انواع سنسور

سنسور چیست؟

برای بررسی انواع سنسور یک توضیح مختصر برای شناسایی خود سنسور ارائه می دهیم . سنسور یک قطعه است که وظیفه تشخیص فرمت و میزان نیرو، نور و..را در تجهیزات الکترونیکی به عهده دارد. این قطعه تاثیر خود از این عوامل را  به سیگنال الکتریکی تبدیل کرده و کمیت فیزیکی را مشخص میکند. شاید یک سنسور برای تحلیل سیگنال ها کافی نباشد. ممکن است نیاز باشد از یک سیستم کمکی برای حفظ ولتاژ خروجی استفاده کرد.

در طراحی برد الکترونیکی سیستم اعلام سرقت ارتباط خاصی برای سنسورها در نظر می گیرند. زمانی که سیگنال ها را آماده میکنند. احتمال دارد خروجی تقویت شده یا فیلتر گردد. گاهی نیز ممکن است ولتاژ به میزان دلخواه تغییر یابد.مثلا ممکن است ولتاژ خروجی یک میکروفون تقویت شود. معمولا سنسورها به تنهایی قادر به فعالیت نیستند. باید به آنها ولتاژ ورودی مناسبی القا کرد. هر سنسور رنج متفاوت کاری دارد. در زمان کار باید به آن دقت کرد تا خراب نشود.

چند نوع سنسور وجود دارد؟

سنسور IR :

این سنسور در واقع IR LED ، بوده که به اختصار IR  گفته میشود. جهت ساطع کردن پرتوهای فروسرخ بکار می رود. بازه فرکانس این سنسور بیشتر از ۳۰۰ GHz تا چند صد THz،  یعنی حتی بزرگتر از مایکروویو است.این نوع از انواع سنسور بسیار کاربردی هستند. پرتوهایی که با ال ای دی تولید میشوند با دیود نوری حس میشوند. مجموع IR LED و دیود نوری، سنسور IR نامیده میشود.در زیر با دیود نوری یا فوتو دیود آشنا میشویم.

فوتو دیود :

سنسور یا دوید حساس به نور یک دسنگاه نیمه رسانا است. از انواع سنسور نوری و قوی به حساب می آید.این نوع برای تشخیص پرتوهای نور کاربرد دارد. در واقع یک گیرنده IR است. شکل ظاهری آن مثل یک دیود پیوند است. پیوند نوری در بایاس معکوس عمل میکند و جریان نشتی کمی دارد. دیود نوری به شکلی ساخته میشود که پرتوهای نور روی  پیوند P-N ساطع شود. سپس موجب افزایش جریان نشتی شوند. البته این به میزان شدت نور تابیده شده نیز بستگی دارد. یک سنسور نوری جهت سنجش پرتوهای نوری نیز کاربرد دارد تا جریان را در کل مدار حفظ کند.

یکی از کاربردهای فوتودید استفاده درچراغ های خیابان است. این سنسور به نور خیلی حساس است. پس باید طراحی برد الکترونیکی مربوط به آن نیز دقیق باشد.

 

ساخت برد

نمونه یک سنسور IR استفاده شده

LDR یا مقاومت تابع نور :

این نوع نیز در برابر تابش نور حساس است. مقاومت نوری، تابع نور بوده و جنس آن، سولفید کادمیوم  است. زمانی که نور روی LDR ساطع میشود. مقاومت آن کاهش یافته و مانند یک رسانا میشود. برعکس زمانی که نوری به آن تابیده نشود، مقاومتش معولا MΩ است. نور باید کاملا به سطح ش تابیده شود.

از این نوع از سنسور در ساخت برد الکترونیکی که ترانزیستور دارد، میتوان استفاده کرد. مثلا برای تشخیص نور یک مدار بایاس تقسیم مقاومتی ترانزیستور با R2 و جایگزینی با  LDR کاربردی ست.

 سنسور نیرو/ فشار یافشارسنج :

 زمانی که بخواهیم میزان فشار وارد شده هنگام تحمیل بار را محاسبه کنیم.یک فشار سنج گزینه مناسبی از انواع سنسور است. قبل از ساخت برد الکترونیکی بهتر است، میزان فشار قطعات سنجیده شود.سنسور فشار طبق قانون مقاومت عمل میکند.همانطور که میدانید مقاومت با طول سیم ارتباط مستقیم دارد.از طرفی با مساحت سطح مقطع، رابطه معکوس دارد. یعنی تفسیر این رابطه R=ρl/a . اینجا از این قانون جهت اندازه گیری بار استفاده میکنیم.

یکی از کاربردهای فشارسنج جهت انداره گیری، میزان تحمل فشار بال هوایپماست. این سنسور جهت اندازه گیری، تعداد وسایل تقلیه ی مجاز بر روی یک جاده خاص و …نیز استفاده میشود.

 سنسور وزن یا لود سل:

لودسل ها، کمیت های فیزیکی را اندازه گیری میکنند.این نوع سنسور مانند فشارسنج عمل میکنند. نیرو را اندازه گیری کرده و بصورت سیگنال الکتریکی خروجی میدهند. زمانی که بر سنسور وزن، فشاری اعمال شود ساختارکلی تغییر کرده، مقاومت تغییر میکند. در پایان کار، به کمک پل ویتستون کالیبره میشود.

سفارش طراحی برد الکترونیکی

نمونه یک سنسور فشار

 سنسور دما مقاومت گرمایی:

جهت تشخیص تغییرات دما می توانیم از سنسور دما استفاده کنیم. برای طراحی برد الکترونیکی این نکته نیز مهم است. زیرا گاهی خود اجزا و قطعات نیز تولید کننده حرارت بالایی هستند. روش کار این سنسور طوری ست که اگر دما افزایش پیدا کند، مقاومت کم میشود. یعنی در واقع، ضریب دمایی منفی دارد.  به عبارت دیگر مقاومت گرمایی  با افزایش دما تغییر میکند. در نتیجه در آن جریان جاری میشود. از تغییر جریان الکتریکی میتوانیم برای تشخیص میزان تغییر دما استفاده کنیم.

از سنسور دما در تشخیص افزایش دما ترانزیستور می توان استفاده کرد. ضمنا برای کنترل جریان نشتی ترانزیستور نیز در مناسب است.

سنسور دما یاترموکوپل :

یک نوع سنسور دمای دیگر نیز وجود دارد. به این نوع سنسور به اصطلاح ترموکوپل می گویند. ترموکوپل نیز جهت تغییرات دما استفاده میشود. مجهز به دو فلز متفاوت است. این دو جهت ایجاد یک نقطه اتصال بهم وصل هستند. زمانی که نقطه اتصال دو فلز گرم شود و یا اگر در معرض دماهای بالا باشد. پتانسیلی بین پایانه هایشان تغییر میکند. این پتانسیل متغیر یک گزینه عالی جهت  اندازه گیری تغییر دما، است.

پتانسیومتر :

جهت تشخیص موقعیت بکار میرود. یک پتانسیومتر خطی یا دوار است. این نوع از انواع سنسور، یک محدوده از مقاومت های متصل به قطب های مختلف سوئیچ است. نوع دوار به این گونه است که یک جاروب کننده به شفت بلندی متصل میشود. می چرخد و وقتی که شفت بچرخد، موقعیت جاروب کننده تغییر می کند.در نتیجه این فرآیند، مقاومت برایند تغییر می کند. به همین علت،  ولتاژ خروجی نیز تغییر میکند.

طراحی برد الکترونیکی

یک نمونه پتانسیومتر

اینکودر:

زمانی که تغییر موقعیت اهمیت دارد از آن استفاده میشود. مجهز به یک صفحه قابل چرخش دایره ای است. ساختاری با سوراخ های ویژه دارد. در مواقعی که پرتو های IR یا پرتوهای نور از آن رد شود. تنها تعدادی از پرتوهای نور تشخیص داده می شوند. این پرتوها با داده های باینری رمزگذاری میشوند که به شرایط خاصی مربوط هستند.

سنسور هال :

این سنسور بر اثر هال فعال میشود. زمانی که یک میدان مغناطیسی به رسانای حامل جریان برخورد کرد یا نزدیک شد. یک اختلاف پتانسیل در طول رسانای داده شده ایجاد می شود.یعنی یک سنسور هال جهت نمایان ساختن میدان مغناطیسی کاربرد دارد. خروجی آن ولتاژ است. این نوع سنسور تنها یکی از قطب های مغناطیس را آشکار میکند.

 در کاور بعضی از گوشی های هوشمند، مغناطیس وجود دارد. سنسور هال برای خاموش کردن صفحه نمایش زمانی که صفحه بسته میشود بکار میرود.

سفارش طراحی برد الکترونیکی

نمونه یک سنسور هال

میکروفون ( سنسور صدا ):

همه میکروفون را می شناسید. این نوع از انواع سنسور، سیگنال صوتی را تشخیص میدهد. سپس آنها را  به ولتاژ کوچک ( mv) سیگنال های الکتریکی تبدیل میکند.

انواع میکروفون:

میکروفون خازنی

 میکروفون کریستالی

میکروفون کربنی و…

هرمیکروفن یکسری مشخصات خاص خود دارد.مانند ظرفیت الکتریکی یا توان مشخص و… هر میکروفون برمبنای ساختاری که دارد، سیگنال ها و ارتعاشات صدای اطراف را دریافت میکند. سپس بر مبنای آن ساختار،خروجی میدهد.

 

سنسور FLEX:

زمانی که این سنسور تغییر شکل دهد یا خم شود، مقاومتش تغییر میکند. ارتفاع آن  ۲.۲ اینچ یا به اندازه یک طول انگشت است. زمانی که سنسور خم میشود، مقاومت آن زیادتر میشود. البته باید دقت شود که این تغییرات باید قابل اندازه گیری باشد.

بیشتر بخوانید

مطالبی مفید برای همه

سنسور فراصوت یا اولتراسونیک:

اگر اهل طراحی برد الکترونیکی باشید خصوصا برای سیستم های امنیتی فوق سری بروز با این سنسور آشنا هستید. محدوده فرا صوت بیشتر از محدوده ی شنوایی یعنی بزرگتر از ۲۰kHz تعیین میشود. یعنی اگر ما این صداها را حس نمی کنیم اما وجود داند. فقط اسپیکرهای مخصوص و گیرنده های مشخصی میتوانند آن امواج فراصوت را بپذیرند. سنسور فرا صوت جهت، محاسبه ی مسافت بین فرستنده فراصوت و هدف بکار میرود. از طرفی این نوع از انواع سنسور برای سنجش میزان سرعت هدف هم کاربرد دارد. سنسور فراصوت HC-SR04، می تواند فاصله را در محدوده ی ۲cm-400cm با دقت ۳mm اندازه گیری کند.

جهت جلوگیری از موانع در ماشین های اتوماتیک، سیستم های امنیتی، ربات های متحرک و… بکار می رود. در ساخت رادارها جهت تشخیص هواپیما  و موشک های مشکوک یا مزاحم کاربرد دارد. یک کاربرد جالب آن دفع حشرات خصوصا پشه است. زیرا  پشه، صداهای فراصوت را حس میکند.

سنسور لمسی یا تاچ:

امروزه اکثر ما از تلفن های هوشمند لمسی استفاده میکنیم. این گوشی ها همه مجهز به سنسور لمسی هستند.

انواع سنسور لمسی:

سنسور لمسی مقاومتی :

صفحات لمسی دارای یک پایه و یک صفحه رسانا زیر صفحه موبایل هستند. این دو توسط یک فاصله ی هوایی با ولتاژ کوچک اعمال شده به صفحات، جدا شده اند. زمانی که ما صفحه نمایش را لمس می کنیم. یا به عبارتی می فشاریم،  صفحه رسانا در یک نقطه به صفحه مقاومتی برخورد میکند. در نتیجه جریان الکتریکی در آن بخش جاری می شود. نرم افزارها موقعیت را تشخیص میدهند. بنابراین عمل، لازم انجام میشود.

سنسور لمسی خازنی :

صفحه لمسی خازنی براساس بار الکترواستاتیکی فعال میشود. این بار را از بدن ما می گیرد. سپس صفحه نمایش  شارژ می شود. زمانی که ما صفحه نمایش را لمس می کنیم. بار الکترواستاتیکی که از میان بدن ما جریان میابد. سپس یک مدار بسته تشکیل شده و نرم افزار موقعیت را تشخیص میدهد. بنابراین عمل لازم اجرا میشود.

انواع سنسور

نمونه ای از سنسور تاچ

سنسور PIR:

از این سنسور جهت  تشخیص حرکت انسان ها، حیوانات یا اشیا بکار میرود.  پرتوهای فروسرخ، خاصیت انعکاسی دارند. زمانی که پرتو فروسرخ به یک هدف میخورد. با توجه به دمای آن هدف، پرتو فروسرخ دچار تغییر میشود. این سیگنال ها کمک میکنند تغییرات موجودات و یا شرایط محیط تشخیص داده شود.

 سنسور شتاب یا شتاب سنج :

سنسور شتاب، شتاب یا حرکت ها را سریعا تشخیص میدهد. استفاده از این نوع سنسور، در سفارش طراحی برد الکترونیکی امنیتی زیاد شاهد هستیم. سنسور شتاب سنج بر مبنای شتاب وابسته به گرانش زمین کار میکند. این نوع دارای یک کریستال پیزوالکتریک است. اگر این قطعه کج شود، اختلالی در کریستال ایجاد می شود.در نتیجه  پتانسیلی تولید میشود که موقعیت دقیق نسبت به محور های X، Y و Z را مشخص میکند.به شکل زیرد دقت کنید.

انواع سنسور

یکی از کاربردهای مهم این سنسور،استفاده در موبایل و لپ تاپ است. این سنسور به حفظ سلامت پردازنده ها در زمان افتادن قطعات، کمک میکند.

نظری وجود ندارد

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *