سنسور مجاورتی چیست؟

Proximity یا حسگر مجاورت جزو حسگرهایی است که در صنایع زیادی مورد استفاده قرار می گیرد، اما بیش از همه با موبایل ها شناخته شده است. این حسگر نزدیک شدن اشیاء را تشخیص می دهد و عکس العمل نشان می دهد. برای ایجاد عکس العمل لازم نیست تماس فیزیکی برقرار شود، تنها با نزدیک شدن جسم سنسور فعال خواهد شد.

این سنسور موجی الکترومغناطیسی یا الکترواستاتیکی از خود گسل خواهد کرد، موج ارسالی می تواند مادون قرمز باشد، پس از فرستادن موج منتظر دریافت موج گیرنده خواهد ماند. بازتاب دریافتی از جسم به سنسور برخورد خواهد کرد و در گوشی های موبایل نمایشگر خاموش خواهد شد.

سنسور مجاورتی چیست؟

همانطور که گفتیم یک سنسور مجاورتی (Proximity Sensor)  که سوئیچ پراکسیمیتی هم نامیده می شود، توانایی تشخیص اشیای اطراف را بدون ایجاد تماس فیزیکی با آنها دارد. در واقع نحوه کار یک سنسور مجاورتی اینگونه است:

• ایجاد میدان، پرتو الکترومغناطیسی (مثل مادون قرمز یا هر پرتو نوری)، پالس صوتی
• انتشار و تابش سیگنال به سمت اجسام
• برخورد سیگنال به جسم هدف و ایجاد تغییر در سیگنال
• دریافت سیگنال بازگشتی ناشی از برخورد پرتو
• بررسی و محاسبه تغییرات در میدان یا سیگنال بازگشتی
• تشخیص اهداف با توجه به ساختار و نوع سنسور

سنسور به نزدیک شدن یک شیء به سنسور و حضور آن در نزدیکی خودش پاسخ می‌دهد. البته در اکثر موارد حداکثر فاصله‌ای که شیء می‌تواند از سنسور مجاورتی داشته باشد تا سنسور بتواند آن را تشخیص دهد، در حدود ۰ تا ۲۰ میلی‌متر است. جسم پیدا شده در واقع هدف امواج ارسالی از طرف سنسور مجاورتی است.

انواع سنسور‌های مجاورتی

نکته: در مورد ساختار داخلی این نوع سنسورها مطلبی ارائه نمی شود زیرا دانستن ساختار داخلی سنسور در عمل نیازی نیست

انواع سنسور مجاورتی از نظر نوع عملکرد و کاربرد عبارتند از:

۱- سنسور نوع خازنی

Capacitive Proximity Sensors

2- سنسور نوع القایی

inductive Proximity Sensors

3- سنسور نوع اولتراسونیک

Ultrasonic Proximity Sensors

4- سنسور نوع نوری

Photoelectric Proximity Sensors

البته انواع دیگری از این سنسورها در صنعت موجود است ولی بیشتر این مدل ها کاربرد دارند.

حسگر مجاورتی القایی

حسگر مجاورتی القایی، در تشخیص و شناسایی اشیاء فلزی استفاده می‌شود. محدوده قابل شناسایی توسط حسگر مجاورتی القایی، وابسته به نوع فلز استفاده شده برای شناسایی است. فلزاتی مانند استیل و آهن باعث محدوده بالا شناسایی این سنسور می‌شوند. برخلاف آن، فلزاتی مانند آلومینیوم و مس توانایی کاهش محدوده شناسایی توسط حسگر به اندازه ۶۰ درصد را دارند.

سنسورهای القایی برای چه کاربردهایی استفاده می شوند؟

سنسورهای القایی در ماشین آلات صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند . ماشین آلاتی که در صنعت نساجی، صنعت خودرو، خطوط تولید و غیره استفاده می شوند. در واقع این سنسورها برای تشخیص قطعات فلزی در محیط های خشن و همچنین تشخیص قطعاتی که به سرعت حرکت می کنند به کار گرفته می شوند.

حسگر مجاورتی خازنی

حسگرهای مجاورتی خازنی، توانایی شناسایی هر دو نوع ماده فلزی و غیرفلزی به شکل پودر گرانول، مایع و جامد را دارند. این سنسور‌ها مقداری شار الکتریکی در خود نگهداری می‌کنند و همین امر هم باعث قدرت تشخیص مواد فلزی و غیرفلزی توسط آن‌ها می‌شود.

سنسورهای مجاورتی خازنی به نسبت سنسور‌های مجاورتی القایی دارای بُرد شناسایی بیشتری هستند. این حسگر‌ها توانایی تشخیص از ۵ الی ۴۰ میلیمتر را دارند. اغلب این سنسور‌ها قابلیت کنترل حساسیت را دارند و به عبارت ساده‌تر، کاربر می‌تواند حساسیت این سنسورها را از کم تا زیاد تنظیم کند.

چرا سنسور مجاورتی خازنی را انتخاب کنیم؟

نحوه عملکرد سنسورهای مجاورتی خازنی شبیه به سنسورهای القایی است. یک میدان الکترومغناطیسی توسط خازنی که در قسمت اصلی سنسور قرار دارد ایجاد می شود. یک قطعه نزدیک، شدت و فرکانس نوسانات را تغییر می هد. بر خلاف سنسورهای القایی، سنسورهای خازنی فقط قطعات فلزی را تشخیص نمی دهند. بلکه تمامی اشکال و مواد مختلف ( جامد، مایع، چسبناک، پودری و غیره) را تشخیص می دهند.

سنسور مجاورتی فتوالکتریک

سنسورهای مجاورتی نوع فتوالکتریک بسیار انطباق‌پذیر هستند و در سال‌های اخیر توانسته‌اند به خوبی مشکلات فراوان موجود در راه اندازه‌گیری صنعتی را حل کنند. به دلیل پیشرفت بسیار سریع تکنولوژی فتوالکتریک، سنسورهای نوع فتوالکتریک اکنون قادر به تشخیص اشیاء هدف با قطر کمتر از یک میلی متر و حتی در فاصله دورتر از ۶۰ متر نیز هستند.

 سنسورهای مجاورتی نوع فتوالکتریک بسیار متنوعی بر حسب روش انتشار نور و دریافت آن توسط گیرنده وجود دارند. با این وجود تمام سنسورهای فتوالکتریک دارای تعدادی اجزای پایه‌ای و مشترک هستند. این اجزاء عبارتند از یک منبع انتشار نور مانند دیودهای لیزر (Laser Diode) و یا دیودهای نشر نور (Light Emitting Diode)، یک گیرنده فتودیود (Photodiode) یا فتورزیستور (Phototransistor) برای دریافت نور ساطع شده و مدارات الکترونیکی طراحی شده برای تقویت سیگنال دریافتی. منبع انتشار نور که گاهی اوقات فرستنده نیز نامیده می‌شود، یک پرتو (Beam) از نور مرئی (Visible) یا فروسرخ (Infrared) را به سمت گیرنده منتشر می‌کند.

سنسور چیست؟ ( حسگر/ Sensor )

سنسور ( sensor ) از کلمه sens گرفته شده است و در لغت به معنی حس کننده یا حسگر می باشد که می تواند کمیت هایی مانند دما و رطوبت، فشار و... را به کمیت های الکتریکی پیوسته ( آنالوگ / analogue ) یا غیرپیوسته ( دیجیتال / Digital ) تبدیل کند. سنسورها یکی از پر کاربردترین تجهیزات اتوماسیون صنعتی می باشند که مانند حواس پنجگانه انسان برای ماشین ها عمل می کنند.

 در صنعت برای رسیدن به سرعت و دقت مطلوب در انجام فرآیندهای کاری (مانند ساخت یک محصول در خط تولید)، نیاز هست که ماشین آلات و تجهیزات موجود در خطوط تولید به صورت اتوماتیک و به ترتیب و دقتی که می خواهیم، کار را برای ما انجام دهند، به همین دلیل سنسورها در جاهای مختلف نصب می شوند تا کاری که می خواهیم طبق نیاز ما انجام شود. عملکرد سنسورها و قابلیت اتصال آنها به دستگاه های مختلف مانند PLC، باعث شده است که سنسورها بخشی از اجزای جدا نشدنی دستگاه های کنترل اتوماتیک شوند.در دسته بندی هایی که برای سنسورها انجام می شود، سنسورها را به دو دسته " تماسی " و " غیرتماسی " تقسیم می کنند که هر یک از این دسته ها دارای زیر مجموعه هایی است.

سنسورهای تماسی:

برای سنجش دمای محیط مورد استفاده قرار می گیرند. سنسورهای تماسی دمای خود را مورد سنجش قرار داده و با تماس این سنسور به جسم مورد نظر دیگر و یا قرار گرفتن سنسور در محیط، تعادل گرمایی بین سنسور و محیط ایجاد می شود و مورد سنجش قرار می گیرد.

سنسورهای غیرتماسی:

سنسورهایی هستند که با نزدیک شدن یک جسم یا قطعه، آن را حس کرده و فعال می شوند.

مزایای سنسورهای غیرتماسی:

• سرعت سوئیچینگ زیاد
• عدم ایجاد نویز در هنگام سوئیچینگ
• عدم نیاز به نیرو و فشار
• طول عمر زیاد
• قابل استفاده در محیط های مختلف با شرایط سخت کاری

حسگرهای مجاورتی چطور کار می‌کنند؟

حسگرهای مجاورت نوعی از حسگرها هستند که قادر به تشخیص وجود اجسام نزدیک بدون هیچ گونه تماس فیزیکی می‌باشد. یک حسگر مجاورتی اغلب یک میدان الکترومغناطیسی، الکترواستاتیکی و یا پرتویی از تشعشعات الکترومغناطیسی (به عنوان مثال، پرتو مادون قرمز) را از خود منتشر می‌کند و به دنبال تغییرات در محیط یا سیگنال‌های برگشتی می‌ماند.

این دست حسگرها غالباً در کنار بلندگو (اسپیکر) گوشی جای گرفته‌اند و زمانی که کاربر مشغول مکالمه با گوشی است، و آن را به کناره‌ی صورت و گوش خود نزدیک می‌کند، حسگرهای مجاورت فعال شده و قابلیت لمسی صفحه را از کار می‌اندازند تا از ورود ناخواسته‌ی اطلاعات جلوگیری شود. از این گذشته این حسگرها نور صفحه نمایش را قطع کرده و به ذخیره‌ی بیش از پیش انرژی الکتریکی کمک می‌کنند.

اما زمانی که کاربر از هدفون یا کیت‌های هندزفری استفاده می‌نماید، این حسگرها فعال نمی‌شوند چرا که نمی‌توانند مجاورت اندام صورت کاربر را در نزدیکی خود حس کنند. حسگرهای HSDL-9100 نوعی از حسگرهای مجاورت مینیاتوری (بسیار ریز) هستند که از متداول‌ترین تولیدات موجود در این زمینه به شمار رفته و امروزه در اغلب گوشی‌های هوشمند یافت می‌شود.

جالب اینکه به دلیل وجود همین حسگرها وقتی کاربر تلفن همراه را در نزدیک صورت خود قرار می‌دهد در زمان زنگ خوردن گوشی، صدای کمتری از آن بلند می‌شود. چرا که حسگر بدن کاربر را تشخیص داده و می‌داند صدای بلند زنگ می‌تواند به گوش وی آسیب برساند؛ به همین خاطر است که از شدت صدای زنگ می‌کاهد.

مزایای سنسور مجاورتی

• سنسورهای مجاورتی قطعات مکانیکی نداشته و برای تشخیص اهداف خود نیازی به ارتباط فیزیکی با آنها ندارند که همین مسئله باعث افزایش عمر مفید و ضریب اطمینان سنسورهای مجاورتی نسبت به دیگر سنسورها می شود.
• قابل اعتماد بودن حتی در محیط های بسیار سخت و خشن (مثلاً در محیط‌ های نفتی یا محیط ‌های صحرایی و فضای آزاد)
• نصب و راه‌اندازی آسان
• قیمت‌های بسیار مناسب و جذاب (مثلاً ارزان‌تر از سنسورهای نوری)