سنسور چیست؟ (انواع سنسورها و کاربرد‌های آن‌ها)

مثالی که قرار است به آن بپردازیم، سیستم خلبان خودکار (Autopilot) است که در هواپیماها استفاده می‌شود.
این سیستم خودکار، شامل چندین سنسور برای دریافت اطلاعات درباره مولفه‌های مختلف از پرواز مانند ارتفاع، دما، موقعیت، وضعیت درها، تشخیص مانع، میزان سوخت و … است.
یک کامپیوتر داده‌ها را از این سنسورها دریافت می‌کند و با مقادیر تعبیه‌شده در برنامه‌های پردازشی خود، ارزیابی می‌کند.
در ادامه، کامپیوتر برای بخش‌های مختلف اتاق فرمان دستورهایی را در قالب سیگنال‌های الکتریکی تعریف و ارسال می‌کند.
مجموعه سنسورها، برنامه‌های پردازشی و عناصر فیزیکی مثل بال‌ها، موتور و سایر اجزاء، امکان پرواز خودکار را فراهم می‌کنند.

سنسور را می‌توان به شیوه‌های مختلفی و در قالب‌های کاربردی متفاوت تعریف کرد. در حالت کلی، سنسور دستگاهی ورودی است که یک خروجی (سیگنال) را با توجه به یک کمیت فیزیکی خاص (ورودی) تولید می‌کند.
منظور از دستگاه ورودی بودن در تعریف سنسور این است که سنسور بخشی از یک سیستم بزرگتر است که مواد خام یک سیستم کنترلی اصلی (مانند یک میکروکنترولر یا پردازنده) را فراهم می‌کند. تعریف فنی سنسور، دستگاهی است که سیگنال‌ها را از یک حوزه انرژی به حوزه الکتریکی تبدیل می‌کند.
ساده‌ترین نوع سنسور، یک LDR یا یک مقاومت وابسته به نور است؛ دستگاهی که مقاومت آن با توجه به شدت نوری که در معرض آن قرار می‌گیرد، متغیر است. با وصل کردن LDR به یک تقسیم‌کننده ولتاژ، می‌توان تغییرات ولتاژ در حوالی سنسور را ارزیابی کرد و در نهایت یک سنسور نوری ایجاد کرد.

طبقه‌بندی‌های مختلفی از سنسورها پیشنهاد شده است. برخی از این شیوه‌ها ساده و برخی پیچیده و فنی هستند. برای مثال، سنسورها را می‌توان به دو دسته اکتیو (Active) و غیراکتیو (Passive) تقسیم‌بندی کرد.
اکتیوها آن‌هایی هستند که به یک سیگنال تحریک خارجی یا سیگنال توان نیاز دارند.
سنسورهای غیراکتیو، به هیچ سیگنال توان خارجی نیاز ندارند و مستقیما پاسخ خروجی را تولید می‌کنند.
نوع دیگر از طبقه‌بندی بر اساس ابزاری است که به‌عنوان تشخیص‌دهند در سنسور استفاده می‌شود.
برخی از ابزارهای تشخیص عبارتند از: الکتریکی، بیولوژیکی، شیمیایی، رادیواکتیو و غیره.
طبقه‌بندی بعدی بر اساس شیوه تبدیل، یعنی ورودی به خروجی است. برخی از شیوه‌های تبدیل رایج عبارتند از: فوتوالکتریک، ترموالکتریک، الکتروشیمیایی، الکترومغناطیس و … می باشد.
طبقه‌بندی نهایی سنسورها بر اساس آنالوگ یا دیجیتال بودن آن‌ها است.
سنسورهای آنالوگ یک خروجی آنالوگ تولید می‌کنند، یعنی متناظر با کمیت اندازه‌گیری شده، یک سیگنال خروجی پیوسته تولید می‌کنند.
سنسورهای دیجیتال، برخلاف انواع آنالوگ، با داده‌های گسسته یا دیجیتال کار می‌کنند (صفر و یک).

در زیر لیستی از انواع سنسورهایی راکه معمولاً در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند، ارائه داده‌ایم. این سنسورها برای اندازه‌گیری یک ویژگی (یا چند ویژگی) فیزیکی مانند دما، مقاومت، ظرفیت، رسانایی، قدرت انتقال گرما و غیره، استفاده می‌شوند.
۱- سنسور دما
۲- سنسور مجاورت (Proximity )
۳- شتاب‌سنج
۴- سنسور مادون قرمز
۵- سنسور فشار
۶- حسگر نوری
۷- سنسور اولتراسونیک
۸- سنسور دود، گاز و الکل
۹- سنسور حسی
۱۰- سنسور تشخیص رنگ
۱۱- سنسور رطوبت
۱۲- سنسور موقعیت
۱۳- سنسور مغناطیسی
۱۴- سنسور صدا (میکروفون)
۱۵- سنسور جریان و سطح
۱۶- سنسور PIR
۱۷- حسگر وزن و فشار
در ادامه، و به‌طور خلاصه، ساختار و کاربرد برخی از این سنسورها را توضیح می‌دهیم.

یکی از رایج‌ترین و محبوب‌ترین سنسورها، سنسور دما است. سنسور دما، چنانکه از نامش پیداست، تغییرات دما را تشخیص و ذخیره می‌کند.

انواع مختلفی از سنسورهای دمایی مانند آی سی‌های سنسور دما (مانند LM35, DS18B20)، ترمیستورها، ترموکوپل‌ها، RTD (دستگاه‌های مقاومت دمایی) و غیره وجود دارند.
این نوع از سنسورها می‌توانند آنالوگ یا دیجیتال باشند. در یک سنسور دمایی آنالوگ، تغییرات دمای حاصل تغییر ویژگی‌های فیزیکی آن مثل تغییر در مقاومت یا ولتاژ است.
سنسورهای دما را همه‌جا می‌توان یافت، از کامپیوترها و تلفن‌های همراه گرفته تا خودرو، سیستم‌های تهویه مطبوع، صنایع و …، این سنسورها هرجا نیاز به برآورد گرما باشد، کاربرد دارند.

فروش ویژه

فروش میکروکنترلر  Atmega16a-au  در سایت هادی بان الکترونیک

• ✔میکروکنترولر

خرید میکروکنترلر

سنسور مجاورت یک حسگر غیرتماسی است که وجود یک شیء را در محیط مورد حفاظت خود تشخیص و ضبط می‌کند.
سنسورهای مجاورتی را می‌توان با استفاده از تکنیک‌های مختلفی چون نوری (مادون قرمز یا لیزر)، صدا (التراسونیک)، مغناطیسی (اثر هال) و خازنی پیاده‌سازی کرد.

برخی از کاربردهای سنسورهای مجاورتی عبارتند از: تلفن‌های همراه، خودروها (حسگر پارک‌کردن)، صنایع (ترازکردن اشیاء)، میزان نزدیکی به زمین در هواپیما‌ها.

سنسورهای مادون قرمز مبتنی بر میزان و نوع نور محیط عمل می‌کنند و در تشخیص مجاورت و حضور اشیاء و افراد و حتی گازها، استفاده می‌شوند.
تقریباً تمام تلفن‌های همراه امروزی یکی از این حسگرها را در خود دارند.
دو نوع سنسور مادون قرمز وجود دارند: نوع انتقالی و نوع انعکاسی.
در نوع اول، فرستنده سنسور در مقابل یکدیگر استقرار می‌یابند.
در نتیجه، وقتی جسمی از بین آنها عبور کند، سنسور آن را تشخیص می‌دهد. در نوع دیگر، فرستنده و گیرنده در کنار یکدیگر قرار دارند.

از این سنسورها بخصوص در طراحی ماشین‌های خودکار و ربات‌ها استفاده می‌شود.
به‌ویژه، در مسیریابی و تشخیص موقعیت‌های مکانی سنسور مادون قرمز کاربرد دارد.

سنسور التراسونیک دستگاهی از نوع غیرتماسی است که می‌تواند برای اندازه‌گیری فاصله و سرعت یک جسم مورد استفاده قرار گیرد. این سنسور، بر اساس خواص امواج صوتی با فرکانس بیشتر از محدوده شنیداری انسان عمل می‌کند.