Loading...
مشاوره، طراحی، ساخت و نظارت اتاق تمیز در کارخانجات دارویی، ملزومات دارویی، تجهیزات پزشکی و بهداشتی

طبقه بندی حسگرها بر اساس دامنه سیگنال

طبقه بندی حسگرها بر اساس دامنه سیگنال

تعریف حسگرها

حسگرها سیگنال­ ها را از دامنه­ های متفاوت انرژی به دامنه­ ی الکتریکی تبدیل می­کنند.شکل زیر سیگنال­ ها را در شش دامنه طبقه بندی کرده است.

شکل1- طبقه بندی حسگرها بر اساس دامنه­ ی سیگنال

وسیع ­ترین دامنه در شکل بالا، شامل تمام سیگنال­های تشعشعی یا نوری می­باشد.‌حسگرهای اپتیکی یا نوری توانایی  تبدیل  سیگنال­های نوری به سیگنال­های الکتریکی را دارا می­ باشند،‌که در پایین­ترین دامنه نشان داده شده است. یک مثال از این نوع حسگرها، حسگرهای تصویر هستند که یک تصویر را به سیگنال الکتریکی بر می گردانند.دامنه­ی بعدی در سمت راست، دامنه­ی سیگنال مکانیکی است.به عنوان مثال یک حسگر شتاب سنج یا حسگر کیسه­ ی هوا توانایی این را دارد که شتاب مکانیکی را به سیگنال الکتریکی تبدیل کند.به طور مشابه یک حسگر دما، درجه­ ی حرارت را به سیگنال الکتریکی بر می­ گرداند. در بین حسگرها حتی حسگرهای الکتریکی نیز وجود دارند.آنها سیگنال­ های الکتریکی را به دیگر سیگنال­ های الکتریکی تبدیل می­ کنند. در سمت چپ دامنه­ ی مغناطیسی وجود دارد. یک حسگر اثر هال  قادر است که یک سیگنال مغناطیسی را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل کند.در نهایت حسگرهای دامنه­ ی شیمیایی و بیوشیمیایی هستند که سیگنال­ های مربوط به خود را به سیگنال­ های الکتریکی تبدیل می­ کنند، و حسگرهای pH و DNA از این جمله ­اند. اثرات فیزیکی حسگرها می­تواند به وسیله­ی معادلات دیفرانسیل بر انرژی یا محدود کردن توان تعریف گردد. پارامترهایی از اثرات متقابل بین دامنه ­های مختلف انرژی به عنوان حساسیت متقابل از حسگر بین دامنه­ های سیگنال تعریف می­گردد.این اثرات در جدول زیر نشان داده شده ­اند،که اثرات فیزیکی حسگر را در یک سامانه جای می­ دهد.

جدول1- اثرات فیزیکی حسگر

 در سمت چپ جدول،دامنه­ های سیگنال ورودی مشاهده می­ شود.در قسمت بالا دامنه­ های سیگنال خروجی مشخص شده است.تمام اثرها در ستون با سیگنال­ های خروجی الکتریکی به عنوان اثرهای حسگرتعریف می شوند، به عنوان مثال قابلیت هدایت نور یکی از این موارد است.تمامی اثرها در ردیف با یک سیگنال الکتریکی به عنوان ورودی به صورت اثرهای محرک تعریف می­گردند. فراتر از این، حسگرها را می­توان به دونوع غیر فعال(خود مولد) و فعال(تنظیم کننده) نیز تقسیم نمود.این دو نوع در شکل زیر نمایش داده شده­اند.حسگرهای غیر فعال مانند میکروفن­ های الکترودینامیکی که انرژی خروجی خود را از سیگنال ورودی دریافت می ­کنند.از طرف دیگرحسگرهای فعال مانند میکروفن­ های خازنی، که انرژی خروجی را از یک منبع توان داخلی دریافت می کنند.حسگرهای فعال می­توانند به یک بهره­ ی توان بزرگ بین سیگنال­های ورودی و خروجی برسند.

شکل2- حسگرهای خود مولد و تنظیم کننده

در شکل زیر یک فضای سه بعدی از سیگنال­ های ورودی، خروجی و منبع توان برای حسگرها نمایش داده شده است

شکل3- مکعب حسگرها

در طبقه ­بندی دیگری برای حسگرها می­توان سامانه­ های حلقه باز که دارای پسخورد نیستند و سامانه ­های حلقه بسته که دارای پسخورد می­ باشند را نام برد. در شکل زیر می­توان مواد مورد استفاده در حسگرها را مشاهده نمود که نیمه هادی­ها بیشترین کاربرد را در اینگونه تجهیزات دارند.

شکل4- مواد ساخت حسگرها

پارامترهای مختلفی که حسگرهای مختلف باید برای اندازه ­گیری آنها ساخته شوند در جدول زیر نشان داده شده است. فراتر از این برای یک پارامتر، مانند فشار، برخی خصوصیات وجود دارد ، مانند: دقت، حساسیت، اختلال، محدوده دینامیکی و شرایط مورد نیاز محیطی، برای این منظور هزاران حسگر فشار متفاوت در بازار موجود می باشد. فاکتور دیگر نوع سیگنال­ های خروجی حسگر می­باشد که برخیاز آنها در جدول زیر فهرست شده­ اند.

جدول2- پارامتر های که توسط حسگرها اندازه گیری می گردد

جدول3- برخی از سیگنال های خروجی حسگرها

علاوه بر موارد فوق استاندارد سازی و فشرده سازی نیز برای حسگرها نیاز مند است ، به همین دلیل از حسگرهای هوشمند استفاده می گردد.

 

تعریف حسگرهای هوشمند

اگر یک حسگر، یک مدار واسط آنالوگ، یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) و یک واسط گذرگاه را در یک محفظه با یکدیگر ترکیب کنیم ، یک حسگر هوشمند را ساخته ایم. در شکل زیر می توان حسگرهای هوشمند ترکیبی را مشاهده نمود.

شکل5- حسگرهای هوشمند ترکیبی

منبع : مهندس عنایت اله سرایی

نظرات