyldt.
Tildeling af sensorklassificering baseret på brugsretning:
- Kontrol, måling og automatisering af produktionsprocessen.
- Ikke-industriel brug: luftfart, medicinsk udstyr, biler, forbrugerelektronik.
Sensorer kan klassificeres efter strømkrav:
- Aktiv sensor - enheder, der kræver strøm. For eksempel LiDAR (lysdetektion og afstandsmåler), fotokonduktiv celle.
- Passiv sensor - sensorer, der ikke kræver strøm. For eksempel radiometre, filmfotografering.
Disse to sektioner omfatter alle enheder kendt af videnskaben.
I aktuelle applikationer kan tildelingen af sensorklassificering grupperes som følger:
- Accelerometre - baseret på mikroelektromekanisk sensorteknologi. De bruges til at overvåge patienter, der tænder pacemakere. og køretøjets dynamik.
- Biosensorer - baseret på elektrokemisk teknologi. Bruges til at teste fødevarer, medicinsk udstyr, vand og til at opdage farlige biologiske patogener.
- Billedsensorer - baseret på CMOS-teknologi. De bruges i forbrugerelektronik, biometri, trafikovervågningtrafik og sikkerhed samt computerbilleder.
- Bevægelsesdetektorer - baseret på infrarøde, ultralyds- og mikrobølge-/radarteknologier. Bruges i videospil og simuleringer, lysaktivering og sikkerhedsdetektering.
Sensortyper
Der er også en hovedgruppe. Det er opdelt i seks hovedområder:
- Temperature.
- Infrarød.
- Ultraviolet.
- Sensor.
- tilgang, bevægelse.
- Ultralyd.
Hver gruppe kan inkludere underafsnit, hvis teknologien endda delvist bruges som en del af en bestemt enhed.
1. Temperatursensorer
Dette er en af hovedgrupperne. Klassificeringen af temperatursensorer forener alle enheder, der har evnen til at evaluere parametre baseret på opvarmning eller afkøling af en bestemt type stof eller materiale.
Denne enhed indsamler temperaturinformation fra en kilde og konverterer den til en form, som andet udstyr eller andre kan forstå. Den bedste illustration af en temperatursensor er kviksølv i et glastermometer. Kviksølv i glas udvider sig og trækker sig sammen med ændringer i temperaturen. Udetemperaturen er startelementet for måling af indikatoren. Kviksølvets position observeres af seeren for at måle parameteren. Der er to hovedtyper af temperatursensorer:
- Kontakt sensorer. Denne type enhed kræver direkte fysisk kontakt med objektet eller bæreren. De er i kontroltemperatur af faste stoffer, væsker og gasser over et bredt temperaturområde.
- Nærhedssensorer. Denne type sensor kræver ingen fysisk kontakt med det målte objekt eller medium. De kontrollerer ikke-reflekterende faste stoffer og væsker, men er ubrugelige for gasser på grund af deres naturlige gennemsigtighed. Disse instrumenter bruger Plancks lov til at måle temperatur. Denne lov vedrører den varme, der udsendes af kilden for at måle benchmark.
Arbejde med forskellige enheder
Princippet for drift og klassificering af temperaturfølere er opdelt i brug af teknologi i andre typer udstyr. Det kan være instrumentbrætter i en bil og specielle produktionsenheder i en industributik.
- Termoelement - moduler er lavet af to ledninger (hver - fra forskellige homogene legeringer eller metaller), som danner en måleovergang ved at forbinde i den ene ende. Denne måleenhed er åben for de undersøgte elementer. Den anden ende af ledningen ender med en måleanordning, hvor der dannes en referenceforbindelse. Strøm løber gennem kredsløbet, fordi temperaturerne i de to kryds er forskellige. Den resulterende millivoltspænding måles for at bestemme temperaturen ved krydset.
- Resistance Temperature Detectors (RTD'er) er typer termistorer, der er lavet til at måle elektrisk modstand som temperaturændringer. De er dyrere end nogen anden temperaturregistreringsenhed.
- Termistorer. De er en anden type termisk modstand, hvor en storændring i modstand er proportional med en lille ændring i temperatur.
2. IR-sensor
Denne enhed udsender eller detekterer infrarød stråling for at detektere en bestemt fase i miljøet. Som regel udsendes termisk stråling af alle objekter i det infrarøde spektrum. Denne sensor registrerer den type kilde, der ikke er synlig for det menneskelige øje.
Den grundlæggende idé er at bruge infrarøde LED'er til at transmittere lysbølger til et objekt. En anden IR-diode af samme type skal bruges til at detektere den reflekterede bølge fra objektet.
Driftsprincip
Klassificering af sensorer i automatiseringssystemet i denne retning er almindelig. Det skyldes, at teknologien gør det muligt at bruge yderligere værktøjer til at vurdere eksterne parametre. Når en infrarød modtager udsættes for infrarødt lys, opstår der en spændingsforskel på tværs af ledningerne. De elektriske egenskaber af IR-sensorkomponenterne kan bruges til at måle afstanden til et objekt. Når en infrarød modtager udsættes for lys, opstår der en potentialforskel på tværs af ledningerne.
Hvis relevant:
- Termografi: Ifølge loven om stråling af objekter er det muligt at observere omgivelserne med eller uden synligt lys ved hjælp af denne teknologi.
- Opvarmning: Infrarød kan bruges til at lave mad og genopvarme mad. De kan fjerne is fra flyets vinger. Konvertere er populære i industrienområder såsom trykning, plaststøbning og polymersvejsning.
- Spektroskopi: Denne teknik bruges til at identificere molekyler ved at analysere konstituerende bindinger. Teknologien bruger lysstråling til at studere organiske forbindelser.
- Meteorologi: mål skyernes højde, beregn jordens temperatur, og overfladen er mulig, hvis meteorologiske satellitter er udstyret med scanningsradiometre.
- Photobiomodulation: bruges til kemoterapi hos cancerpatienter. Derudover bliver teknologien brugt til at behandle herpesvirus.
- Klimatologi: overvågning af udvekslingen af energi mellem atmosfæren og jorden.
- Kommunikation: En infrarød laser giver lys til optisk fiberkommunikation. Disse emissioner bruges også til kortdistancekommunikation mellem mobil- og computerudstyr.
3. UV-sensor
Disse sensorer måler intensiteten eller styrken af indfaldende ultraviolet stråling. En form for elektromagnetisk stråling har en længere bølgelængde end røntgenstråler, men er stadig kortere end synlig stråling.
Et aktivt materiale kendt som polykrystallinsk diamant bruges til pålidelig måling af ultraviolet. Instrumenter kan registrere forskellige miljøpåvirkninger.
Enhedsvalgskriterier:
- Bølgelængdeområder i nanometer (nm), der kan detekteres af ultraviolette sensorer.
- Driftstemperatur.
- Nøjagtighed.
- Vægt.
- Rangestrøm.
Driftsprincip
En ultraviolet sensor modtager én type energisignal og sender en anden type signal. For at observere og registrere disse outputstrømme sendes de til en elektrisk måler. For at lave grafer og rapporter overføres aflæsningerne til en analog-til-digital konverter (ADC) og derefter til en computer med software.
Bruges i følgende apparater:
- UV-fotorør er strålingsfølsomme sensorer, der overvåger UV-luftbehandling, UV-vandbehandling og soleksponering.
- Lyssensorer - mål intensiteten af den indfaldende stråle.
- UV-spektrumsensorer er ladningskoblede enheder (CCD'er), der bruges til laboratoriebilleder.
- UV-lysdetektorer.
- UV bakteriedræbende detektorer.
- Fotostabilitetssensorer.
4. Berøringssensor
Dette er endnu en stor gruppe af enheder. Klassificeringen af tryksensorer bruges til at vurdere de eksterne parametre, der er ansvarlige for fremkomsten af yderligere karakteristika under påvirkning af et bestemt objekt eller stof.
Berøringssensoren fungerer som en variabel modstand alt efter, hvor den er tilsluttet.
Berøringssensor består af:
- Et fuldt ledende materiale såsom kobber.
- Isoleret mellemmateriale såsom skum eller plast.
- Delvis ledende materiale.
Samtidig er der ingen streng adskillelse. Klassificeringen af tryksensorer etableres ved at vælge en specifik sensor, som evaluerer den fremkommende spænding inden i eller uden for det undersøgte objekt.
Driftsprincip
Det delvist ledende materiale modarbejder strømmen. Princippet for den lineære encoder er, at strømmen anses for at være mere modsat, når længden af det materiale, som strømmen skal passere, er længere. Som et resultat ændres materialets modstand ved at ændre den position, hvor det kommer i kontakt med et fuldt ledende objekt.
Klassificering af automationssensorer er udelukkende baseret på det beskrevne princip. Her inddrages yderligere ressourcer i form af specialudviklet software. Typisk er software forbundet med berøringssensorer. Enheder kan huske "sidste berøring", når sensoren er deaktiveret. De kan registrere den "første berøring", så snart sensoren er aktiveret, og forstå alle de betydninger, der er forbundet med den. Denne handling svarer til at flytte en computermus til den anden ende af musemåtten for at flytte markøren til den anden side af skærmen.
5. Nærhedssensor
Moderne køretøjer bruger i stigende grad denne teknologi. Klassificeringen af elektriske sensorer ved hjælp af lys- og sensormoduler vinder mere og mere populær blandt bilproducenter.
Nærhedssensor registrerer tilstedeværelsen af genstande, der er næsten uden nogenkontaktpunkter. Da der ikke er kontakt mellem modulerne og det opfattede objekt og ingen mekaniske dele, har disse enheder en lang levetid og høj pålidelighed.
Forskellige typer nærhedssensorer:
- Induktive nærhedssensorer.
- Kapacitive nærhedssensorer.
- Ultralyd nærhedssensorer.
- Fotoelektriske sensorer.
- Halsensorer.
Driftsprincip
Nærhedssensoren udsender et elektromagnetisk eller elektrostatisk felt eller en stråle af elektromagnetisk stråling (såsom infrarød) og venter på et svarsignal eller ændringer i feltet. Objektet, der detekteres, er kendt som målet for registreringsmodulet.
Klassificering af sensorer i henhold til princippet om drift og formål vil være som følger:
- Induktive enheder: der er en oscillator ved indgangen, der ændrer tabsmodstanden til nærheden af et elektrisk ledende medium. Disse enheder foretrækkes til metalgenstande.
- Kapacitive nærhedssensorer: Disse konverterer ændringen i elektrostatisk kapacitans mellem detektionselektroderne og jord. Dette sker, når man nærmer sig et nærliggende objekt med en ændring i oscillationsfrekvensen. For at detektere et nærliggende objekt konverteres oscillationsfrekvensen til en jævnspænding, som sammenlignes med en forudbestemt tærskel. Disse armaturer foretrækkes til plastikgenstande.
Klassificeringen af måleudstyr og sensorer er ikke begrænset til ovenstående beskrivelse og parametre. Med adventennye typer af måleinstrumenter, er den samlede gruppe stigende. Forskellige definitioner er blevet godkendt for at skelne mellem sensorer og transducere. Sensorer kan defineres som et element, der sanser energi for at producere en variant i samme eller en anden form for energi. Sensoren konverterer den målte værdi til det ønskede udgangssignal ved hjælp af konverteringsprincippet.
Baseret på de modtagne og oprettede signaler, kan princippet opdeles i følgende grupper: elektrisk, mekanisk, termisk, kemisk, stråling og magnetisk.
6. Ultralydssensorer
Ultralydssensoren bruges til at detektere tilstedeværelsen af en genstand. Dette opnås ved at udsende ultralydsbølger fra enhedens hoved og derefter modtage det reflekterede ultralydssignal fra det tilsvarende objekt. Dette hjælper med at detektere objekters position, tilstedeværelse og bevægelse.
Fordi ultralydssensorer er afhængige af lyd frem for lys til detektering, er de meget brugt i vandstandsmåling, medicinske scanningsprocedurer og i bilindustrien. Ultralydsbølger kan registrere usynlige genstande såsom transparenter, glasflasker, plastikflasker og glasplader med deres reflekterende sensorer.
Driftsprincip
Klassificering af induktive sensorer er baseret på omfanget af deres brug. Her er det vigtigt at tage hensyn til genstandes fysiske og kemiske egenskaber. Bevægelsen af ultralydsbølger varierer afhængigt af formen og typen af medium. For eksempel rejser ultralydsbølger lige gennem et homogent medium og reflekteres og transmitteres tilbage til grænsen mellem forskellige medier. Den menneskelige krop i luften forårsager betydelig refleksion og kan let opdages.
Teknologien bruger følgende principper:
- Multiorefleksion. Multipel refleksion opstår, når bølger reflekteres mere end én gang mellem sensoren og målet.
- Grænsezone. Den minimale føleafstand og den maksimale føleafstand kan justeres. Dette kaldes grænsezonen.
- Detektionszone. Dette er intervallet mellem overfladen af sensorhovedet og den mindste detektionsafstand opnået ved at justere scanningsafstanden.
Enheder udstyret med denne teknologi kan scanne forskellige typer objekter. Ultralydskilder bruges aktivt til at skabe køretøjer.
