در این مقاله قصد داریم شما را با انواع سنسورهایی که در صنعت با آن‌ها سروکار داریم، آشنا کنیم. سنسورها چشم و گوش یک سیستم کنترلی هستند. به طور کلی برای اینکه بتوان چیزی را کنترل کرد، باید نوع رفتار آن را شناخت. روال این است که مهندسین کنترل نوع سنسورها را مشخص و مشکلات آن‌ها را حل می‌کنند، و بالطبع بیشتر از دیگر گرایش‌ها با انواع سنسورها آشنایی دارند.
در این مقاله قصد داریم به دو دسته کلی از سنسورها بپردازیم: سنسورهای دیجیتالی که مقادیر روشن یا خاموش، و سنسورهای آنالوگ که طیفی از مقادیر را ارسال می‌کنند.
تصویر1: سنسورهای دیجیتال و آنالوگ
سنسورهای دیجیتالی
این نوع سنسورها متدوال‌ترین نوع در صنعت هستند. سنسور از نظر تئوری، به وسیله‌ای گفته می‌شود که یک یا چند بیت از اطلاعات را ارسال می‌کند.
تصویر 2: سنسور دیجیتالی
لیمیت سوئیچ
در ابتدا مکانیزم سنسورها ساده بود، به این صورت که وقتی لازم بود پس از انجام یک سری عملیات، دستگاه را متوقف کنند، یک کنتاکت به کنتاکت دیگری وصل می‌شد (مانند کلید) و عملیات متوقف می‌شد. در دستگاه‌های قدیمی برای اینکار، 110 ولت را در معرض تماس اپراتور قرار می‌دادند تا آن را لمس کند یا این ولتاژ را به بدنه دستگاه تزریق می‌کردند که روشی غیر اصولی و خطرناک بود.
تصویر 3: کنتاکت‌های مکانیکی قدیمی
بعدا این نوع کنتاکت‌ها تبدیل به سوئیچ شدند که با تغییر وضعیت اهرم متصل به آن، وضعیت کلید نیز تغییر می‌کرد. به این نوع سنسورها، لیمیت سوئیچ (Limit Switch) گفته و هنوز در صنعت نیز از آن‌ها استفاده می‌شود. موارد کاربرد این سنسورها در قسمت‌هایی از فرایند کنترلی است که دارای دو حالت باشند.
تصویر 4: مکانیزم Limit Switch
مثال‌هایی از حالت‌های دوگانه‌ای که لیمیت سوئیچ در آن کاربرد دارد:
- پر یا خالی
- خاموش یا روشن
- درست یا غلط و ... .
تصویر 5: مثالی از کاربرد سنسور در صنعت
همان‌طور که قبلا گفته شد، هنوز در صنعت از انواع سوئیچ‌های مکانیکی مختلف استفاده می‌شود. لیمیت سوئیچ‌ها (Limit Switch) به لطف ساختار زره مانندی که دارند در محیط‌های کثیف صنعتی قابل استفاده هستند. یکی از دلایلی که طی این سال‌ها باعث شده است از محبوبیت آن‌ها در صنعت کم نشود، قابلیت اتصال آن‌ها به سنسورهای مختلف زیادی است که در صنعت وجود دارد.
تصویر 6: Limit Switch
سنسورهای مجاورتی
سنسورهای مجاورتی با استفاده از میدان مغناطیسی، فلزات را در نزدیکی خود تشخیص می‌دهند. در بسیاری از محیط‌ها از این سنسور به جای Limit Switch برای تشخیص دادن استفاده می‌شود. اگر مایل به کسب اطلاعات بیشتر در مورد این نوع سنسورها هستید، می‌توانید مقاله "نحوه خواندن دیتاشیت سنسور مجاورتی سه‌سیمه" را مطالعه کنید.
تصویر 7: سنسور مجاورتی
سنسورهای نوری
سنسورهای نوری در مقایسه با سنسورهای مجاورتی محدوده بیشتری برای تشخیص دارند، اما نسبت به گرد و خاک و سایر مشکلات مکانیکی و محیطی حساس هستند، چون از نور برای تشخیص دادن استفاده می‌کنند.
تصویر 8: سنسور نوری
معمولا از این نوع سنسورها در جایی استفاده می‌شود که محل دقیق جسم مشخص نیست، ولی مطمئنیم که در مقابل سنسور قرار می‌گیرد، مانند نوار نقاله (Convoyer) که اجسام روی آن از جلوی سنسور نوری عبور می‌کنند ولی اهمیتی ندارد که این اجسام در کجای نوار نقاله گذاشته شده باشند و فقط عبور آن‌ها از جلوی سنسور نوری اهمیت دارد.
تصویر 9: یکی از کابردهای سنسور نوری در صنعت
برق‌یار مشاور شما در زمینه اتوماسیون صنعتی
سنسورهای مجاورتی خازنی
سنسورهای مجاورتی خازنی (Capacitive proximity sensors) مانند سنسورهای مجاورتی عمل می‌کنند ولی به جای حساسیت نسبت به فلز، به کلیه اجسام حساس هستند. این نوع سنسورها نسبت به آلودگی بسیار حساس هستند و با توجه به عملکرد آن‌ها، قابلیت اطمینان بالایی ندارند.
تصویر 10: سنسور مجاورتی خازنی
سنسورهای مجاورتی التراسونیک
سنسور مجاورتی التراسونیک با استفاده از امواج فرکانس بالا اجسام جامد را تشخیص می‌دهند ولی نسبت به شرایط محیطی و گرد و خاک حساس هستند. اغلب از این نوع سنسورها استفاده نمی‌شود ولی در بعضی از پروژه‌ها می‌توان مشکل تشخیص دادن را با این نوع سنسور حل کرد.
تصویر 11: سنسور التراسونیک
کنتاکت‌های کمکی رله‌ها
بر روی رله‌ها کنتاکت‌های کمکی وجود دارد و با استفاده از این کنتاکت‌ها می‌توان تشخیص داد که رله قطع یا وصل است. یعنی وسیله‌ای که رله را کنترل می‌کند، پس از قطع یا وصل کردن آن، با استفاده از سیگنالی که از طریق کنتاکت‌های کمکی برای ما ارسال می‌شود، تغییر وضعیت رله را تشخیص می‌دهیم.
تصویر 12: کنتاکت‌های کمکی
پوش باتن
پوش باتن (Push Button) نوعی سنسور است که فشار وارد آمده بر روی دکمه را تشخیص داده و سیگنالی را ارسال می‌کند.
تصویر 13: Push Button
در شکل زیر انواع سنسورهای دیجیتال را مشاهده می‌کنید.
تصویر 14: انواع سنسورهای دیجیتالی پرکاربرد در صنعت
سنسورهای آنالوگ
سنسورهای آنالوگ، سنسورهایی هستند که مقادیر متغیر فیزیکی را به سیگنال الکتریکی (ولتاژ یا جریان) تبدیل می‌کنند تا سیستم کنترلی توانایی درک آن را داشته باشند.
تصویر 15: سنسور آنالوگ
منظور از مقادیر فیزیکی، دما، فشار، رطوبت، فاصله و سرعت است. در شکل زیر دسته‌بندی سنسورها برای این مقادیر فیزیکی را می‌بینید. بعضی از سنسورها، چند مورد از این مقادیر را با هم اندازه‌گیری می‌کنند، مانند دما و رطوبت، فاصله، سرعت و ... .
تصویر 16: انواع سنسورهای آنالوگ
به عنوان مثال جهت اندازه‌گیری دما، هم از ترموکوپل استفاده می‌شود که سیگنال‌های ولتاژی در حد میلی ولت تولید می‌کند، و هم از RTD (Resistance Temperature Detectors) استفاده می‌شود که با تغییر مقاومت، دما را اعلام می‌کند.
تصویر 17: ترموکوپل
RTD ها به علت دقت بیشتر و سرعت اندازه‌گیری بالاتر، معمولا گزینه مناسب‌تری برای اندازه‌گیری دما هستند.
تصویر 18: سنسور RTD
خاصتا برای PLC، کارت‌هایی طراحی شده است که این دو نوع سنسور به وسیله آن به PLC متصل شوند. بقیه سیگنال‌های آنالوگ هم قبل از اتصال به سیستم کنترلی، در محل به سیگنالی قابل فهم برای سیستم کنترلی (ولتاژ یا جریان) تبدیل می‌شوند.
متداول‌ترین سیگنال استانداردی که امروزه در صنعت استفاده می‌شود، سیگنال جریانی 4 تا 20 میلی‌آمپر است؛ دلیل انتخاب این سیگنال به عنوان استاندارد، ایمن بودن آن در برابر نویز و سایر مشخصات سیستم است. همچنین کلیه سنسورهایی که در بالا به آن‌ها اشاره شد این نوع سیگنال را به عنوان خروجی تولید می‌کنند.
تصویر 19: اتصال ترموکوپل و RTD به PLC
ما در این مقاله تقریبا به کلیه سنسورهای اصلی که در سیستم‌های کنترلی در صنعت به کار برده می‌شود، اشاره کردیم. با استفاده از این سنسورها، کلیه وقایعی که در سیستم کنترلی رخ می‌دهد، مانند فشار دادن یک دکمه توسط اپراتور، ارتفاع مایع در یک مخزن، دمای مایع داخل مخزن و فشار آن را تشخیص داده و اندازه می‌گیریم.
تصویر 20: مثال دیگری از کاربرد سنسورها در صنعت
منبع:
realpars
دیدگاه خود را بنویسید