سنسورها به عنوان نقطه ورود اطلاعات، قلب تپنده صنعت اینترنت اشیا و صنایع و قطعات هوشمند محسوب می‌شوند.
در اتوماسیون صنعتی، سنسورها نقشی حیاتی در هوشمندسازی فرآیند تولید دارند. این مساله به افراد این اجازه را می‌دهد تا بر انواع مختلف تغییرات به وجود آمده در مراکز تولیدات صنعتی مانند تغییرات دما، حرکت، فشار، ارتفاع، سطح و موارد امنیتی نظارت داشته و آنها را مورد تجزیه و تحلیل و پردازش قرار دهند.
به طور تقریبی، فرآیندها و شرایط محیطی مختلف هر یک دارای سنسور مختص به خود هستند. یک سنسور هوشمند، این قابلیت را دارد تا تطبیق سیگنال (signal conditioning)، فناوری MEMS و سیستم عامل را یکپارچه کرده و از این طریق نیاز مهندسین طراح صنعتی به استفاده آسان و کاهش هزینه‌ها از یک سو و کاهش بار مسئولیت این مهندسین را از سوی دیگر برآورده سازد.
انواع سنسور صنعتی
سنسورهای صنعتی مورد استفاده در حوزه اتوماسیون از انواع زیر تشکیل شده‌اند:
سنسور دمای صنعتی
در تولیدات صنعتی، پارامتر دما دارای بالاترین نرخ میزان اندازه‌گیری بوده و به این منظور می‌توان از سنسورهای مختلفی جهت اندازه‌گیری آن استفاده نمود. سنسور دما قطعه‌ایست که اطلاعات مربوط به دما را از محیط جمع‌آوری کرده و به مقادیر مشخصی تبدیل می‌کند. در این میان سنسورهای دیجیتالی دما و سنسورهای دما و رطوبت، بیشترین کاربرد را در اتوماسیون صنعتی دارند.
این نوع از سنسور دیجیتالی دما دارای یک مبدل A/D (آنالوگ به دیجیتال) تقریبی متوالی ده رقمی دو کاناله و یک رابط استاندارد از نوع RS-232 یا RS-485 است. این محصول از یک روش فیلترینگ استفاده می‌کند که در آن، فیلترینگ نرم‌افزار دیجیتال میانگین بازگشتی و فیلترینگ مدار سخت‌افزاری با هم یکپارچه شده و از این طریق تداخل خارجی در نمونه‌گیری به حداقل رسیده و در عین حال دقت، پایداری، سازگاری و پاسخگویی سریع سنسور حفظ می‌شود.
سنسور دما و رطوبت، نوعی از سنسور است که از ادغام یک سنسور دما و یک سنسور رطوبت ساخته می‌شود. پروب‌های دما و رطوبت به عنوان مولفه اندازه‌گیری دما و به منظور جمع‌آوری سیگنال‌های دما و رطوبت مورد استفاده قرار می‌گیرند و پس از پردازش در مدار، به سیگنال‌های جریان یا ولتاژ، که به صورت خطی با دما و رطوبت در ارتباط هستند، تبدیل می‌شوند. همچنین می‌توان آن را مستقیما از طریق تراشه کنترل اصلی عبور داد.
کاربرد سنسورهای دمای صنعتی
سنسورهای دما به طور گسترده در صنایع مختلف از جمله پزشکی، صنایع، صنایع غذایی، نیروگاه‌های برق آبی، پتروشیمی، متالورژی، چاپ، رنگرزی و صنایع دارویی کاربرد دارند.
سنسور فشار صنعتی
سنسور فشار المانی است که می تواند سیگنال فشار را دریافت کرده و آن را طبق قوانینی خاص به سیگنال خروجی الکتریکی قابل استفاده تبدیل کند. سنسور فشار معمولا از یک قطعه حساس به فشار و یک واحد پردازش سیگنال تشکیل شده است. سنسورهای فشار به منظور نظارت بر خطوط لوله، اعلام هشدارهای نشت یا عملکرد غیرعادی سیستم به سیستم محاسباتی مرکزی، و هشدار به مهندسین و مسئولین جهت تعمیر و نگهداری خطوط، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
کاربرد سنسورهای فشار صنعتی
سنسورهای فشار رایج‌ترین نوع مورد استفاده در صنعت هستند. این نوع از حسگرها به طور گسترده در حوزه‌های مختلف اتوماسیون‌های صنعتی از جمله حفاظت از آب، نیروگاه‌های برقی- آبی، حمل و نقل ریلی، ساختمان‌های هوشمند، اتوماسیون تولید، هوافضا، نظامی، پتروشیمی، چاه‌های نفت، برق، کشتی‌سازی، ماشین آلات، خطوط لوله و بسیاری از صنایع دیگر استفاده می‌شوند.
سنسورهای سطح در صنعت
سنسورهای سطح قطعاتی هستند که برای نظارت، نگهداری و اندازه‌گیری سطح مایعات (در مواردی جامدات) استفاده می‌شوند. پس از تشخیص سطح مایع توسط این سنسورها، داده‌های دریافت شده به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌شوند. سنسور سطح اندازه‌گیری مایعات، قطعه‌ایست که برای تعیین سطح جریان مایع در یک سیستم باز یا یک سیستم بسته مورد استفاده قرار می‌گیرد.
اندازه‌گیری سطح مایعات را به دو طریق می‌توان انجام داد: اندازه‌گیری پیوسته (continuous measurement) و اندازه‌گیری نقطه‌ای سطح (point level measurement). سنسورهای دسته اول برای اندازه‌گیری دقیق سطح مایع استفاده می شوند؛ در حالیکه سنسورهای نوع دوم صرفا بالا یا پایین بودن سطح مایع را تعیین می‌کنند
کاربرد سنسورهای سطح در صنعت
سنسورهای سطح عمدتاً در صنایع تولیدی و خودروسازی استفاده می‌شوند، اما در بسیاری از لوازم خانگی مانند یخ‌ساز یخچال‌ها و ماشین‌های لباسشویی نیز کاربرد دارند. در این کاربردها لازم است از بالا رفتن سطح مایع و سرریز شدن آن جلوگیری به عمل آورد. به طور مثال در مواردی که سطح مایع مخزن آب داخلی خیلی کم است، گرمکن میبایست به طور خودکار آب را پر کرده، یا مخزن آب میبایست به منظور شناسایی نشتی و اندازه‌گیری سطح آب، آب را در داخل مخزن نگهدارد.
سنسورهای مادون قرمز صنعتی
سنسور مادون قرمز (IR) قطعه‌ایست که از اشعه مادون قرمز یا فروسرخ برای پردازش داده‌ها استفاده می‌کند. این اشعه، گاهی نور مادون قرمز نیز نامیده می‌شود. اشعه مادون قرمز دارای خواصی چون انعکاس، شکست، پراکندگی، تداخل و جذب است. هر ماده‌ای تا زمانی که دمای معینی (بالاتر از صفر مطلق) داشته باشد، می‌تواند پرتوهای فروسرخ از خود ساطع کند.
سنسور مادون قرمز در هنگام اندازه‌گیری، در تماس مستقیم با جسم موردنظر نیست، بنابراین اصطکاکی بین سنسور و جسم وجود نداشته و از مزایایی چون حساسیت بالا و پاسخ سریع نیز برخوردار است. این سنسور می‌تواند عملکرد درایو را کنترل کند. سنسورهای مادون قرمز اغلب برای اندازه‌گیری دما بدون تماس با جسم هدف، تجزیه و تحلیل ترکیب گازها و تست‌های غیرمخرب استفاده می‌شوند.
کاربرد سنسورهای مادون قرمز صنعتی
سنسورهای مادون قرمز به طور گسترده در زمینه‌های پزشکی، نظامی، فناوری‌های فضایی و مهندسی محیط زیست استفاده می‌شوند. این نوع از سنسورها در صورت ادغام با راه حل‌های مبتنی بر اینترنت اشیا، در برخی صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند.
سنسورهای مجاورت صنعتی
سنسور مجاورتی قطعه‌ایست که قابلیت آن را دارد تا نزدیکی به اجسام را تشخیص دهد. این نوع از حسگرها از قابلیت‌های سنسورهای فاصله‌سنج (displacement sensor) به منظور تشخیص نزدیکی به اجسام استفاده کرده و به عنوان خروجی، سیگنال سوئیچ متناظر را ارسال می‌کنند. سنسور مجاورت می‌تواند عملکردی همانند حسگرهای غیرتماسی داشته باشد. این کاربرد، ریسک آسیب به جسم موردنظر را کاهش داده و نویز حاصل از آن نیز کمتر است. از سویی دیگر، از آنجائیکه خروجی این سنسورها بدون تماس با جسم هدف ارسال می‌شود، عمر طولانی‌تری داشته و کیفیت سرویس‌دهی و عمر عملکردی جسم هدف را هم تحت تاثیر قرار نمی‌دهد. عملکرد سنسور مجاورت در مقایسه با سایر روش‌های تشخیصی از این جهت متفاوت است که کاملا مناسب بکارگیری در آب و مشتقات نفت بوده و کارکرد آن تحت تاثیر انواع لکه‌های آب و روغن روی جسم هدف نخواهد بود.
سنسور مجاورت به تنهایی صرفا می‌تواند اجسام فلزی را، که در فاصله نزدیکی نسبت به آن قرار دارند، بدون تماس با آنها تشخیص دهد. مهمترین ویژگی؛ میله‌های الاستیک با برد متغیر آن است که می‌توانند رنج تشخیص مجاورت بیش از حد (Overload) را افزایش دهند. پیستون‌ها، پروب‌ها و دکمه‌ها معمولاً برای تماس با محصول و سپس اطمینان از جایگذاری، تشخیص موقعیت دقیق و تائید تست محصول استفاده می‌شوند.
کاربرد سنسورهای مجاورت در صنعت
سنسورهای مجاورتی عمدتاً برای تشخیص جابجایی اجسام استفاده شده و به طور گسترده در هوانوردی، فناوری هوافضا و تولیدات صنعتی استفاده می‌شوند. از کاربردهای معمول این نوع سنسورها نیز می‌توان به هتل‌ها، رستوران‌ها، گاراژها، درب‌های اتوماتیک و دمنده‌های اتوماتیک هوای گرم اشاره کرد. از نقطه نظر امنیت و بکارگیری این سنسورها در مواردی که نیاز به تامین وجود دارد، معمولا موزه‌ها، فایل‌های داده، حسابداری‌ها، امور مالی و خزانه‌ها با دستگاه‌های ضد سرقت، که از تعداد زیادی سوئیچ مجاورتی تشکیل شده‌اند، تجهیز می‌شوند. از سوی دیگر در فناوری‌های اندازه‌گیری، مانند اندازه‌گیری طول و مکان)، همینطور در فناوری کنترل، مانند اندازه‌گیری و کنترل جابجایی، شتاب و سرعت، از تعداد زیادی سوئیچ‌های مجاورتی استفاده می‌شود.
سنسورهای دود صنعتی
سنسور دود می‌تواند دود تولید شده در هنگام آتش‌سوزی را تشخیص داده و به موقع سیگنال هشدار ارسال کند. آشکارساز از کنترل MCU استفاده کرده که این قابلیت را دارد تا به طور هوشمند دود ایجاد شده در هنگام آتش‌سوزی را تشخیص داده و سیگنال هشدار صادر کند. سنسور دود، جزء سنسورهای ضروری در فضاهای تولیدات صنعتی قابل اشتعال و انفجار محسوب می‌شود. با ادغام حسگرهای دود با راه‌حل‌های مبتنی بر اینترنت اشیا می‌توان حتی کوچک‌ترین نشت گاز یا آتش‌سوزی‌های جزئی را به تیم مربوطه گزارش کرده و در نتیجه از بلایای بزرگ جلوگیری کرد.
کاربرد سنسورهای دود در صنعت
از سنسورهای دود به طور گسترده در تهویه مطبوع، نظارت بر محل ساخت و ساز، و واحدهای صنعتی با احتمال بالای آتش‌سوزی و نشت گاز استفاده می‌شود.
سنسورهای نور صنعتی
سنسورهای نوری مبتنی بر رویکردهای نور محور در اندازه‌گیری عمل می‌کنند. از مزایای آنها می‌توان اندازه‌گیری بدون تماس، غیرمخرب و بدون تداخل، همینطور انتقال با سرعت بالا و کنترل از راه دور را نام برد. از نمونه‌های بکارگیری این سنسورها می‌توان به ابزارهای اندازه‌گیری نوری، تداخل‌سنج‌های لیزری، گریتینگ‌ها، رمزگذارها و فیبرهای نوری اشاره کرد. در حوزه طراحی، از این سنسورها عمدتا در تشخیص اهداف و شناسایی حرکات در اتوماسیون صنعتی استفاده می‌شود.
کاربرد سنسورهای نوری در صنعت
از کاربردهای این سنسورها می‌توان اتوماسیون‌های صنعتی مانند: مخابرات، آسانسورها، ساخت و ساز، مراقبت‌های بهداشتی و سیستم‌های امنیتی را ذکر کرد.
سنسورهای MEMS صنعتی
سنسور ممز (MEMS) نوع جدیدی از سنسورهاست که با استفاده از فناوری‌های میکروالکترونیک و میکروماشین تولید می‌شود. این نوع سنسور در مقایسه با سنسورهای سنتی، اندازه کوچک، مصرف انرژی کم و قابلیت اطمینان بالایی داشته و مناسب تولید در مقیاس انبوه است. سنسور حرکتی MEMS را می‌توان با فناوری بیسیم ZigBee یکپارچه کرد تا امکان تعاملات انسانی با آن در حین فعالیت ماشین فراهم شود. اندازه این سنسور که در مقیاس میکرومتر است، قابلیت عملکردی آن را در مقایسه با سنسورهای مکانیکی افزایش می‌دهد.
کاربرد سنسورهای MEMS در صنعت
حسگرهای MEMS به عنوان المانی کلیدی در بدست آوردن اطلاعات، نقش پررنگی در کوچک‌سازی قطعات حسگر ایفا کرده‌اند. این سنسورها از یک سو در ماهواره‌های فضایی، پرتابگرها، تجهیزات هوافضا، هواپیماها، وسایل نقلیه مختلف و از سوی دیگر و به طور گسترده در زمینه‌های پزشکی و لوازم الکترونیکی مصرفی استفاده می‌شوند.
نتیجه‌گیری
حسگرها به عنوان نقطه ورود اطلاعات، قلب تپنده صنعت اینترنت اشیا و صنایع و قطعات هوشمند محسوب می‌شوند. تحقق و توسعه اینترنت صنعتی از کاربرد گسترده حسگرها و نوآوری‌های تکنولوژیکی مرتبط با آنها جدایی‌ناپذیر بوده و با آن ارتباط تنگاتنگ دارد. از سوی دیگر، اینترنت صنعتی نیز بازار بزرگی را برای توسعه حسگرها به ارمغان آورده است. اینترنت صنعتی و توسعه سنسورها را می توان مکمل یکدیگر توصیف کرد.
1 دیدگاه در “سنسورهای صنعتی”
hello!,I love your writing so a lot! percentage we keep up a correspondence more approximately your article on AOL? I need a specialist on this house to resolve my problem. May be that is you! Having a look ahead to look you.