انواع سنسور صنعتی کدام اند؟
سنسور چیست؟
سنسورها چشم و گوش یک سیستم کنترلی محسوب می شوند. به طور کلی برای اینکه بتوان چیزی را کنترل کرد، باید نوع رفتار آن را شناخت. روال این است که مهندسین کنترل نوع سنسورها را مشخص و مشکلات آنها را حل می کنند.
سنسور یک عنصر حسگر است که مقادیر فیزیکی مانند فشار ، گرما ، رطوبت ، دما و به را به مقادیر الکتریکی پیوسته (آنالوگ) یا ناپیوسته (دیجیتال) تبدیل می کند. سنسورهای مختلف در تجهیزات اندازه گیری مختلف ، سیستم های کنترل آنالوگ و دیجیتال مانند PLC استفاده می شود.
استفاده از سنسورها و قابلیت اتصال آنها به دستگاه های مختلف (از جمله PLC ها) باعث می شود که سنسورها جزء لاینفک تجهیزات کنترل خودکار باشند. سنسور اطلاعات مختلفی در مورد وضعیت قسمت های متحرک سیستم به واحد کنترل ارسال می کند و وضعیت عملکرد دستگاه را تغییر می دهد.
به دلیل آسان بودن انتقال انرژی الکتریکی، خروجی انواع سنسور صنعتی به صورت الکتریکی است و این خروجی به صورت سیگنالی اختصاصی خواهد بود. این سیگنال در نهایت توسط دستگاه دیگری به نام کنترل کننده پردازش خواهد شد و از آن برای کنترل دستگاه‌ها استفاده می شود.
نیاز به سنسور در صنعت
با پیشرفت سریع اتوماسیون و پیچیده تر شدن فرآیندهای صنعتی و افزایش استفاده از این شاخه از صنعت ، نیاز فوری به استفاده از حسگرهای مختلف برای درک اطلاعات مربوط به عملیات تولید و صدور دستورات مورد نیاز بر اساس این اطلاعات ضروری است. به عنوان اعضای حسی سیستم ، حسگرها وظیفه جمع آوری یا تغییر اطلاعات را به گونه ای دارند که می توانند برای سیستم کنترل یا اندازه گیری تجزیه و تحلیل شوند.
در سال های اخیر ، سنسورها به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از سیستم های مختلف صنعتی مورد استفاده قرار گرفته اند و پیشرفت سریع در رفع نیازهای صنعتی این شاخه از قطعات الکترونیکی صورت گرفته است. همانطور که قبلاً نیز اشاره شد ، سنسورها برای تبدیل عوامل فیزیکی مانند گرما ، فشار ، نیرو ، طول ، زاویه چرخش و سرعت جریان به سیگنال های الکتریکی استفاده می شوند. برای تعریف سنسور می توان از ویژگی های زیر استفاده کرد:
این سنسور به عنوان یک مبدل عمل می کند که اطلاعات فیزیکی را به سیگنالی تبدیل می کند که می تواند به عنوان سیگنال کنترل استفاده شود. سنسور میکروسوئیچ لزوماً سیگنال های الکتریکی تولید نمی کنند ، مانند سنسورهای نیوماتیکی و … . در کنار کلمه سنسور ، ما با کلمات زیر در صنعت روبرو هستیم:
1- عنصر سنسور
این بخشی از سنسور است و می تواند عامل فیزیکی را درک کند ، اما بدون کمک بخش آماده سازی سیگنال نمی تواند کار را انجام دهد.
2- سیستم سنسوری (Sensory system)
گروهی از اجزای مورد استفاده برای اندازه گیری ، تبدیل و آماده سازی سیگنال ها ، سیستم حسگر نامیده می شود.
3- سیستم مولتی سنسور
سیستمی با چندین سنسور از یک نوع یا انواع مختلف ، سیستم چند سنسور نامیده می شود. با توجه به ساختار و کاربرد آن ، انواع مختلفی از سنسورها وجود دارد. در زیر انواع آنها را معرفی کرده و عملکرد آنها را به طور مختصر توضیح می دهیم.
انواع سنسور
الف) سنسور تماسی
سنسورهای تماس سنسورهای تماس مکانیکی ، مانند کلیدهای روشن/خاموش ، مبدل های فشار و ...
ب) سنسور مجاورت یا بدون تماس
سنسور مغناطیسی های غیر مکانیکی یا مجاورت ، مانند سنسورهای نوری و حرارتی و..... این سنسورها می توانند به عنوان چشم های کنترل سیستم مورد استفاده قرار گیرند و وظیفه نظارت بر فرآیند و اعلام خرابی یا نقص سیستم را بر عهده بگیرند.
انواع خروجی های متداول سنسور ها
هنگام استفاده از سنسور ، باید با نوع سیگنال خروجی الکتریکی آشنا باشید. خروجی را می توان به پنج دسته مختلف تقسیم کرد. نوع: A سنسورهایی با خواص خروجی (دیجیتال) قطع و وصل شده ، مانند سنسورهای مجاورت ، فشار ، اندازه گیری سطح مایع و ... این نوع سنسورها می توانند مستقیماً به تجهیزات PLC متصل شوند.
نوع: B سنسورهایی که سیگنال خروجی آنها پالس هستند ، مانند سنسورهایی که میزان چرخش یا طول را اندازه گیری می کنند ، و نوع این نوع سنسور معمولاً از طریق رابط به تجهیزات PLC متصل می شوند. PLC باید دارای شمارنده نرم افزاری و سخت افزاری باشد.
نوع: C سنسورهایی که، سیگنال خروجی آن سیگنال آنالوگ است ، اما هیچ تقویت کننده یا مبدلی وجود ندارد. این سیگنال ها بسیار ضعیف هستند (در محدوده میلی ولت) و نمی توان آنها را مستقیماً برای کنترل دستگاه ها مانند سنسورهای پیزوالکتریک یا سنسورهای Hall استفاده کرد.
نوع: D سنسورهایی که سیگنال خروجی آنها یک سیگنال آنالوگ است و واحد الکترونیکی (تقویت کننده ، مبدل) در خود سنسور تعبیه شده است. در این نوع سنسور ، خروجی را می توان مستقیماً برای کنترل دستگاه استفاده کرد. محدودۀ خروجی سیگنال ها عموماً به شرح زیر است:
• 0…10 ولت
• -5…+5 ولت
• 1…5 ولت
• 0…20 میلی آمپر
• -10…+10 میلی آمپر
• 4…20 میلی آمپر
نوع: E سنسورهایی که سیگنال خروجی آنها مطابق با استانداردهای شبکه های صنعتی مانند RS-485 ، RS-422-A ، RS-232-C ، یا جهت Fieldbus مانند Profibus، ASI و … در نظر گرفته شده اند.
طبقه بندی سنسور ها بر اساس نوع عملکرد
انواع سنسور نوری بر اساس انواع عملکردی آنها به شرح زیر طبقه بندی می شوند:
o سنسورهای تماسی
o سنسورهای حرارتی
o سنسورهای مقاومتی
o سنسورهای ولتاژی
o سنسورهای جریانی
o سنسور خازنی
o سنسور القایی
o سنسورهای نوری و لیزری
o سنسورهای شیمیایی
o سنسورهای مغناطیسی
سنسور عملکردهای متفاوتی دارد. برای اندازه گیری دما می توان از برخی سنسور استفاده کرد. ابتدا ، یکی از پرکاربردترین سنسور ها ، سنسور مجاورتی را بررسی می کنیم و سپس سنسور بیان شده را معرفی می کنیم.
سنسور مجاورتی
سنسور مجاورتی یا بدون تماس سنسور هایی هستند که هنگام نزدیک شدن اجزا حضور آن را حس کرده و فعال می شوند و می توانند رله ها ، کنتاکتورها را جذب کرده یا سیگنال های الکتریکی را به ورودی سیستم ارسال کنند. به عبارت دیگر ، سنسور مجاورتی ﻧﻮعی از ﺣﺴﮕﺮ اﺳﺖ ﻛﻪ می تواند وﺟﻮد اﺟﺴﺎم ﻧﺰدﻳﻚ را ﺑﺪون ﻫﻴﭻ ﮔﻮﻧﻪ ﺗﻤﺎس ﻓﻴﺰﻳﻜﻲ تشخیص دهد.
وظیفه اصلی آنها اعلام وجود یک قطعه خاص در یک مکان خاص است. این نوع سوئیچ ها (سنسور) دارای خروجی منطقی "0" یا "1" هستند و انواع مختلفی دارند. سوئیچ های غیر تماسی به دلیل استفاده گسترده در صنعت از اهمیت ویژه ای برخوردارند و با نام های مختلفی در صنعت مانند میکرو سوئیچ ها ، کلیدهای انتهای مسیر و ... شناخته می شوند. انواع مختلفی از سنسور مجاور وجود دارد. از جمله سنسور مجاورتی القایی، سنسور مجاورتی آلتراسونیک، سنسور مجاورتی مغناطیسی، سنسور مجاورتی فوتوالکتریک و سنسور مجاورتی خازنی.
مزایای سنسور مجاورتی
سرعت سوئیچینگ بالا: در مقایسه با کلیدهای مکانیکی ، سنسور دارای سرعت سوئیچینگ بالاتری است ، بنابراین برخی از آنها (سرعت القایی سنسور) دارای سرعت سوئیچینگ تا 25 کیلوهرتز هستند.
عمر مفید طولانی: به دلیل عدم تماس مکانیکی و نفوذ ناپذیر ، ضد روغن و ضد گرد و غبار ، عمر طولانی دارد.
بدون نیاز به نیرو و فشار: به دلیل عملکرد سنسور هنگام نزدیک شدن به قطعه ، نیازی به فشار نیست.
قابل استفاده در شرایط مختلف با شرایط سخت: سنسورها می تواند در شرایط فشار بالا ، درجه حرارت بالا ، اسید ، روغن ، آب و ... استفاده شوند. از این نوع سنسورها برای شرایط بسیار سخت کاری (مانند رطوبت یا درجه حرارت بالا) یا شرایط خطرناک استفاده شود (مانند محیط های انفجاری).
عدم ایجاد سر و صدا در هنگام سوئیچینگ: از آنجا که از نیمه رساناها در لایه خروجی استفاده می شود ، هیچ صدای برگشتی ایجاد نمی شود.
- می توان موقعیت قطعه کار را به طور دقیق تعیین کرد.
- سیگنال مربوطه را می توان بدون تماس با قطعه ارسال کرد.
- تعداد قطع و وصل تقریبا نامحدود است.
سنسور با توجه به نوع خروجی به دسته های زیر تقسیم می شود:
سنسور دیجیتال
سنسور دیجیتال مانند یک سوئیچ عمل می کند. هنگامی که سنسور توسط یک عامل فیزیکی فعال می شود ، سیگنال وصل و یا قطع می شود. در این سنسور ها فقط دو حالت "0" یا "1" وجود دارد. در سنسور آنالوگ ، عوامل فیزیکی با توجه به قدرت و اثر آنها به سیگنال های ولتاژ یا جریان آنالوگ تبدیل می شوند.
سنسور آنالوگ
خروجی سنسور آنالوگ یک ولتاژ پیوسته است که عملکرد آن تابعی از فاصله بین اجزا و سنسور است.
انواع سنسور مجاورتی از نظر توابع خروجی
موارد زیر انواع مدلهای سنسور بدون تماس از نظر عملکردهای خروجی هستند:
به طور معمول باز
دارای تیغه ای است که معمولاً باز است و هنگام قطع شدن در حین کار متصل می شود.
معمولاً بسته
معمولاً دارای یک تیغه بسته است و در حین کار از متصل به غیر قطع می شود.
سنسور با خروجی مکمل
این ترکیبی از سنسور است که معمولاً باز است و سنسور معمولاً بسته است.یک تیغه در حین کار متصل می شود و تیغه دیگر قطع می شود.
سنسور با خروجی آنالوگ
سنسور علاوه بر سرعت بالای انتقال داده ، می تواند به راحتی فرآیند را کنترل کرده و زمان خرابی تجهیزات را در صورت خرابی کاهش دهد. سنسور می تواند به سرعت محل و نوع خرابی دستگاه را شناسایی کرده و تعمیرات لازم را انجام دهد.
توجه: سنسور که بدون تماس فیزیکی کار می کند ERO (نام تجاری) نیز نامیده می شود.
ERO سنسور دارای چهار نوع القایی ، خازنی ، اولتراسونیک و فوتوالکتریک است. نوع سلفی فقط می تواند فلز را تشخیص دهد. اما سه نوع دیگر وجود دارد که می توانند وجود هر ماده ای را درک کنند.
کاربرد سنسورها
1- شمارش تولید: سنسورهای القائی، خازنی و نوری
۲- کنترل حرکت پارچه و…: سنسور نوری و خازنی
٣- کنترل سطح مخازن: سنسور نوری و خازنی و خازنی کنترل سطح
۴- تشخیص پارگی ورق: سنسور نوری
۵- کنترل انحراف پارچه: سنسور نوری و خازنی
۶- کنترل تردد: سنسور نوری
۷- اندازه گیری سرعت: سنسور القائی و خازنی
۸- اندازه گیری فاصله قطعه: سنسور القائی آنالوگ
انواع سنسور از نظر عملکرد خروجی
انواع مدل های سنسور از نظر توابع خروجی عبارتند از:
۱- دو سیمه DC
2- دو سیمه AC
3- دو سیمه NAMOR
۴- سه سیمه PNP
5-سه سیمه PNP
6- چهار سیمه PNP
۷- چهار سیمه NPN
منبع تغذیه سنسور
اگر از سنسورهای DC هنگامی که فقط برق AC در دسترس است استفاده می کنید ، می توانید از منابع تغذیه این سنسور استفاده کنید. در این منابع تغذیه از رله های داخلی برای کنترل خروجی استفاده می شود.
منابع تغذیه تأخیری
این منبع تغذیه دارای دو زمان تأخیر هنگام اتصال و قطع اتصال است. زمان تأخیر باز یا بسته شدن حالت توسط دو پتانسیومتر روی صفحه تغییر می کند.
انواع سنسور و کاربرد آن
انواع سنسورها و کاربرد آنها با توجه به کاربرد آن طراحی شده است. در زیر 7 سنسور پرمصرف در صنعت را معرفی کرده و عملکرد آنها را مرور می کنیم.
- سنسور مجاورتی القایی
- سنسور مجاورتی آلتراسونیک
- سنسور فوتو الکتریک
- سنسور مجاورتی خازنی
- سنسور اثر هال
- بررسی عملکرد سنسور گاز
- سنسور فشار
سنسور مجاورتی القایی
سنسور القایی یک سنسور غیر تماسی یا مجاورتی است که فقط با فلز واکنش نشان می دهد ، می تواند قطعات فلزی را تشخیص داده و اطلاعات را به اجزای الکتریکی مانند رله ها ،شیرهای برقی ،سیستم های اندازه گیری و مدارهای کنترل الکتریکی (مانند ارسال PLC) منتقل کند. سنسور مجاورتی القایی پرکاربرد ترین ﺳﻨﺴﻮرﻫﺎي ﻣﺠﺎورﺗﻲ در صنعت ﺑه خصوص ﻧﻔﺖ و ﮔﺎز و ﭘﺘﺮوﺷﻴﻤﻲ است. سنسور القایی شامل نوسان ساز (demodulator ، LC) ، تقویت کننده و خروجی است.
کاربرد سنسور القایی:
از سنسور های القایی تنها برای سنس فلزات بهره برداری می گردد و جهت تشخیص اجسام غیر فلزی همچون کاغذ و پلاستیک قابل استفاده نمی باشد.
- اندازه گيری فاصه از قطعه
- جداسازی قطعات با ابعاد مختلف
- اندازه گيری ضخامت قطعات فلزی
- تشخیص قطعات فلزی شکسته دستگاه های مختلف صنعتی
- جداسازی قسمت فلزی قطعات
- آشکار سازی هر گونه تغییر در دندانه چرخ دنده های فلزی
- اندازه گيري و كنترل سرعت و آشكار سازي حركت هاي مكانيكي
سنسور مجاورتی آلتراسونیک
سنسور آلتراسونیک یک سنسور مجاورتی است که فاصله را اندازه گیری می کند و زمان ارسال را با ارسال یک پالس صوتی کوتاه و دریافت آن پس از بازتاب از سطح جسم محاسبه می کند. کاربرد سنسور اولتراسونیک برای اندازه گیری فاصله ، عمق و یکنواختی مواد مذاب ، بازرسی کیفی قطعات صنعتی و بازرسی ترک ها و سوراخ های کوچک است.
سنسور مجاورتی خازنی
سنسور مجاورتی خازنی یک سنسور بدون تماس است که برای تشخیص اجسام فلزی و غیر فلزی استفاده می شود. حسگرهای خازنی حساسیت و پهنای باند بالایی دارند. یکی از مزایای سنسور مجاورتی خازنی اندازه کوچک و نصب آسان آن است.
سنسور مجاورتی فوتوالکتریک
سنسورهای فتوالکتریک یک ابزار تشخیص موقعیت است که از مدولاسیون پرتو استفاده می کند.پرتو توسط جسم منعکس شده یا قطع می شود. سنسور شامل یک منبع ساطع کننده نور ، یک گیرنده است که نور منتقل شده را تشخیص می دهد و یک مدار الکترونیکی که سیگنال شناسایی شده را تقویت می کند تا مدار کنترل را فعال کند.
سنسور اثر هال
اساس کار سنسور هال بر این اصل استوار است: اگر یک رسانا از میدان مغناطیسی عبور کند و از خطوط میدان عبور کند ،ولتاژی در مسیر هادی ایجاد می شود. اگرچه سنسور هال یک سنسور میدان مغناطیسی است ،اما می تواند به عنوان جزء اصلی بسیاری از انواع سنسورهای جریان ،دما ،فشار وموقعیت استفاده شود. اثر سالن سنسور میدان را در نظر می گیرد که مقدار فیزیکی را تولید یا تغییر می دهد.
سنسور مجاورتی کنترل خط تولید
کاربرد این سنسور در مکان های صنعتی و تولیدی به خصوص در کارگاه‌ها و کارخانه ها می باشد. این سنسور تولیدهای سالم را کنترل و تک به تک به سبد نهایی خط تولید هدایت می نماید. در صورتی که یکی از تولیدات ناقص باشد، درست زمانی که با سنسور برخورد می کند، سنسور تشخیص داده و جلوی حرکت قطعه ناقص را می گیرد. چنانچه که اپراتور سر دستگاه حضور داشته باشد، قطعه ناقص را از روی خط تولید خارج و کار ادامه می یابد.
در غیر این صورت علاوه بر قطعه ناقص، سایر قطعات سالم هم در پشت خط تولید تجمع می یابد. زمانی که تجمع قطعات به حد معینی می‌رسد، سنسور برق دستگاه را قطع می‌کند. این سنسور، یکی از انواع سنسورهای مجاورتی است.
سنسور اعلان حریق و سنس مستر
اعلام حریق سنسsens یکی از سیستم های اعلام حریق در ایران است. تجهیزات سیستم اعلام حریق سنس در انواع معمولی و آدرس پذیر به بازار عرضه می شوند. اعلام حریق سنس دارای تاییدیه سازمان آتش نشانی تهران، دارای استاندارد سیستم های اعلام حریق ایران و استانداردهای قابل اجرا بین المللی می باشد.
محصولات اعلام حریق سنس
تجهیزات و محصولات اعلام حریق سنس در دو دسته معمولی و آدرس پذیر تولید می شوند.
سنس تنها سازنده سیستم های اعلام حریق ایرانی است که می تواند سیستم آدرس پذیر را راه اندازی کند.
محصولاتی مانند آشکارساز دود، آشکارساز آتش، آشکارساز حرارت با دمای ثابت و انواع آشکارساز مانند سنس افزایش دما، آشکارساز دود و حرارت ترکیبی
دکمه اعلام حریق، آژیر و آژیر فلاشر
پنل اعلام حریق مرکزی سنس
کنترل پنل MC5 یک پنل معمولی است که با استفاده از فناوری پردازش دیجیتال ساخته شده است. این پنل در برابر صداهای مختلف بسیار مقاوم است و به همین دلیل پایداری زیادی دارد. پنل کنترل PC5 یک پنل استاندارد سنس است که با فناوری میکروکنترلر سازگار است و با پردازش دقیق‌تر، موفق شده است خطاهای کاذب را به حداقل برساند. در طراحی مدارهای این سیستم از فناوری SMD استفاده شده است.
آشکارسازهای آتش سنس
آشکارسازهای حرارتی اعلام حریق سنس در انواع دمای ثابت و افزایش دما تولید می شوند. آشکارسازهای حرارتی دمای پایداری به دمای از پیش تعیین شده حساس هستند. هنگامی که دمای محیط به این دمای از پیش تعیین شده رسید، آشکارساز فعال شده و وضعیت را به پنل ارسال می کند. دتکتورهای دود سنس از نوع اپتیکال (فتو الکتریک یا اپتیکال) بوده و در دو مدل SD-101 و S6-CSD-200 تولید می شوند. همچنین آشکارسازهای چندگانه سنس دارای دود و گرما سنس به طور همزمان هستند.
دکمه اعلام حریق سنس
دستگیره سنس قابل تنظیم یا برگشت پذیر دارای یک قاب نشکن یا برگشت پذیر است که امکان تست و راه اندازی مجدد آن را فراهم می کند. این دکمه دارای چراغ LED است که وضعیت کار را نشان می دهد. در صورت فعال بودن دکمه، آدرس آن در پنل اعلام حریق آدرس پذیر نمایش داده می شود.
تجهیزات ویژه اعلام حریق سنس
علاوه بر تجهیزات متداول سیستم های اعلام حریق، برند سنس نیز مانند سایر برندهای مطرح تجهیزات خود را روانه بازار ایران کرده است. آلارم و صوت چراغ های اعلام حریق سنس طراحی بسیار زیبایی دارند و با بهره گیری از فناوری پیزو و حجم مناسب می توانند انتخاب خوبی برای نصب در محیط های مسکونی و تجاری باشند. این دستگاه ها از همه زوایا دیده می شوند و صداهای آن ها به طور یکنواخت پخش می شود. کیفیت بالای صدا و نور فلاشرهای سنس آنها را به انتخاب خوبی تبدیل کرده است.
تجهیزات سیستم اعلام حریق
آژیر فلاشر سنس
یکی دیگر از تجهیزات اعلام حریق است که وظیفه اصلی آن هشدار، هشدار و هشدار به کلیه ها در محل آتش سوزی است. در واقع دستگاه های اعلام حریق دیداری و شنیداری و دستگاه های کنترل اعلام حریق مرکزی هستند که با تشخیص وقوع آتش سوزی توسط آشکارسازها و یا فشار دادن دکمه اعلام حریق توسط افراد حاضر در محل توسط پانل مرکزی فعال می شوند. فلاشرها و همچنین آژیرها، دستگاه های اعلام حریق بصری هستند که اغلب با چراغ قرمز و چشمک زن ثابت برای هشدار به افراد کم شنوایی استفاده می شود.
کلام آخر
سنسور مورد استفاده در صنعت دارای استاندارد هایی است که فقط برای کنترل کننده های صنعتی خاص قابل استفاده است. البته در موارد خاص می توان از این اجزاء در بخشهای غیر صنعتی نیز استفاده کرد.
