يقوم الجهاز بجمع المعلومات حول درجة الحرارة من المصدر وتحويلها إلى شكل يمكن فهمه من قبل الأجهزة الأخرى أو الأشخاص الآخرين.أفضل مثال على مستشعر درجة الحرارة هو مقياس الحرارة الزئبقي الزجاجي، الذي يتوسع وينكمش مع تغير درجة الحرارة.درجة الحرارة الخارجية هي مصدر قياس درجة الحرارة، وينظر الراصد إلى موضع الزئبق لقياس درجة الحرارة.هناك نوعان أساسيان من أجهزة استشعار درجة الحرارة:
· جهاز استشعار الاتصال
يتطلب هذا النوع من أجهزة الاستشعار اتصالاً جسديًا مباشرًا بالجسم أو الوسيط المستشعر.يمكنهم مراقبة درجة حرارة المواد الصلبة والسوائل والغازات على نطاق واسع من درجات الحرارة.
· جهاز استشعار عدم الاتصال
لا يتطلب هذا النوع من أجهزة الاستشعار أي اتصال جسدي مع الكائن أو الوسيط الذي يتم اكتشافه.وهي تراقب المواد الصلبة والسوائل غير العاكسة، ولكنها عديمة الفائدة ضد الغازات بسبب شفافيتها الطبيعية.تقوم هذه المستشعرات بقياس درجة الحرارة باستخدام قانون بلانك.ويتناول القانون الحرارة المنبعثة من مصدر حراري لقياس درجة الحرارة.
مبادئ العمل وأمثلة على أنواع مختلفة منأجهزة استشعار درجة الحرارة:
(ط) المزدوجات الحرارية - تتكون من سلكين (كل منهما مصنوع من سبيكة أو معدن موحد مختلف) يشكلان وصلة قياس عن طريق وصلة في أحد طرفيها تكون مفتوحة للعنصر قيد الاختبار.ويتم توصيل الطرف الآخر من السلك بجهاز القياس، حيث يتم تشكيل الوصلة المرجعية.وبما أن درجة حرارة العقدتين مختلفة، فإن التيار يتدفق عبر الدائرة ويتم قياس الميلي فولت الناتج لتحديد درجة حرارة العقدة.
(2) أجهزة كشف درجة الحرارة المقاومة (RTDS) - وهي مقاومات حرارية يتم تصنيعها لتغيير المقاومة مع تغير درجة الحرارة، وهي أكثر تكلفة من أي معدات أخرى للكشف عن درجة الحرارة.
(ثالثًا)الثرمستورات- هي نوع آخر من المقاومة حيث تكون التغيرات الكبيرة في المقاومة متناسبة أو عكسية مع التغيرات الصغيرة في درجة الحرارة.
(2) مستشعر الأشعة تحت الحمراء
يقوم الجهاز بإصدار أو اكتشاف الأشعة تحت الحمراء لاستشعار مراحل معينة في البيئة.بشكل عام، ينبعث الإشعاع الحراري من جميع الأجسام الموجودة في طيف الأشعة تحت الحمراء، وتقوم أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء بالكشف عن هذا الإشعاع غير المرئي بالعين البشرية.
· مزايا
سهل التوصيل، متوفر في السوق.
· سلبيات
الانزعاج من الضوضاء المحيطة، مثل الإشعاع والضوء المحيط وما إلى ذلك.
كيف تعمل:
الفكرة الأساسية هي استخدام الثنائيات الباعثة للضوء بالأشعة تحت الحمراء لإصدار ضوء الأشعة تحت الحمراء إلى الأشياء.وسيتم استخدام صمام ثنائي آخر للأشعة تحت الحمراء من نفس النوع للكشف عن الموجات المنعكسة عن الأجسام.
عندما يتم تشعيع مستقبل الأشعة تحت الحمراء بواسطة ضوء الأشعة تحت الحمراء، يحدث فرق الجهد على السلك.نظرًا لأن الجهد المتولد صغير ويصعب اكتشافه، يتم استخدام مضخم تشغيلي (op amp) للكشف بدقة عن الفولتية المنخفضة.
(3) مستشعر الأشعة فوق البنفسجية
تقيس هذه المستشعرات شدة أو قوة الضوء فوق البنفسجي الساقط.هذا الإشعاع الكهرومغناطيسي له طول موجي أطول من الأشعة السينية، لكنه لا يزال أقصر من الضوء المرئي.يتم استخدام مادة نشطة تسمى الماس متعدد البلورات للاستشعار الموثوق للأشعة فوق البنفسجية، والذي يمكنه اكتشاف التعرض البيئي للأشعة فوق البنفسجية.
معايير اختيار أجهزة الاستشعار للأشعة فوق البنفسجية
· نطاق الطول الموجي الذي يمكن اكتشافه بواسطة مستشعر الأشعة فوق البنفسجية (نانومتر)
· درجة حرارة التشغيل
· دقة
· وزن
· نطاق القوة
كيف تعمل:
تستقبل أجهزة استشعار الأشعة فوق البنفسجية نوعًا واحدًا من إشارات الطاقة وتنقل نوعًا مختلفًا من إشارات الطاقة.
ومن أجل مراقبة وتسجيل إشارات الخرج هذه، يتم توجيهها إلى عداد كهربائي.لإنشاء رسومات وتقارير، يتم إرسال إشارة الإخراج إلى محول تناظري إلى رقمي (ADC) ثم إلى جهاز كمبيوتر عبر البرنامج.
التطبيقات:
· قياس الجزء من طيف الأشعة فوق البنفسجية الذي يسبب حروق الشمس للجلد
· مقابل
· السيارات
· علم الروبوتات
· معالجة المذيبات وعملية الصباغة لصناعة الطباعة والصباغة
الصناعة الكيميائية لإنتاج وتخزين ونقل المواد الكيميائية
(4) مستشعر اللمس
يعمل مستشعر اللمس كمقاوم متغير اعتمادًا على موضع اللمس.رسم تخطيطي لمستشعر اللمس يعمل كمقاوم متغير.
يتكون مستشعر اللمس من المكونات التالية:
· مادة موصلة بالكامل، مثل النحاس
· المواد العازلة مثل الفوم أو البلاستيك
· جزء من مادة موصلة
المبدأ والعمل:
بعض المواد الموصلة تعارض تدفق التيار.المبدأ الرئيسي لأجهزة استشعار الموضع الخطي هو أنه كلما زاد طول المادة التي يجب أن يمر التيار من خلالها، كلما انعكس تدفق التيار.ونتيجة لذلك، تتغير مقاومة المادة عن طريق تغيير موضع تلامسها مع مادة موصلة بالكامل.
عادة، يتم توصيل البرنامج بجهاز استشعار اللمس.في هذه الحالة، يتم توفير الذاكرة عن طريق البرنامج.عندما يتم إيقاف تشغيل أجهزة الاستشعار، يمكنهم تذكر "موقع آخر جهة اتصال".بمجرد تنشيط المستشعر، يمكنهم تذكر "موضع الاتصال الأول" وفهم جميع القيم المرتبطة به.يشبه هذا الإجراء تحريك الماوس ووضعه على الطرف الآخر من لوحة الماوس لتحريك المؤشر إلى أقصى نهاية الشاشة.
يتقدم
تعتبر أجهزة الاستشعار التي تعمل باللمس فعالة من حيث التكلفة ومتينة، ويتم استخدامها على نطاق واسع
الأعمال – الرعاية الصحية والمبيعات واللياقة البدنية والألعاب
· الأجهزة - فرن، غسالة / مجفف، غسالة صحون، ثلاجة
النقل – تحكم مبسط بين تصنيع قمرة القيادة ومصنعي المركبات
· مستشعر مستوى السائل
الأتمتة الصناعية – استشعار الموقع والمستوى، والتحكم اليدوي باللمس في تطبيقات الأتمتة
الإلكترونيات الاستهلاكية - توفير مستويات جديدة من الإحساس والتحكم في مجموعة متنوعة من المنتجات الاستهلاكية
(5)مستشعر القرب
تكتشف مستشعرات القرب وجود كائنات لا تحتوي على أي نقاط اتصال تقريبًا.نظرًا لعدم وجود اتصال بين المستشعر والجسم الذي يتم قياسه، وبسبب عدم وجود أجزاء ميكانيكية، فإن هذه المستشعرات تتمتع بعمر خدمة طويل وموثوقية عالية.الأنواع المختلفة من مستشعرات القرب هي مستشعرات القرب الاستقرائي، وأجهزة استشعار القرب السعوية، وأجهزة استشعار القرب بالموجات فوق الصوتية، وأجهزة الاستشعار الكهروضوئية، وأجهزة استشعار تأثير هول، وما إلى ذلك.
كيف تعمل:
يصدر مستشعر القرب مجالًا كهرومغناطيسيًا أو إلكتروستاتيكيًا أو شعاعًا من الإشعاع الكهرومغناطيسي (مثل الأشعة تحت الحمراء) وينتظر إشارة عودة أو تغيير في المجال، ويسمى الكائن الذي يتم استشعاره هدف مستشعر القرب.
مستشعرات القرب الاستقرائي – تحتوي على مذبذب كمدخل يغير مقاومة الفقد عن طريق الاقتراب من وسط التوصيل.هذه المجسات هي الأهداف المعدنية المفضلة.
مستشعرات القرب السعوية – تقوم بتحويل التغيرات في السعة الكهروستاتيكية على جانبي قطب الكاشف والقطب المؤرض.يحدث هذا عن طريق الاقتراب من الأجسام القريبة مع تغير في تردد التذبذب.لاكتشاف الأهداف القريبة، يتم تحويل تردد التذبذب إلى جهد تيار مستمر ومقارنته بعتبة محددة مسبقًا.هذه المجسات هي الخيار الأول للأهداف البلاستيكية.
يتقدم
· يستخدم في هندسة الأتمتة لتحديد حالة تشغيل معدات هندسة العمليات وأنظمة الإنتاج ومعدات الأتمتة
· يستخدم في النافذة لتفعيل التنبيه عند فتح النافذة
· يستخدم لمراقبة الاهتزاز الميكانيكي لحساب فرق المسافة بين العمود والمحمل الداعم
وقت النشر: 03 يوليو 2023