مقاله سنسورها وکاربرد آنها
فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:87
فهرست مطالب:
تعریف سنسور 1
فصل 1 سنسورهای اثر هال
1-1 مقدمه 8
1-2 ویژگی های عمومی 8
1-3 تاریخچه 9
1-4 تئوری اثر هال 10
1-5 اساس سنسورهای اثرهال 12
1-6 سیستم های مغناطیسی 15
1-7 کاربردهای اثر هال 21
فصل2 سنسورهای دما
2-1 مقدمه 27
2-2 ترانسدیوسرهای دمای مقاومتی 30
2-3 ترموکوپل 39
2-4 سنسورهای دما از نوعی بی متال 44
2-5 سنسورهای اتصال p-n45
2-6 سنسورهای دما از نوع کریستال مایع 47
2-7 انتشار مادون قرمز و گرماسنجی 50
2-8 گیجهای فلوی حرارتی 52
فصل3 سنسورهای فشار
3-1 مقدمه 55
3-2 سنسورهای فشار ارتجاعی 59
3-3 سنسورهای فشار خازنی 71
3-4 سوییچ های فشار 77
3-5 ملاحظات جانبی در خصوص سنسورهای فشار 79
منابع ومآخذ 87
چکیده:
سنسورها از نظر کیفی مرحله ی جدیدی را در استفاده ی هرچه بیشتر ازهمه امکاناتی که توسط علم میکرو الکترونیک به وجود آمده است، به ویژه در زمینه پردازش اطلاعات عرضه می کنند. سنسورها رابط بین کنترل الکترونیکی از یک طرف ومحیط ،عملیات،رشته ی کارها یا ماشین از طرف دیگر هستند..همچنین از آنجاییکه سنسورها وسیله ی اساسی برای بدست آوردن همه اطلاعات لازم در رابطه با وضعیت های مختلف عملیات ومحیط هستند ، بنابراین آنها در امکانات کاملا جدیدی را به روی اتوماسیون ، طیفی از عملیات در صنعت،منزل ،کارخانه، کاربردهای طبی وسایر بخش ها می گشایند . برای مثال کارخانه های تماما اتوماتیک و مجتمع آینده تنها می تواند به کمک سنسورها تحقق یابد.
درابتدای مقاله سعی شده است که تعریفی ازسنسور رابیان کنیم وهمچنین با بحث انواع کمیتهایی که با سنسور میتوان آنها را شناسایی یا اندازه گرفت ومکانیزم کار سنسورها موضوع را پی میگیریم.
سپس به بررسی سنسورهای اثرهال، دما وفشار درسه فصل مختلف می پردازیم.دراین فصول با مکانیزم وسیستم درون این سنسورها آشنایی کامل پیدا می کنیم.
تعریف عبارت سنسور
امروزه کلمه سنسور به هیچ وجه از مفاهیمی از قبیل میکروپرسسور ، ترانسپیوتر، انواع مختلف حافظه و سایر عناصر الکترونیکی به عنوان یکی از لغات وابسته به دنیای نوآوری های تکنولوژیکی اهمیت کمتری را ندارد . با وجود این سنسور هنوز هم فاقد یک تعریف دقیق است همچنانکه عبارتی از قبیل پروب ، بعدسنج، پیک آپ یا ترنسدیوسر ، مدتها چنین بوده اند. کوشش های زیادی به عمل آمده است تا این اکثریت تعاریف را محدود نماید.
کلمه سنسور یک عبارت تخصصی است که از کلمه لاتین sensorium، به معنی توانائی حس کردن یا sensus ، به معنی حس برگرفته شده است . پس از آشنائی با منشاء مفهوم سنسور ، تشابه بین سنسورهای تکنیکی و اندام های حس انسانی بیشتر قابل درک می باشد. شکل 1-2 این تشابه را نشان می دهد . با وجود این ایده سنسور فراتر از این تشابه حرکت نموده و یک کلمه مترادف همه جانبه برای احساس کردن ، تبدیل و ثبت مقادیر اندازه گیری شده به حساب می آید .
شکل1 مقایسه واضحی بین اندام های حسی که اجازه می دهد انسان ها محیط اطراف خودشان را استنباط کنند و سنسورهائی که توسط تکنولوژی تولید شده است وجود دارد . هر چند اختلاف های زیادی دیده می شود ، اغلب شباهت های قابل ملاحظه ای نیز وجود دارد . آنچه که برای هر دو مورد مشترک است عبارت از اینستکه سنسور یا اندام حسی اغلب چیز زیادی برای ارائه به ما ندارد . این سیستم هوشیار است که اطلاعات را می آفریند .
پیش از اینکه ما بحث خودمان راجع به سنسورها را پی بگیریم احتیاج داریم این عبارت را تعریف علمی ترکنیم . یک سنسور هر کمیت فیزیکی معین را که باید اندازه گیری شود به شکل یک کمیت الکتریکی تبدیل می کند ( تغییر می دهد ) که می تواند پردازش شود یا بصورت الکترونیکی انتقال داده شود .
بعدهای فیزیکی را می توان براساس دیافراگم شکل 2 طبقه بندی کرد . جدول 1 مثال هائی از بعدهای فیزیکی را که سنسورها می توانند اندازه گیری کنند نشان می دهد .
شکل 2 کمیت های فیزیکی که توسط یک سنسور به سیگنال های الکتریکی تبدیل می شوند .
می توان سنسور را به یک زیر بخش عنصر حس کننده تفکیک کرد که ، به عنوان نمونه ، فشار را به صورت انحراف یک غشاء نیمه هادی ، یا تغییری در شاخص انکسار را به صورت کاهشی در شدت نور در یک فیبر نوری ثبت میکند ؛ بعلاوه یک عنصر تغییر دهنده یا مبدل داریم که انحراف غشاء نیمه هادی، که در آن مقاومت ها به شکل پل ساخته شده اند ، را به صورت یک ولتاژ الکتریکی تبدیل می نماید یا تغییری در شدت نور را با استفاده از یک پروسه تبدیل نوری الکترونی به صورت یک سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. یک سنسور می تواند به تنهائی از یک عنصر مبدل نیز تشکیل شود ( برای مثال ، سنسورهای پیزو الکترونیکی ، سنسورهای نوری ).
جدول 1 کمیت های قابل اندازه گیری با سنسور
ابعاد مکانیکی اجسام جامد
فاصله شتاب کشسانی چگالی ضخامت گشتاور سرعت چرخش فشار قطر شکل پرشدگی سطح سرعت وزن توان طول ارتفاع سختی جرم جهت عبور
ابعاد مکانیکی مایعات و گازها
چگالی فشار ویسکوزیته حجم سرعت عبور سیال عبور سیال و غیره
ابعاد حرارتی
درجه حرارت جریان گرما تشعشع حرارتی
تشعشع نوری
شدت نور طول موج پلاریزاسیون انعکاس رنگ و غیره
ابعاد اکوستیکی
صدا فشار سرعت انتشار جذب شدت فرکانس صوت وغیره
تشعشع هسته ای
انرژی تابنده درجه بونیزاسیون شارتابنده و غیره
سیگنال های شیمیایی
مقدار PH غلظت نوع مولکول یا یون اندازه و شکل ذره سرعت عکس العمل رطوبت و غیره
سیگنال های مغناطیسی و الکتریکی
اندوکتانس ظرفیت مقاومت فرکانس فاز جریان ولتاژ پرمیتویته شدت میدان مغناطیسی
ابعاد مهم دیگر
تعداد عرض پالس زمان و غیره
مرحله آماده سازی سیگنال به عنوان مثال شامل تقویت کردن ، فیلتر سازی ، تبدیل آنالوگ به دیجیتال یا مدارات تصحیح ساده می باشد . مدارات الکترونیکی اجرا کننده مراحل آماده سازی سیگنال می تواند یا با سنسور بطور یکجا ساخته شوند یا از نظر مکانی از آن جدا باشند .
یک سنسور خوب باید مشخصات زیر را داشته باشد :
- حساسیت کافی
- درجه بالای دقت و قابلیت تولید دوباره خوب
- درجه بالای خطی بودن
- گستره دینامیکی خوب
- عدم حساسیت به تداخل و تاثیرات محیطی
- درجه بالای پایداری و قابلیت اطمینان
- امید به زندگی طولانی و جایگزینی بدون مشکل
ترکیب سنسور و الکترونیک سنسور نیز منجر به ویژگی های خاصی می شود ، از جمله عبارتند از :
- سیگنال خروجی بدون نویز
- سیگنال خروجی سازگار با باس
- احتیاج به توان پائین
دراین مقاله سعی شده است که سنسورهای زیر مورد بررسی قرار گرفته می شود:
1-سنسورهای اثرهال
2-سنسورهای دما
3-سنسورهای فشار
