Sensoren zijn complexe apparaten die vaak worden gebruikt om elektrische of optische signalen te detecteren en erop te reageren. Het apparaat zet een fysieke parameter (temperatuur, bloeddruk, vochtigheid, snelheid) om in een signaal dat door het apparaat kan worden gemeten.
Classificatie van sensoren kan in dit geval anders zijn. Er zijn verschillende basisparameters voor de distributie van meetinstrumenten, die verder zullen worden besproken. Kortom, deze scheiding is te wijten aan de werking van verschillende krachten.
Dit is gemakkelijk uit te leggen aan de hand van temperatuurmeting als voorbeeld. Kwik in een glazen thermometer zet uit en comprimeert de vloeistof om de gemeten temperatuur om te zetten, die kan worden afgelezen door een waarnemer van een gekalibreerde glazen buis.
Selectiecriteria
Er zijn bepaalde kenmerken waarmee u rekening moet houden bij het classificeren van een sensor. Ze worden hieronder vermeld:
- Nauwkeurigheid.
- Omgevingsomstandigheden - meestal hebben sensoren beperkingen in temperatuur en vochtigheid.
- Bereik - limietsensormetingen.
- Kalibratie - vereist voor de meeste meetinstrumenten omdat de meetwaarden in de loop van de tijd veranderen.
- Kosten.
- Herhaalbaarheid - Variabele metingen worden herhaaldelijk in dezelfde omgeving gemeten.
Distributie per categorie
Sensorclassificaties zijn onderverdeeld in de volgende categorieën:
- Primaire invoer aantal parameters.
- Principes van transductie (met behulp van fysische en chemische effecten).
- Materiaal en technologie.
- Bestemming.
Het principe van transductie is een fundamenteel criterium dat wordt gevolgd voor effectieve informatieverzameling. Doorgaans worden logistieke criteria geselecteerd door het ontwikkelingsteam.
Classificatie van sensoren op basis van eigenschappen is als volgt verdeeld:
- Temperatuur: thermistoren, thermokoppels, weerstandsthermometers, microschakelingen.
- Druk: glasvezel, vacuüm, flexibele vloeistofmeters, LVDT, elektronisch.
- Flow: elektromagnetisch, differentiële druk, positionele verplaatsing, thermische massa.
- Niveausensoren: drukverschil, ultrasone radiofrequentie, radar, thermische verplaatsing.
- Nabijheid en verplaatsing: LVDT, fotovoltaïsch, capacitief, magnetisch, ultrasoon.
- Biosensoren: resonantiespiegel, elektrochemisch, oppervlakteplasmonresonantie, lichtadresseerbare potentiometrische.
- Afbeelding: CCD, CMOS.
- Gas en chemie: halfgeleider, infrarood, geleiding, elektrochemisch.
- Versnelling: gyroscopen, versnellingsmeters.
- Overige: vochtigheidssensor, snelheidssensor, massa, hellingssensor, kracht, viscositeit.
Dit is een grote groep subsecties. Het is opmerkelijk dat met de ontdekking van nieuwe technologieën de secties voortdurend worden aangevuld.
Toewijzing van sensorclassificatie op basis van gebruiksrichting:
- Besturing, meting en automatisering van het productieproces.
- Niet-industrieel gebruik: luchtvaart, medische apparatuur, auto's, consumentenelektronica.
Sensoren kunnen worden geclassificeerd op basis van stroomvereisten:
- Actieve sensor - apparaten die stroom nodig hebben. Bijvoorbeeld LiDAR (lichtdetectie en afstandsmeter), fotogeleidende cel.
- Passieve sensor - sensoren die geen stroom nodig hebben. Bijvoorbeeld radiometers, filmfotografie.
Deze twee secties bevatten alle apparaten die de wetenschap kent.
In huidige toepassingen kan de toewijzing van sensorclassificatie als volgt worden gegroepeerd:
- Versnellingsmeters - gebaseerd op micro-elektromechanische sensortechnologie. Ze worden gebruikt om patiënten te monitoren die een pacemaker aanzetten. en voertuigdynamiek.
- Biosensoren - gebaseerd op elektrochemische technologie. Wordt gebruikt om voedsel, medische apparatuur, water te testen en gevaarlijke biologische pathogenen te detecteren.
- Beeldsensoren - gebaseerd op CMOS-technologie. Ze worden gebruikt in consumentenelektronica, biometrie, verkeersmonitoringverkeer en beveiliging, evenals computerafbeeldingen.
- Bewegingsdetectoren - gebaseerd op infrarood-, ultrasoon- en microgolf-/radartechnologieën. Gebruikt in videogames en simulaties, lichtactivering en beveiligingsdetectie.
Sensortypes
Er is ook een hoofdgroep. Het is verdeeld in zes hoofdgebieden:
- Temperatuur.
- Infrarood.
- Ultraviolet.
- Sensor.
- Nadering, beweging.
- Echografie.
Elke groep kan subsecties bevatten, als de technologie zelfs maar gedeeltelijk wordt gebruikt als onderdeel van een bepaald apparaat.
1. Temperatuursensoren
Dit is een van de hoofdgroepen. De classificatie van temperatuursensoren verenigt alle apparaten die de mogelijkheid hebben om parameters te evalueren op basis van de verwarming of koeling van een bepaald type stof of materiaal.
Dit apparaat verzamelt temperatuurinformatie van een bron en zet deze om in een vorm die andere apparatuur of mensen kunnen begrijpen. De beste illustratie van een temperatuursensor is kwik in een glazen thermometer. Kwik in glas zet uit en krimpt bij veranderingen in temperatuur. De buitentemperatuur is het startelement voor het meten van de indicator. De positie van het kwik wordt door de kijker waargenomen om de parameter te meten. Er zijn twee hoofdtypen temperatuursensoren:
- Contactsensoren. Dit type apparaat vereist direct fysiek contact met het object of de drager. Ze hebben de controletemperatuur van vaste stoffen, vloeistoffen en gassen over een breed temperatuurbereik.
- Nabijheidssensoren. Dit type sensor vereist geen fysiek contact met het gemeten object of medium. Ze controleren niet-reflecterende vaste stoffen en vloeistoffen, maar zijn nutteloos voor gassen vanwege hun natuurlijke transparantie. Deze instrumenten gebruiken de wet van Planck om de temperatuur te meten. Deze wet betreft de warmte die de bron afgeeft om de benchmark te meten.
Werken met verschillende apparaten
Het werkingsprincipe en classificatie van temperatuursensoren zijn onderverdeeld in het gebruik van technologie in andere soorten apparatuur. Dit kunnen dashboards in een auto zijn en speciale productie-units in een industriële winkel.
- Thermokoppel - modules zijn gemaakt van twee draden (elk - van verschillende homogene legeringen of metalen), die een meetovergang vormen door aan één uiteinde te verbinden. Deze meeteenheid staat open voor de bestudeerde elementen. Het andere uiteinde van de draad eindigt met een meetinstrument waar een referentieknooppunt wordt gevormd. Er vloeit stroom door het circuit omdat de temperaturen van de twee knooppunten verschillend zijn. De resulterende millivolt-spanning wordt gemeten om de temperatuur op de kruising te bepalen.
- Resistance Temperature Detectors (RTD's) zijn soorten thermistoren die zijn gemaakt om elektrische weerstand te meten als temperatuur verandert. Ze zijn duurder dan alle andere temperatuurdetectieapparaten.
- Thermistors. Ze zijn een ander type thermische weerstand waarin een groteverandering in weerstand is evenredig met een kleine verandering in temperatuur.
2. IR-sensor
Dit apparaat zendt of detecteert infraroodstraling om een specifieke fase in de omgeving te detecteren. In de regel wordt warmtestraling uitgezonden door alle objecten in het infraroodspectrum. Deze sensor detecteert het type bron dat niet zichtbaar is voor het menselijk oog.
Het basisidee is om infrarood-LED's te gebruiken om lichtgolven naar een object te sturen. Een andere IR-diode van hetzelfde type moet worden gebruikt om de gereflecteerde golf van het object te detecteren.
Werkingsprincipe
Classificatie van sensoren in het automatiseringssysteem in deze richting is gebruikelijk. Dit komt doordat de technologie het mogelijk maakt om aanvullende tools te gebruiken voor het beoordelen van externe parameters. Wanneer een infraroodontvanger wordt blootgesteld aan infrarood licht, ontstaat er een spanningsverschil over de draden. De elektrische eigenschappen van de IR-sensorcomponenten kunnen worden gebruikt om de afstand tot een object te meten. Wanneer een infraroodontvanger wordt blootgesteld aan licht, ontstaat er een potentiaalverschil over de draden.
Waar van toepassing:
- Thermografie: volgens de stralingswet van objecten is het met deze technologie mogelijk om de omgeving met of zonder zichtbaar licht te observeren.
- Verwarming: infrarood kan worden gebruikt om voedsel te koken en op te warmen. Ze kunnen ijs van vliegtuigvleugels verwijderen. Converters zijn populair in de industrievelden zoals printen, kunststof gieten en polymeer lassen.
- Spectroscopie: deze techniek wordt gebruikt om moleculen te identificeren door samenstellende bindingen te analyseren. De technologie gebruikt lichtstraling om organische verbindingen te bestuderen.
- Meteorologie: meet de hoogte van wolken, bereken de temperatuur van de aarde en het oppervlak is mogelijk als meteorologische satellieten zijn uitgerust met scanning radiometers.
- Fotobiomodulatie: gebruikt voor chemotherapie bij kankerpatiënten. Bovendien wordt de technologie gebruikt om het herpesvirus te behandelen.
- Klimatologie: monitoring van de uitwisseling van energie tussen de atmosfeer en de aarde.
- Communicatie: een infraroodlaser levert licht voor communicatie via optische vezels. Deze emissies worden ook gebruikt voor communicatie op korte afstand tussen mobiele en computerrandapparatuur.
3. UV-sensor
Deze sensoren meten de intensiteit of het vermogen van invallende ultraviolette straling. Een vorm van elektromagnetische straling heeft een langere golflengte dan röntgenstraling, maar is nog steeds korter dan zichtbare straling.
Een actief materiaal dat bekend staat als polykristallijne diamant wordt gebruikt om ultraviolet betrouwbaar te meten. Instrumenten kunnen verschillende milieueffecten detecteren.
Selectiecriteria apparaat:
- Golflengtebereiken in nanometers (nm) die kunnen worden gedetecteerd door ultraviolette sensoren.
- Bedrijfstemperatuur.
- Nauwkeurigheid.
- Gewicht.
- Bereikkracht.
Werkingsprincipe
Een ultraviolette sensor ontvangt één type energiesignaal en zendt een ander type signaal uit. Om deze outputstromen te observeren en te registreren, worden ze naar een elektriciteitsmeter gestuurd. Om grafieken en rapporten te maken, worden de meetwaarden overgebracht naar een analoog-naar-digitaalomzetter (ADC) en vervolgens naar een computer met software.
Gebruikt in de volgende apparaten:
- UV-fotobuizen zijn stralingsgevoelige sensoren die de UV-luchtbehandeling, UV-waterbehandeling en blootstelling aan de zon bewaken.
- Lichtsensoren - meet de intensiteit van de invallende straal.
- UV-spectrumsensoren zijn ladingsgekoppelde apparaten (CCD's) die worden gebruikt in laboratoriumbeeldvorming.
- UV-lichtdetectoren.
- UV kiemdodende detectoren.
- Fotostabiliteitssensoren.
4. Aanraaksensor
Dit is een andere grote groep apparaten. De classificatie van druksensoren wordt gebruikt om de externe parameters te beoordelen die verantwoordelijk zijn voor het verschijnen van aanvullende kenmerken onder invloed van een bepaald object of een bepaalde stof.
De aanraaksensor werkt als een variabele weerstand, afhankelijk van waar deze is aangesloten.
Aanraaksensor bestaat uit:
- Een volledig geleidend materiaal zoals koper.
- Geïsoleerd tussenmateriaal zoals schuim of plastic.
- Gedeeltelijk geleidend materiaal.
Tegelijkertijd is er geen strikte scheiding. De classificatie van druksensoren wordt bepaald door een specifieke sensor te selecteren, die de opkomende spanning binnen of buiten het onderzochte object evalueert.
Werkingsprincipe
Het gedeeltelijk geleidende materiaal werkt de stroom tegen. Het principe van de lineaire encoder is dat de stroomstroom als meer tegengesteld wordt beschouwd wanneer de lengte van het materiaal waardoor de stroom moet gaan langer is. Als gevolg hiervan verandert de weerstand van het materiaal door de positie te veranderen waarin het in contact komt met een volledig geleidend object.
Classificatie van automatiseringssensoren is volledig gebaseerd op het beschreven principe. Hier komen extra middelen bij kijken in de vorm van speciaal ontwikkelde software. Meestal wordt software geassocieerd met aanraaksensoren. Apparaten kunnen "laatste aanraking" onthouden wanneer de sensor is uitgeschakeld. Ze kunnen de "first touch" registreren zodra de sensor is geactiveerd en alle betekenissen begrijpen die ermee samenhangen. Deze actie is vergelijkbaar met het verplaatsen van een computermuis naar het andere uiteinde van de muismat om de cursor naar de andere kant van het scherm te verplaatsen.
5. Nabijheidssensor
In toenemende mate gebruiken moderne voertuigen deze technologie. De classificatie van elektrische sensoren met behulp van licht- en sensormodules wint aan populariteit bij autofabrikanten.
Nabijheidssensor detecteert de aanwezigheid van objecten die er bijna niet zijnaanspreekpunten. Omdat er geen contact is tussen de modules en het waargenomen object en er geen mechanische onderdelen zijn, hebben deze apparaten een lange levensduur en een hoge betrouwbaarheid.
Verschillende soorten naderingssensoren:
- Inductieve naderingssensoren.
- Capacitieve naderingssensoren.
- Ultrasone naderingssensoren.
- Foto-elektrische sensoren.
- Zaalsensoren.
Werkingsprincipe
De naderingssensor zendt een elektromagnetisch of elektrostatisch veld of een bundel elektromagnetische straling (zoals infrarood) uit en wacht op een responssignaal of veranderingen in het veld. Het object dat wordt gedetecteerd, staat bekend als het doelwit van de registratiemodule.
Classificatie van sensoren volgens het werkingsprincipe en het doel zal als volgt zijn:
- Inductieve apparaten: er is een oscillator aan de ingang die de verliesweerstand verandert naar de nabijheid van een elektrisch geleidend medium. Deze apparaten hebben de voorkeur voor metalen voorwerpen.
- Capacitieve naderingssensoren: deze zetten de verandering in elektrostatische capaciteit tussen de detectie-elektroden en aarde om. Dit gebeurt bij het naderen van een object in de buurt met een verandering in de oscillatiefrequentie. Om een object in de buurt te detecteren, wordt de oscillatiefrequentie omgezet in een gelijkspanning, die wordt vergeleken met een vooraf bepaalde drempel. Deze armaturen hebben de voorkeur voor plastic voorwerpen.
De classificatie van meetapparatuur en sensoren is niet beperkt tot de bovenstaande beschrijving en parameters. Met de komstnieuwe soorten meetinstrumenten, de totale groep groeit. Er zijn verschillende definities goedgekeurd om onderscheid te maken tussen sensoren en transducers. Sensoren kunnen worden gedefinieerd als een element dat energie waarneemt om een variant in dezelfde of een andere vorm van energie te produceren. De sensor zet de gemeten waarde om in het gewenste uitgangssignaal volgens het conversieprincipe.
Op basis van de ontvangen en gecreëerde signalen kan het principe worden onderverdeeld in de volgende groepen: elektrisch, mechanisch, thermisch, chemisch, stralend en magnetisch.
6. Ultrasone sensoren
De ultrasone sensor wordt gebruikt om de aanwezigheid van een object te detecteren. Dit wordt bereikt door ultrasone golven uit te zenden vanaf de kop van het apparaat en vervolgens het gereflecteerde ultrasone signaal van het overeenkomstige object te ontvangen. Dit helpt bij het detecteren van de positie, aanwezigheid en beweging van objecten.
Omdat ultrasone sensoren voor detectie meer afhankelijk zijn van geluid dan van licht, worden ze veel gebruikt bij het meten van waterniveaus, medische scanprocedures en in de auto-industrie. Ultrasone golven kunnen onzichtbare objecten zoals transparanten, glazen flessen, plastic flessen en glasplaten detecteren met hun reflecterende sensoren.
Werkingsprincipe
Classificatie van inductieve sensoren is gebaseerd op de omvang van hun gebruik. Hierbij is het belangrijk om rekening te houden met de fysische en chemische eigenschappen van objecten. De beweging van ultrasone golven verschilt afhankelijk van de vorm en het type medium. Ultrasone golven reizen bijvoorbeeld recht door een homogeen medium en worden gereflecteerd en teruggestuurd naar de grens tussen verschillende media. Het menselijk lichaam in de lucht veroorzaakt aanzienlijke reflectie en kan gemakkelijk worden gedetecteerd.
De technologie maakt gebruik van de volgende principes:
- Multioreflectie. Meervoudige reflectie vindt plaats wanneer golven meer dan één keer worden gereflecteerd tussen de sensor en het doel.
- Beperkingszone. De minimale detectieafstand en de maximale detectieafstand kunnen worden aangepast. Dit wordt de limietzone genoemd.
- Detectiezone. Dit is het interval tussen het oppervlak van de sensorkop en de minimale detectieafstand die wordt verkregen door de scanafstand aan te passen.
Apparaten die met deze technologie zijn uitgerust, kunnen verschillende soorten objecten scannen. Ultrasone bronnen worden actief gebruikt bij het maken van voertuigen.
