سنسورها در صنعت برق نقش مهمی را ایفا می‌کنند و قطعاتی هستند که هرگونه تغییر در محیط مورد بررسی را به خروجی از جنس سیگنال الکتریکی تبدیل و در مرحله بعدی، این سیگنال‌ها را به سیستم‌های کنترلی یا دیگر تجهیزات الکترونیکی ارسال می‌کنند. بیشترین کاربرد سنسورها در صنعت برق مربوط به اندازه گرفتن و بررسی وضعیت‌های مختلف محیط است. عملکرد سنسورها بر اساس اصول فیزیکی مختلفی مانند انتقال حرارت، انتقال جریان الکتریکی، تغییر میدان مغناطیسی، تأثیر نور و غیره انجام می‌شود. هنگامی که یک سنسور در یک محیط قرار می‌گیرد، و با شناسایی تغییرات فیزیکی یا شیمیایی آنها را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. سیگنال الکتریکی که توسط سنسور تولید می‌شود، معمولاً برای پردازش بیشتر توسط سیستم‌های الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه قصد داریم شما همراهان عزیز را با انواع سنسورها و کاربرد آنها در صنعت برق آشنا کنیم و همچنین در انتهای این مقاله درباره مهم‌ترین فاکتورهای خرید یک سنسور خوب صحبت خواهیم کرد.
فهرست مطالب
- انواع سنسورها
- کاربرد سنسورها در برق صنعتی
- انواع متداول خروجی‌های سنسورها
- مهم‌ترین فاکتورها در خرید سنسور
- سخن پایانی
انواع سنسورها
در صنعت برق، انواع مختلفی از سنسورها استفاده می‌شوند که هر کدام وظایف و اندازه‌گیری‌های خاص خود را دارند. در زیر، به برخی از انواع رایج سنسورها در صنعت برق اشاره می‌شود.
1) انواع سنسورها بر اساس منبع توان
سنسورها می‌توانند بر اساس منبع توانی که برای عملکرد خود استفاده می‌کنند، دسته‌بندی شوند. به طور کلی، دسته‌بندی سنسورها بر اساس منبع توان می‌تواند به تعیین روش‌های تغذیه و اتصال سنسورها به سیستم کمک کند. هر دسته سنسور ممکن است ویژگی‌ها و محدودیت‌های خاص خود را در مورد توان مصرفی و روش‌های تغذیه داشته باشد در زیر، چند دسته‌بندی رایج بر اساس منبع توان سنسورها آمده است:
1-1) سنسورهای باسیم (Wired Sensors)
این نوع سنسور با سیم برای عملکرد خود از منبع توان باسیم مانند باتری، آداپتور برق یا منبع تغذیه اصلی کمک می گیرند. سیمهای الکتریکی یا کابلها برای اتصال سنسور به منبع توان و دستگاه خواننده استفاده می‌شوند.
2-1) سنسورهای بی‌سیم (Wireless Sensors)
این نوع سنسورها انرژی لازم را از منابع توان بی‌سیم مانند باتری‌ها، سلول‌های خورشیدی یا تکنولوژی‌های انرژی بی‌سیم مانند RFID (Radio Frequency Identification) می گیرند. این سنسورها از طریق ارتباطات بی‌سیم مانند Wi-Fi، بلوتوث، زیگبی (Zigbee) و لوآ ((LoRa با دستگاه خواننده ارتباط برقرار می‌کنند.
3-1) سنسورهای خودتغذیه (Self-Powered Sensors)
این نوع سنسورها تامین کننده منابع تغذیه خود هستند و به همین خاطر منبع توان خارجی در این نوع از سنسورها وجود ندارد. به عنوان مثال، سنسورهای خورشیدی که توسط نور خورشید برای تأمین توان خود استفاده می‌کنند یا سنسورهای لرزشی که توسط انرژی لرزش‌های محیطی خودتغذیه می‌شوند.
4-1) سنسورهای ماکروپاور (Micro-Power Sensors)
این نوع سنسورها برای عملکرد خود از منابع توان با مصرف بسیار پایین استفاده می‌کنند. طراحی این سنسورها به منظور کاهش مصرف توان و افزایش عمر باطری بهینه شده است. این سنسورها برای کاربردهایی که توان محدودی در دسترس است، مناسب هستند.
2) انواع سنسورها بر اساس محل نصب
سنسورها می‌توانند بر اساس محل نصب خود در سیستم‌ها و دستگاه‌ها دسته‌بندی شوند. در زیر، چند دسته‌بندی رایج بر اساس محل نصب سنسورها آمده است:
1-2) سنسورهای داخلی (Internal Sensors)
این نوع سنسورها درون دستگاه یا سیستم قرار می‌گیرند و به منظور اندازه‌گیری و کنترل داخلی پارامترها و وضعیت‌های مختلف استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، سنسورهای دما و رطوبت درون یک دستگاه، سنسورهای جریان درون یک لوله و سنسورهای فشار درون یک مخزن از این دسته می‌باشند.
2-2) سنسورهای خارجی (External Sensors)
سنسور خارجی به صورت جداگانه و خارج از دستگاه یا سیستم نصب می‌شوند و اطلاعات محیطی را دریافت و اندازه‌گیری می‌کنند. معمولاً این سنسورها جهت اندازه‌گیری پارامترهایی مانند دما، فشار، رطوبت، نور و سایر شرایط محیطی استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، سنسورهای هواشناسی در فضای باز، سنسورهای نورسنج در محیط‌های روشنایی و سنسورهای فشار درون یک لوله خارجی از این دسته می‌باشند.
3-2) سنسورهای تماسی (Contact Sensors)
سنسور تماسی برای تشخیص و اندازه‌گیری تماس یا تغییر وضعیت فیزیکی تماسی با یک شیء مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، سنسورهای لمسی که در دستگاه‌های الکترونیکی مانند تلفن همراه استفاده می‌شوند، سنسورهای فشاری که در درب‌ها و پنجره‌ها نصب می‌شوند و سنسورهای سوئیچی که در دکمه‌ها یا سوئیچ‌های الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند از این دسته می‌باشند.
4-2) سنسورهای بی‌سیم (Wireless Sensors)
سنسور وایرلس به صورت بی‌سیم و از راه دور با دستگاه یا سیستم تعامل دارد. این سنسورها معمولاً از فناوری‌های مانند بلوتوث، وای‌فای، زیگبی، لورا و سیگفا برای ارسال و دریافت اطلاعات استفاده می‌کنند. مثال‌هایی از این دسته شامل سنسورهای دما و رطوبت بی‌سیم، سنسورهای حرکت بی‌سیم و سنسورهای نورسنج بی‌سیم می‌باشند.
این تقسیم بندی‌ها تا حدی مفهومی است و ممکن است در برخی موارد سنسورها در چند دسته قرار بگیرند، زیرا یک سنسور می‌تواند همزمان محل نصب داخلی و خارجی را داشته باشد (مانند سنسورهای دما و رطوبتی که درون یک دستگاه نصب شده و همچنین با محیط بیرون تعامل دارند). همچنین، در دستگاه‌ها و سیستم‌های پیچیده‌تر، انواع دیگری از سنسورها نیز بر اساس محل نصب ممکن است وجود داشته باشد.
3) انواع سنسورها بر اساس نوع عملکرد
سنسورها می‌توانند بر اساس نوع عملکرد خود به چند دسته‌بندی اصلی تقسیم شوند. در زیر، برخی از دسته‌بندی‌های رایج بر اساس نوع عملکرد سنسورها آورده شده است
1-3) سنسورهای دما
اندازه‌گیری دما در سیستم‌ها و تجهیزات برقی مهم است. سنسورهای دما می‌توانند بر اساس ترموکوپل‌ها، رزیستورهای دما (مانند NTC یا PTC)، ترانزیستورهای دما و غیره عمل کنند.
2-3) سنسورهای نور
تشخیص و اندازه‌گیری نور و شدت نور از موارد کاربرد این قطعات است. سنسورهای نور بر اساس پدیده‌های نیمه‌هادی (مانند سنسورهای نور فوتودیود) و یا پدیده‌های اپتیکی (مانند سنسورهای نور لیزر) طراحی شده اند.
3-3) سنسورهای گاز
تشخیص و اندازه‌گیری گازها و ترکیبات شیمیایی در محیط با این نوع سنسورها انجام می شود. اصول شیمیایی (مانند سنسورهای گاز الکتروشیمیایی)، اصول نیمه‌هادی (مانند سنسورهای گاز نیمه‌هادی) و یا اصول اپتیکی (مانند سنسورهای گاز اپتیکی) اساس عملکردی این قطعات است.
4-3) سنسورهای نیرو
سنجش نیروها و اندازه گیری آنها با استفاده از سنسورهای نیرو انجام می شود. این سنسورها می‌توانند بر اساس اصول مکانیکی (مانند سنسورهای نیروی استرین)، اصول الکترومغناطیسی (مانند سنسورهای فشار پیزوالکتریک) و یا اصول اپتیکی (مانند سنسورهای نیروی لیزر) عمل کنند.
5-3) سنسورهای ویبره
اندازه‌گیری ارتعاش و تغییرات آن توسط این قطعه انجام می شود. این سنسورها معمولاً بر اساس اصول مکانیکی (مانند سنسورهای ویبره پیزوالکتریک) یا اصول میکروالکترومکانیکی (مانند سنسورهای ویبره MEMS) عمل می‌کنند.
این تنها برخی از انواع سنسورهایی هستند که در صنعت برق استفاده می‌شوند. با توجه به نیازهای خاص هر برنامه و سیستم، انواع دیگری از سنسورها نیز وجود دارند.
کاربرد سنسورها در برق صنعتی
سنسورها در برق صنعتی کاربردهای متنوعی دارند و در اندازه‌گیری و کنترل فرایندها و تجهیزات برق صنعتی استفاده می‌شوند. در زیر، به برخی از کاربردهای سنسورها در برق صنعتی اشاره می‌شود
1) اندازه‌گیری جریان
از دیگر کاربردهای سنسورها در برق صنعتی سنجش میزان جریان در مدارها و تجهیزات برقی است. این اندازه‌گیری در مدارهای قدرت، تجهیزات الکتریکی، موتورها و سیستم‌های توزیع برق کاربرد دارد.
2) اندازه‌گیری ولتاژ
اندازه‌گیری ولتاژ الکتریکی در مدارها و تجهیزات برقی از دیگر کاربرد این قطعات است. این اطلاعات ولتاژ برای کنترل و مانیتورینگ وضعیت سیستم‌ها و تجهیزات مورد استفاده قرار خواهد گرفت.
3) اندازه‌گیری دما
تغییرات دمایی در تجهیزات برقی، مدارها و سیستم‌های حرارتی به کمک سنسورها انجام می شود. این قطعات برای کنترل دما، جلوگیری از افزایش حرارت غیرمجاز و محافظت از تجهیزات برقی مناسب است.
4) اندازه‌گیری فشار
سنسورهای فشار برای سنجش مقدار فشار در تجهیزات برقی کاربرد دارد. این اطلاعات فشار می‌تواند در سیستم‌های هیدرولیکی، هوای فشرده، ماشین‌آلات و سیستم‌های تهویه مورد استفاده قرار گیرد.
5) اندازه‌گیری رطوبت
سنسورها برای سنجش رطوبت و تغییرات رطوبت محیط نیز استفاده می‌شوند که می توانید نمونه هایی از آن را در سیستم‌های تهویه مطبوع، سیستم‌های خنک کننده و سیستم‌های کنترل رطوبت مشاهده کنید.
6) تشخیص حرکت
سنسورهای حرکت برای تشخیص حرکت و حضور اشیا یا افراد در محیط‌های صنعتی بیشترین استفاده را دارد. به عنوان مثال سیستم‌های نظارتی، سیستم‌های روشنایی هوشمند از موارد کاربرد سنسورهای حرکتی در صنعت است.
این فقط چند نمونه از کاربردهای سنسورها در برق صنعتی هستند. سنسورها در واقع در تقریباً هر بخش از برق صنعتی که نیاز به اندازه‌گیری و کنترل دارد، استفاده می‌شوند. با پیشرفت فناوری، نوع و کاربرد سنسورها نیز روز به روز در حال گسترش است.
انواع متداول خروجی های سنسورها
سنسورها می‌توانند انواع مختلفی از خروجی‌ها را ارائه دهند. در زیر، به برخی از خروجی‌های متداول سنسورها اشاره می‌کنم:
1- خروجی آنالوگ
برخی از سنسورها خروجی آنالوگ دارند که معمولاً ولتاژ یا جریانی است که تغییر می‌کند به ازای تغییر مقدار اندازه‌گیری شده توسط سنسور. این نوع خروجی‌ها معمولاً از طریق یک پین آنالوگ به دستگاه خواننده ارسال می‌شوند.
2- خروجی دیجیتال
برخی از سنسورها دارای خروجی دیجیتال هستند که معمولاً به صورت سیگنال منطقی (مانند 0 و 1) یا با استفاده از پروتکل‌های ارتباطی مانند SPI (Serial Peripheral Interface) یا I2C (Inter-Integrated Circuit) ارسال می‌شوند. این نوع خروجی‌ها برای ارتباط با میکروکنترلرها و سیستم‌های دیجیتالی مناسب هستند.
3- خروجی ترکیبی (آنالوگ و دیجیتال)
برخی سنسورها خروجی ترکیبی از هر دو خروجی آنالوگ و دیجیتال را ارائه می‌دهند. به عنوان مثال، سنسورهایی که خروجی آنالوگ را به همراه خروجی دیجیتال مثل PWM (Pulse Width Modulation) ارائه می‌دهند.
4- خروجی سریال
برخی از سنسورها دارای خروجی سریال هستند که از طریق پروتکل‌هایی مانند UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) و یا RS232 (Recommended Standard 232) به دستگاه خواننده فرستاده می‌شوند. این نوع خروجی‌ها معمولاً برای ارتباط با کامپیوترها و دستگاه‌هایی که قادر به دریافت داده‌های سریال هستند استفاده می‌شوند.
5- خروجی بی‌سیم
برخی از سنسورها دارای قابلیت ارسال داده‌ها به صورت بی‌سیم مانند Wi-Fi، بلوتوث، زیگبی (Zigbee) و لوآ (LoRa) هستند. این نوع خروجی‌ها برای ارتباط بی‌سیم با دستگاه‌های دیگر و انتقال داده‌ها در فواصل بزرگ استفاده می‌شوند.
مهم‌ترین فاکتورها در خرید سنسور
هنگام خرید سنسور، برخی از پارامترهای مهمی که باید در نظر گرفته شوند عبارتند از:
- نوع سنسور
باید تعیین کنید که نوع سنسوری که نیاز دارید، یک سنسور فشار، دما، جریان، ولتاژ یا سایر پارامترها است. هر نوع سنسور برای کاربردهای خاص خود مناسب است.
- سازگاری و ساپورت فنی
مطمئن شوید که سنسور انتخاب شده با سیستم و تجهیزات شما سازگار است و پشتیبانی فنی منقطع نمیشود.
- محدوده اندازه‌گیری
باید محدوده اندازه‌گیری مورد نیاز برای سنسور را در نظر بگیرید. به عنوان مثال، اگر نیاز به اندازه‌گیری دمای بالا یا پایین دارید، باید سنسوری انتخاب کنید که محدوده دمای مورد نظر را پوشش دهد.
- دقت
دقت سنسور یکی از پارامترهای مهم است. و متناسب با کاربرد سنسور و تجهیزات خود، باید خرید خود را با دقت مناسب انجام دهید. دقت معمولاً به صورت درصدی از مقدار اندازه‌گیری مشخص می‌شود.
- رابط و خروجی
باید مطمئن شوید که سنسور دارای رابط و خروجی مناسب برای سیستم شما است. برخی از سنسورها خروجی آنالوگ دارند (مانند ولتاژ یا جریان)، در حالی که سایر سنسورها خروجی دیجیتال (مانند پروتکل‌های ارتباطی مانند SPI) دارند.
- محیط عملکرد
بررسی کنید که سنسور قابلیت کار در شرایط محیطی خاصی مانند دمای بالا یا پایین، رطوبت، لرزش و یا مقاومت در برابر ضربه و لرزش را دارد.
- قدرت و انرژی
بررسی کنید که به چه نوع از قدرت و انرژی برای عملکرد احتیاج دارید. برخی از سنسورها نیاز به تغذیه الکتریکی مستقیم دارند، در حالی که سایر سنسورها ممکن است از باتری یا منبع تغذیه دیگر تغذیه شوند.
- قیمت
هزینه نیز یکی از نکات مهم و قابل توجه در خرید سنسور است. مقایسه قیمت و کیفیت سنسورها از تولیدکنندگان مختلف می‌تواند به شما در انتخاب سنسور مناسب کمک کند.
سخن پایانی
توجه به نوع و کاربردهای خاص سنسور، در خرید این قطعه اهمیت زیادی دارد. همچنین، هر سنسور می‌تواند ویژگی‌های خاص خود را داشته باشد که ممکن است نیاز به پردازش و تفسیر داشته باشد تا به یک خروجی قابل فهم برسید. برای هر سنسور خاص، بهتر است به دفترچه راهنمای تولید کننده مراجعه کنید تا اطلاعات دقیق در مورد خروجی‌های آن را بدست آورید. پیشنهاد می‌شود برای کسب اطلاعات بیشتر در این حوزه با ما در ارتباط باشید. شرکت عمران نیرو آماده ارائه خدمات در حوزه تجهیزات اتوماسیون صنعتی و برق صنعتی می‌باشد.
0 دیدگاه
دیدگاهی در رابطه با این نوشته به ثبت نرسیده است.
شما اولین نفر باشید.