کاربرد سنسور در اتوماسیون صنعتی

تعریف سنسور و کاربردهای آنتعریف سنسوردر واقع معنی sensor، حس‌کننده است. حسگر یا سنسور، المانی است که کمیت‌های فیزیکی مانند فشار، حرارت، رطوبت، دما و غیره به کمیت‌های پیوسته و گسسته به صورت آنالوگ و دیجیتال تبدیل می‌کند. خروجی سنسور درواقع یک سیگنال کنترلی است. سنسورها بر اساس وظیفه‌ای که به آن‌ها اختصاص داده شده، اطلاعات را به سیستم کنترل‌کننده می‌فرستند و سیستم طبق برنامه تعریف شده عمل می‌کند. برای خواندن مقاله کامل اینجا کلیک کنید.فروش انواع سنسورهای صنعتیتمامی سنسورهای مورد استفاده در اتوماسیون صنعتی را می‌توانید از طریق واحد فروش نیک صنعت با بهترین قیمت و با ضمانت اصل بودن کالا تهیه کنید. تنوع بالای سنسورها و تعداد زیاد تولیدکنندگان،‌ممکن است انتخاب را برای خریداران سخت کنند. شما می توانید از طریق تیم فروش حرفه‌ای و متخصص نیک صنعت بهترین مشاوره پیش از خرید را دریافت کنید و بر اساس نیاز خود بهترین سنسور را تهیه کنید. برای دریافت استعلام قیمت سنسورها روی عکس پایین کلیک کنید.انواع سنسورهای صنعتیدر ادامه به تعریف انواع حسگرهای صنعتی می‌پردازیم و کاربرد هرکدام را توضیح می‌دهیم.سنسورهای تماسی Contactحسگرهای تماسی در اتصالات مختلف محرک‌ها کاربرد دارند و دو نوع هستند:سنسورهای تشخیص تماسسنسورهای نیرو-فشارسنسور بدون تماس(Non contact) یا مجاورتی (Proximity sensor)سنسورهای بدون تماس، همانگونه که از اسم آن پیداست با فاصله از جسم و بدون هیچ اتصالی به آن عمل می‌‌کنند. این حسگرها ساختمان پیچیده‌تری نسبت به حسگرهای تماسی دارند. از جمله مزایای حسگرهای بدون تماس دقت، سرعت بالا، طول عمر زیاد، عدم نیاز به نیرو و فشار است.سنسورها را می‌توان از نظر نوع سیگنال خروجی، نوع عملکرد و تکنولوژی استفاده شده برای آن‌، نوع پارامترهای فیزیکی که اندازه‌گیری می‌کنند، منبع توان، نوع ساختمان و محل نصب طبقه‌بندی کرد.انواع سنسورها از نظر خروجیسیگنال گسسته یا دیجیتالسیگنال پیوسته یا آنالوگسنسور خروجی تحت شبکه‌های صنعتیسیگنال گسسته قطار پالسخروجی آنالوگاین سنسورها در خروجی خود یک سیگنال آنالوگ دارند. برای اندازه‌گیری پارامترهای فیزیکی مانند دما، فشار، سرعت و غیره استفاده می‌شوند. با این سنسورها هر پارامتری که اندازه‌گیری می‌شود به یک سیگنال از نوع ولتاژی یا جریانی متصل می‌شود که با دریافت این سیگنال مقدار کمیت مورد نظر مشخص می‌شود. استداندارد این سیگنال‌ها در محدوده های 20+ ~ 20- میلی‌آمپر (20~4) یا 10+ ~ 10- ولت (10 ~ 0) است. لازم به ذکر است که خروجی آنالوگ دیگری غیر خطی است و نیاز به درایور یا ترنسمیتر یا ترنسدیوسر دارد.خروجی دیجیتالمنظور از سیگنال دیجیتال، سیگنالی در دو حالت مثل صفر و یک، خاموش و روشن، درست و غلط است. سنسورهای دیجیتال دارای دو نوع خروجی NPN و PNP هستند. اهمیت دانستن نوع خروجی سنسورها به دلیل رعایت انطباق این خروجی‌ها با ورودی‌های سیستم کنترل است که کاربرد فراوانی در اتوماسیون صنعتی دارد.ساده‌ترین راه برای تشخیص نوع خروجی سنسور مراجعه به برچسب سنسور است. در صورت نبودن برچسب از طریق رنگ سیم‌های آن شناسایی می‌شود. سنسورهای سه سیمه با رنگ استاندار تولید می‌شوند. البته لازم به ذکر است که دو دسته رنگ وجود دارد:قهوه ‌ای (درگذشته سیم قرمز): V+آبی (درگذشته سیم سیاه): V-در گذشته سه رنگ قرمز، سیاه و سفید ولی امروزه قهوه‌ای، آبی، سیاه استاندارد خروجی سنسورها هستند.سنسور خروجی تحت شبکه‌های صنعتیسیگنال خروجی این سنسورها با توجه به استاندارد‌های شبکه‌های صنعتی مانند RS-485 ،RS-422-A ،RS-232-C یا جهت Fieldbus مانند profibus، Modbus و غیرهدر نظر گرفته شده‌اند.سیگنال گسسته قطار پالسسنسورهایی که سیگنال خروجی آن‌ها پالس هستند، مانند سنسورهایی که میزان چرخش یا طول را اندازه‌گیری می‌کنند معمولا از طریق رابط به plc وصل می‌شود. باید به این نکته توجه کرد که پی ال سی باید دارای شمارنده نرم افزاری و سخت افزاری باشد.سنسورها بر اساس پارامتر اندازه‌گیریهمانطورکه قبلا به آن اشاره کردیم برای اندازه‌گیری پارامترهای فیزیکی از سنسور فشار، سنسور دما، سنسور رطوبت، سنسور جریان، سنسور ولتاژ، سنسور رنگ، سنسور موقعیت و سنسور نور استفاده می‌شود.سنسورها بر اساس عملکردسنسورهایی که بر اساس عملکرد دسته بندی شده‌اند شامل: سنسور جریانی، سنسور ولتاژی، سنسور حرارتی، سنسور مقاومتی، سنسور خازنی، سنسور شیمیایی، سنسور نوری، سنسور مغناطیسی هستند.انواع سنسورها از نظر توابع خروجیدو سیمه DCدوسیمه ACسه سیمه PNPسه سیمه NPNچهار سیمه PNPچهار سیمه NPNسنسورهای پرکاربرد در اتوماسیون صنعتیسنسور القاییسنسوری بدون تماس است که در مقابل فلزات عکس العمل نشان می‌دهد و می‌تواند بخش فلزی را شناسایی کند و اطلاعات را به المان‌های الکتریکی مانند شیرهای برقی و رله‌ها بفرستند. اجزای تشکیل دهنده سنسور القایی یک نوسان ساز، یک تقویت کننده و قسمت خروجی هستند.سنسور مغناطیسیسنسور مغناطیسی سنسوری است که بر اساس میدان مغناطیسی دائمی یا الکتریکی کار می‌کند و به اجسام آهنربایی عکس العمل نشان می‌دهد.سنسور آلتراسونیکسنسور آلتراسونیک (Ultrasonic sensor) یکی از انواع سنسورهای بدون تماس است. ساختار آن از یک منبع ارسال‌کننده صوت و یک گیرنده تشکیل شده است؛ در نتیجه این سنسور حساس به امواج صوتی است. سنسورهای التراسونیک شامل سه دسته (Reflex ،Diffuse ،Thru-Beam) است. مدل Diffuse حالت استاندارد سنسور است.در واقع امواج آلتراسونیک امواج مکانیکی هستند که فرکانس آن‌ها بالاتر از حد شنوایی انسان است. اساس کار سنسورهای صوتی بر پایه ایجاد، ارسال و سپس دریافت انعکاس امواج صوتی است. با ارسال امواج و برخورد و انعکاس آن از مانع و سپس با توجه به کیفیت امواج بازتاب شده و زمان برگشت به اطلاعاتی همچون فاصله تا مانع، نوع مانع، سرعت مانع می‌رسیم. به این نکته باید توجه داشته باشیم که هر ماده‌ای به یک کیفیت خاص، امواج آلتراسونیک را از خود عبور داده و مقداری از آن را بازتاب می‌دهد.کاربرد این سنسورها با توجه به تعریف آن در مدل‌های دیجیتال و آنالوگ برای تشخیص جابجایی، وجود یا عدم وجود جسم، شمارش، اندازه‌گیری فاصله، کنترل سطح در مخازن و غیره است. از مزایای این سنسورها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:دقت و سرعت بالاعدم تماس با جسم، نداشتن سایشهزینه تعمیر و نگهداری پایینقیمت مناسبسنسور خازنییکی از انواع سنسورهای بدون تماس است که برای اجسام فلزی و غیرفلزی به کار می‌رود. اساس کار این سنسور بر پایه تغییرات ظرفیت خازنی است که در یک مدار نوسان ساز RC قرار گرفته است. سنسور خازنی دارای فاصله سوئیچ کمتری نسبت به سنسورهای القایی است. از خصوصیات این سنسور میتوان به حساسیت و پهنای باند بالا، کم حجم بودن و سادگی در نصب اشاره کرد. از جمله کاربردهای این سنسور کنترل سطح، کنترل مایعات داخل بطری و عمل شمارش اجسام اشاره کرد.سنسور فوتوالکتریکاین سنسور با استفاده از پرتوی نور برای تشخیص موقعیت استفاده می‌شود. به این صورت است که این پرتو توسط شیء منعکس یا قطع شده است.کاربرد این سنسورها شامل: سنجش ارتفاع، تشخیص اجسام، عمل شمارش به صورت تک‌سنسوری و دوسنسوری اشاره کرد.سنسور نوریاز سنسورهای نوری برای تشخیص تمام اجسام استفاده می‌شود. انواع سنسورهای نوری عبارتند از: سنسورهای مادون قرمز یک طرفه، دو طرفه، رفلکتوری، فیبر نوری.سنسور فشارسنسور فشار یا ترانسمیتر فشار به منظور اندازه‌گیری فشار در سطح، فشار گازها یا مایعات مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع سنسور معمولا به صورت مبدل کار می‌کند و سیگنالی تابع اثر فشار تولید می‌کند. به این منظور می‌توان سیگنال الکتریکی در نظر گرفت. سنسورهای فشار می‌توانند به طور غیر مستقیم برای اندازه گیری سایر متغییرها استفاده شوند.سنسور دماسنسوری است که دما یا گرما را اندازه‌گیری و آشکارسازی می‌کند. سنسورهای دما در انواع مختلفی وجود دارند: از قطعات ترموستاتیک ساده خاموش و روشن یک آب‌گرم‌کن ساده خانگی گرفته تا نیمه‌ هادی‌‌های بسیار حساس که فرایند کوره‌های یک کارخانه را کنترل می‌کنند.انواع سنسور دماسنسورهای تماسی: این نوع سنسورهای دما باید با جسم مورد نظر، که قرار است دمای آن اندازه‌گیری شود، تماس فیزیکی مستقیم داشته باشند. سنسورهای غیر تماسی: در این سنسورها از همرفت و تابش برای تغییرات دما استفاده می‌شود. سنسورهای غیر تماسی را می‌توان برای آشکارسازی مایعات و گازهایی به کار برد که هنگام تغییر دما (گرم یا سرد شدن) انرژی تابشی ساطع می‌کنند.ترموکوپلترموکوپل (Thermocouple) پر استفاده‌ترین سنسور دما است. ترموکوپل‌ها به دلیل سادگی استفاده و سرعت پاسخ‌شان به تغییرات دما (به دلیل اندازه کوچکی که دارند)، سنسورهای پرکاربرد و مفیدی هستند. اصول عملکرد یک ترموکوپل بسیار ساده و پایه‌ای است. وقتی دو اتصال دو فلز غیرمشابه مانند مس و کنستانتان در یکدیگر ذوب شوند، یک اثر ترموالکتریک تولید می‌شود که اختلاف‌ پتانسیل ثابت در حد چند میلی‌ولت بین آن‌ها نتیجه خواهد داد. اختلاف ولتاژ بین دو اتصال «اثر سیبک» Seebeck effect) (نامیده می‌شود. در این حالت، یک نیروی محرکه الکتریکی تولید می‌شود. درنتیجه، ولتاژ خروجی یک ترموکوپل تابعی از تغییرات دما است.سنسور PT100سنسورهای PT100 پر استفاده‌ترین مدل از خانواده سنسورهای مقاومتی پلاتینیومی است که با نام RTD شناخته می شوند. ساختار PT100 با ترموکوپل کاملا متفاوت بوده و دقت کنید که اشتباه نگیرید. دلیل اشتباه گرفتن بعضی از افراد به این خاطر است که کارایی این دو شبیه بهم است ولی تفاوت اصلی در طرز کار این دوسنسور حرارتی نهفته است. حروف PT به این دلیل نام گذاری شده است که از پلاتیوم ) با نام اختصاری PT در جدول تناسبی) است. عدد 100 هم نشان دهنده این موضوع که در صفر درجه سانتی گراد 100 اهم مقاومت دارد. PT1000 یعنی در دمای صفر درجه 1000 اهم مقاومت دارد. این سنسورها معمولا در دمای 400 تا 600 و 800 مورد استفاده قرار میگیرند. چرا که دارای دقت دمایی بسیار بالایی هستند.