Sensorer är komplexa enheter som ofta används för att upptäcka och svara på elektriska eller optiska signaler. Enheten omvandlar en fysisk parameter (temperatur, blodtryck, luftfuktighet, hastighet) till en signal som kan mätas av enheten.
Klassificeringen av sensorer i det här fallet kan vara annorlunda. Det finns flera grundläggande parametrar för distributionen av mätanordningar, som kommer att diskuteras vidare. I grund och botten beror denna separation på inverkan av olika krafter.
Detta är lätt att förklara med temperaturmätning som exempel. Kvicksilver i en glastermometer expanderar och komprimerar vätskan för att omvandla den uppmätta temperaturen, som kan avläsas av en observatör från ett kalibrerat glasrör.
Urvalskriterier
Det finns vissa funktioner att tänka på när du klassificerar en sensor. De är listade nedan:
- Noggrannhet.
- Miljöförhållanden - vanligtvis har sensorer begränsningar i temperatur, luftfuktighet.
- Räckvidd – gränssensormätningar.
- Kalibrering - krävs för de flesta mätinstrument eftersom avläsningarna ändras över tiden.
- Kostnad.
- Repeterbarhet - Variabla avläsningar mäts upprepade gånger i samma miljö.
Distribution per kategori
Sensorklassificeringar är indelade i följande kategorier:
- Primärt indataantal parametrar.
- Principer för transduktion (med fysikaliska och kemiska effekter).
- Material och teknik.
- Destination.
Transduktionsprincipen är ett grundläggande kriterium som följs för effektiv informationsinsamling. Vanligtvis väljs logistiska kriterier ut av utvecklingsteamet.
Klassificering av sensorer baserat på egenskaper fördelas enligt följande:
- Temperatur: termistorer, termoelement, motståndstermometrar, mikrokretsar.
- Tryck: fiberoptik, vakuum, flexibla vätskemätare, LVDT, elektronisk.
- Flöde: elektromagnetiskt, differenti altryck, positionsförskjutning, termisk massa.
- Nivåsensorer: differenti altryck, ultraljudsradiofrekvens, radar, termisk förskjutning.
- Närhet och förskjutning: LVDT, fotovoltaisk, kapacitiv, magnetisk, ultraljud.
- Biosensorer: resonansspegel, elektrokemisk, ytplasmonresonans, ljusadresserbar potentiometrisk.
- Bild: CCD, CMOS.
- Gas och kemi: halvledare, infraröd, ledning, elektrokemisk.
- Acceleration: gyroskop, accelerometrar.
- Övrigt: fuktsensor, hastighetssensor, massa, lutningssensor, kraft, viskositet.
Detta är en stor grupp av underavsnitt. Det är anmärkningsvärt att med upptäckten av ny teknik fylls sektionerna på hela tiden.
Tilldelning av sensorklassificering baserat på användningsriktning:
- Kontroll, mätning och automatisering av produktionsprocessen.
- Icke-industriell användning: flyg, medicinsk utrustning, bilar, hemelektronik.
Sensorer kan klassificeras enligt strömkrav:
- Aktiv sensor – enheter som kräver ström. Till exempel LiDAR (ljusdetektion och avståndsmätare), fotokonduktiv cell.
- Passiv sensor - sensorer som inte kräver ström. Till exempel radiometrar, filmfotografering.
Dessa två avsnitt inkluderar alla enheter kända för vetenskapen.
I nuvarande applikationer kan tilldelningen av sensorklassificering grupperas enligt följande:
- Accelerometrar - baserade på mikroelektromekanisk sensorteknologi. De används för att övervaka patienter som sätter på pacemaker. och fordonsdynamik.
- Biosensorer - baserade på elektrokemisk teknologi. Används för att testa mat, medicinsk utrustning, vatten och upptäcka farliga biologiska patogener.
- Bildsensorer - baserade på CMOS-teknik. De används inom hemelektronik, biometri, trafikövervakningtrafik och säkerhet, samt datorbilder.
- Rörelsedetektorer - baserade på infraröd, ultraljud och mikrovågs-/radarteknik. Används i videospel och simuleringar, ljusaktivering och säkerhetsdetektering.
Sensortyper
Det finns också en huvudgrupp. Den är uppdelad i sex huvudområden:
- Temperature.
- Infraröd.
- Ultraviolett.
- Sensor.
- Tillvägagångssätt, rörelse.
- Ultraljud.
Varje grupp kan inkludera undersektioner, om tekniken till och med delvis används som en del av en viss enhet.
1. Temperatursensorer
Detta är en av huvudgrupperna. Klassificeringen av temperatursensorer förenar alla enheter som har förmågan att utvärdera parametrar baserat på uppvärmning eller kylning av en viss typ av ämne eller material.
Denna enhet samlar in temperaturinformation från en källa och omvandlar den till en form som annan utrustning eller personer kan förstå. Den bästa illustrationen av en temperatursensor är kvicksilver i en glastermometer. Kvicksilver i glas expanderar och drar ihop sig med förändringar i temperatur. Utetemperaturen är startelementet för att mäta indikatorn. Kvicksilvrets position observeras av betraktaren för att mäta parametern. Det finns två huvudtyper av temperatursensorer:
- Kontaktsensorer. Denna typ av anordning kräver direkt fysisk kontakt med föremålet eller bäraren. De har kontrolltemperatur för fasta ämnen, vätskor och gaser över ett brett temperaturintervall.
- Närhetssensorer. Denna typ av sensor kräver ingen fysisk kontakt med det uppmätta objektet eller mediet. De kontrollerar icke-reflekterande fasta ämnen och vätskor, men är värdelösa för gaser på grund av deras naturliga transparens. Dessa instrument använder Plancks lag för att mäta temperatur. Denna lag gäller värmen som avges av källan för att mäta riktmärket.
Arbeta med olika enheter
Principen för drift och klassificering av temperatursensorer är indelade i användning av teknik i andra typer av utrustning. Det kan vara instrumentbrädor i en bil och speciella produktionsenheter i en industributik.
- Termoelement - moduler är gjorda av två trådar (var och en - från olika homogena legeringar eller metaller), som bildar en mätövergång genom att ansluta i ena änden. Denna mätenhet är öppen för de studerade elementen. Den andra änden av tråden slutar med en mätanordning där en referensövergång bildas. Ström flyter genom kretsen eftersom temperaturerna i de två korsningarna är olika. Den resulterande millivoltspänningen mäts för att bestämma temperaturen vid korsningen.
- Resistanstemperaturdetektorer (RTD) är typer av termistorer som är gjorda för att mäta elektriskt motstånd när temperaturen ändras. De är dyrare än någon annan temperaturdetekteringsenhet.
- Termistorer. De är en annan typ av termiskt motstånd där en storförändring i motstånd är proportionell mot en liten förändring i temperatur.
2. IR-sensor
Denna enhet sänder ut eller detekterar infraröd strålning för att detektera en specifik fas i omgivningen. Som regel sänds värmestrålning ut av alla föremål i det infraröda spektrumet. Den här sensorn känner av typen av källa som inte är synlig för det mänskliga ögat.
Grundidén är att använda infraröda lysdioder för att överföra ljusvågor till ett objekt. En annan IR-diod av samma typ bör användas för att detektera den reflekterade vågen från objektet.
Driftsprincip
Klassificering av sensorer i automationssystemet i denna riktning är vanligt. Detta beror på att tekniken gör det möjligt att använda ytterligare verktyg för att bedöma externa parametrar. När en infraröd mottagare utsätts för infrarött ljus utvecklas en spänningsskillnad över ledningarna. De elektriska egenskaperna hos IR-sensorkomponenterna kan användas för att mäta avståndet till ett objekt. När en infraröd mottagare utsätts för ljus uppstår en potentialskillnad över ledningarna.
I tillämpliga fall:
- Termografi: Enligt lagen om strålning av föremål är det möjligt att observera miljön med eller utan synligt ljus med denna teknik.
- Uppvärmning: Infraröd kan användas för att laga och värma mat. De kan ta bort is från flygplansvingar. Omvandlare är populära inom industrinområden som tryckning, plastgjutning och polymersvetsning.
- Spektroskopi: Denna teknik används för att identifiera molekyler genom att analysera beståndsdelar. Tekniken använder ljusstrålning för att studera organiska föreningar.
- Meteorologi: mät höjden på molnen, beräkna jordens temperatur och ytan är möjlig om meteorologiska satelliter är utrustade med avsökningsradiometrar.
- Fotobiomodulering: används för kemoterapi hos cancerpatienter. Dessutom används tekniken för att behandla herpesviruset.
- Klimatologi: övervakning av energiutbytet mellan atmosfären och jorden.
- Kommunikation: En infraröd laser ger ljus för optisk fiberkommunikation. Dessa emissioner används också för kortdistanskommunikation mellan mobil- och datortillbehör.
3. UV-sensor
Dessa sensorer mäter intensiteten eller styrkan hos infallande ultraviolett strålning. En form av elektromagnetisk strålning har längre våglängd än röntgenstrålning, men är fortfarande kortare än synlig strålning.
Ett aktivt material som kallas polykristallin diamant används för att tillförlitligt mäta ultraviolett ljus. Instrument kan upptäcka olika miljöpåverkan.
Enhetsvalskriterier:
- Våglängdsintervall i nanometer (nm) som kan detekteras av ultravioletta sensorer.
- Driftstemperatur.
- Noggrannhet.
- Vikt.
- Räckviddkraft.
Driftsprincip
En ultraviolett sensor tar emot en typ av energisignal och sänder en annan typ av signal. För att observera och registrera dessa utströmmar skickas de till en elmätare. För att skapa grafer och rapporter överförs avläsningarna till en analog-till-digital-omvandlare (ADC) och sedan till en dator med programvara.
Används i följande apparater:
- UV-fotorör är strålningskänsliga sensorer som övervakar UV-luftbehandling, UV-vattenbehandling och solexponering.
- Ljussensorer - mät intensiteten på den infallande strålen.
- UV-spektrumsensorer är laddningskopplade enheter (CCD) som används vid laboratorieavbildning.
- UV-ljusdetektorer.
- UV-bakteriedödande detektorer.
- Fotostabilitetssensorer.
4. Peksensor
Detta är en annan stor grupp enheter. Klassificeringen av trycksensorer används för att bedöma de externa parametrar som är ansvariga för uppkomsten av ytterligare egenskaper under inverkan av ett visst föremål eller ämne.
Beröringssensorn fungerar som ett variabelt motstånd beroende på var den är ansluten.
Touchsensorn består av:
- Ett helt ledande material som koppar.
- Isolerat mellanmaterial som skum eller plast.
- Delvis ledande material.
Samtidigt finns det ingen strikt åtskillnad. Klassificeringen av trycksensorer upprättas genom att välja en specifik sensor, som utvärderar den uppkommande spänningen inuti eller utanför objektet som studeras.
Driftsprincip
Det delvis ledande materialet motverkar strömflödet. Principen för den linjära kodaren är att strömflödet anses vara mer motsatt när längden på materialet som strömmen ska passera är längre. Som ett resultat ändras materialets motstånd genom att ändra läget där det kommer i kontakt med ett helt ledande föremål.
Klassificering av automationssensorer baseras helt på den beskrivna principen. Här involveras ytterligare resurser i form av specialutvecklad mjukvara. Vanligtvis är programvara associerad med peksensorer. Enheter kan komma ihåg "senaste beröring" när sensorn är inaktiverad. De kan registrera den "första beröringen" så snart sensorn aktiveras och förstå alla betydelser som är förknippade med den. Denna åtgärd liknar att flytta en datormus till den andra änden av musmattan för att flytta markören till den bortre sidan av skärmen.
5. Närhetssensor
Moderna fordon använder denna teknik i allt högre grad. Klassificeringen av elektriska sensorer som använder ljus- och sensormoduler blir allt populärare bland biltillverkarna.
Närhetssensor upptäcker närvaron av föremål som nästan saknar någrakontaktpunkter. Eftersom det inte finns någon kontakt mellan modulerna och det upplevda föremålet och inga mekaniska delar, har dessa enheter lång livslängd och hög tillförlitlighet.
Olika typer av närhetssensorer:
- Induktiva närhetssensorer.
- Kapacitiva närhetssensorer.
- Ultraljudsnärhetssensorer.
- Fotoelektriska sensorer.
- Hallsensorer.
Driftsprincip
Närhetssensorn avger ett elektromagnetiskt eller elektrostatiskt fält eller en stråle av elektromagnetisk strålning (som infraröd) och väntar på en svarssignal eller förändringar i fältet. Objektet som upptäcks är känt som målet för registreringsmodulen.
Klassificering av sensorer enligt funktionsprincipen och syftet kommer att vara enligt följande:
- Induktiva enheter: det finns en oscillator vid ingången som ändrar förlustmotståndet till närheten av ett elektriskt ledande medium. Dessa enheter är att föredra för metallföremål.
- Kapacitiva närhetssensorer: Dessa omvandlar förändringen i elektrostatisk kapacitans mellan detektionselektroderna och jord. Detta inträffar när man närmar sig ett närliggande föremål med en förändring i oscillationsfrekvensen. För att upptäcka ett närliggande föremål omvandlas oscillationsfrekvensen till en likspänning, som jämförs med en förutbestämd tröskel. Dessa armaturer är att föredra för plastföremål.
Klassificeringen av mätutrustning och sensorer är inte begränsad till ovanstående beskrivning och parametrar. Med tillkomstennya typer av mätinstrument ökar den totala gruppen. Olika definitioner har godkänts för att skilja mellan sensorer och givare. Sensorer kan definieras som ett element som känner av energi för att producera en variant i samma eller en annan energiform. Sensorn omvandlar det uppmätta värdet till den önskade utsignalen med hjälp av konverteringsprincipen.
Baserat på de mottagna och skapade signalerna kan principen delas in i följande grupper: elektrisk, mekanisk, termisk, kemisk, strålande och magnetisk.
6. Ultraljudssensorer
Ultraljudssensorn används för att detektera närvaron av ett föremål. Detta uppnås genom att sända ut ultraljudsvågor från enhetens huvud och sedan ta emot den reflekterade ultraljudssignalen från motsvarande objekt. Detta hjälper till att upptäcka objekts position, närvaro och rörelse.
Eftersom ultraljudssensorer förlitar sig på ljud snarare än ljus för detektering, används de i stor utsträckning vid vattennivåmätning, medicinska skanningsprocedurer och inom bilindustrin. Ultraljudsvågor kan upptäcka osynliga föremål som OH-film, glasflaskor, plastflaskor och glasskivor med sina reflekterande sensorer.
Driftsprincip
Klassificering av induktiva sensorer baseras på omfattningen av deras användning. Här är det viktigt att ta hänsyn till föremålens fysikaliska och kemiska egenskaper. Rörelsen av ultraljudsvågor skiljer sig beroende på form och typ av medium. Till exempel färdas ultraljudsvågor rakt genom ett homogent medium och reflekteras och sänds tillbaka till gränsen mellan olika medier. Människokroppen i luften orsakar betydande reflektion och kan lätt upptäckas.
Tekniken använder följande principer:
- Multioreflektion. Multipel reflektion uppstår när vågor reflekteras mer än en gång mellan sensorn och målet.
- Gränszon. Minsta avkänningsavstånd och maximala avkänningsavstånd kan justeras. Detta kallas gränszonen.
- Detektionszon. Detta är intervallet mellan sensorhuvudets yta och det minsta detekteringsavståndet som erhålls genom att justera skanningsavståndet.
Enheter utrustade med denna teknik kan skanna olika typer av objekt. Ultraljudskällor används aktivt vid skapandet av fordon.
