Sensör

En geniş tanımıyla sensör amacı ortamındaki olayları veya değişiklikleri tespit etmek ve bilgileri diğer elektronik cihazlara genellikle bir bilgisayar işlemcisine göndermek olan bir cihaz, modül, makine veya alt sistemdir.
Sensör her zaman diğer elektronik cihazlarla kullanılır.
Sensörler çoğu insanın hiç farkında olmadığı sayısız uygulamanın yanı sıra dokunmaya duyarlı asansör düğmeleri (dokunsal sensör) ve tabanına dokunulduğunda kararan veya parlaklaşan lambalar gibi gündelik nesnelerde kullanılır. Mikro makine ve kullanımı kolay mikrodenetleyici platformlardaki gelişmelerle sensörlerin kullanımı geleneksel sıcaklık, basınç veya debi ölçümü alanlarının örneğin MARG sensörleri gibi ötesine geçti. Ayrıca potansiyometre ve kuvvet algılama direnci gibi analog sensörler hala yaygın olarak kullanılır. Uygulamalar arasında imalat, makine, uçaklar ve havacılık, arabalar, tıp, robotik ve günlük yaşamımızdaki teknolojik araçlar vardır. Malzemelerin kimyasal ve fiziksel özelliklerini ölçen çok çeşitli başka sensörler de vardır. Birkaç örnek arasında kırılma indisi ölçen optik sensörler, sıvı viskozite ölçümü için titreşim sensörleri ve sıvıların pH'ını izlemek için elektro-kimyasal sensör bulunur.
Bir sensörün hassasiyeti ölçülen girdi miktarı değiştiğinde sensör çıktısının ne kadar değiştiğini gösterir. Örneğin bir termometredeki cıva, sıcaklık 1 C değiştiğinde 1 cm hareket ederse duyarlılık 1 cm/C'dir (doğrusal bir karakteristiğin varsayıldığı temelde eğimdir). Bazı sensörler de ölçtüğü şeyi etkileyebilir; örneğin sıcak bir sıvı kabına yerleştirilen bir oda sıcaklığı termometresi sıvı termometreyi ısıtırken sıvıyı soğutur. Sensörler genellikle ölçülen şey üzerinde küçük bir etkiye sahip olacak şekilde tasarlanır; sensörün küçültülmesi bunu genellikle iyileştirir ve başka yararlar sağlar.
Teknolojik ilerleme MEMS teknolojisini kullanan mikrosensörler olarak mikroskobik ölçekte daha fazla sensörün üretilmesine neden oldu. Çoğu durumda bir mikro sensör makroskobik yaklaşımlarla karşılaştırıldığında çok daha hızlı ve kısa ölçüm süresine ve daha yüksek hassasiyete ulaşır. Günümüz dünyasında hızlı, uygun fiyatlı ve güvenilir bilgiye yönelik artan talep nedeniyle, tek kullanımlık sensörler - kısa vadeli izleme veya tek seferlik ölçümler için düşük maliyetli ve kullanımı kolay cihazlar - son zamanlarda artan bir önem kazanmıştır. Bu sensör sınıfını kullanarak, kritik analitik bilgiler, yeniden kalibrasyona gerek kalmadan ve kontaminasyon konusunda endişelenmeden, herhangi bir yerde ve herhangi bir zamanda herkes tarafından elde edilebilir.
İnsanların çevrelerinde olup bitenleri duyu organlarıyla algılamasına benzer biçimde, makineler de sıcaklık, basınç, hız ve benzeri değerleri algılayıcıları vasıtasıyla algılarlar. Örneğin, bir sıcaklık algılayıcısı değişen ortam sıcaklığına bağlı olarak bacakları arasında elektrik potansiyel farkı (gerilim) oluşturur. Bu bilgi bir mikrodenetleyiciye aktarıldığında kapalı çevrim bir sıcaklık kontrol ünitesi elde edilir.
Sensör tipleri
Temel olarak iki tip sensör vardır, analog sensörler, dijital sensörler.
Analog sensörler
Algıladıkları fiziksel büyüklüğe orantılı olarak değişen bir akım veya gerilim çıktısı verirler. Bu tipte sensörleri dijital çalışan kontrol kartlarımıza bağlayabilmek için analog-dijital çeviriciler (Analog Digital Converter - ADC) kullanılır.
Örneğin: LM35 birçok projede kullanılan ısı sensörüdür.
Dijital sensörler
Genellikle I2C, SPI, OneWire vb bir haberleşme protokolü aracılığıyla bilgisayar (mikroişlemci) ile konuşurlar.
Bunun yanı sıra, çoğu analog sensör bir op-amp ile birlikte kullanılarak belirli bir seviye üzerinde lojik 1 (genellikle 5V veya 3.3V) çıkışı verecek şekilde kullanılabilir. Böylelikle analog çıkışlı sensörler, Raspberry Pi gibi ADCye sahip olmayan kontrolcüler ile kullanılabilir.
Ayrıca sensörler aktif sensör ve pasif sensör olarak da ikiye ayrılırlar. Aktif sensörler, kendi sinyallerini ürettikten sonra bu sinyalin ortamdaki değişimini kontrol ederek algılama işlemini gerçekleştirirler.
Ultrasonik ve kızılötesi sensörler bu gruba dahildir. Pasif sensörler ise ortamdan aldıkları sinyalleri kontrol ederek algılama işlemini gerçekleştirirler.
LDR (ışığa duyarlı direnç), NTC/PTC (ısıya duyarlı dirençler), fototransistör (ışığa duyarlı transistör) bu gruba örnek olarak gösterilebilirler.
Sensör Çeşitleri
Mekanik sensörler (Uzunluk, alan, miktar, kütlesel akış, kuvvet, tork, basınç, hız, ivme, pozisyon, ses dalga boyu ve yoğunluğu)
Termal sensörler (Isı akışı ve sıcaklık)
Elektriksel sensörler (Voltaj, akım, direnç, endüktans, kapasitans, dielektrik katsayısı, polarizasyon, elektrik alanı, frekans)
Manyetik sensörler (Alan yoğunluğu, akı yoğunluğu, manyetik an, geçirgenlik)
Işıma sensörleri (Yoğunluk, dalga boyu, polarizasyon, faz, yansıtma, gönderme)
Kimyasal sensörler (Yoğunlaşma, içerik, oksidasyon/redaksiyon, reaksiyon hızı, pH miktarı)
Mesafe sensörleri (Ultrasonik, PIR, Kapasitif, Endüktif, Kızılötesi Optik)
Kuvvet/Ağırlık/Basınç sensörleri
Eğim sensörleri (Flex, Lineer/Esnek Potansiyometre)
Manyetik sensörler (Hall effect, reed röle)
Sıcaklık/Nem/seviye sensörleri (NTC, PTC, Yağmur Sensörü)
Ses sensörleri (Dinamik/Kapasitif/Şeritli/Kristal/Karbon Tozlu Mikrofon)
Işık/renk sensörleri (LDR, RGB, UV, Fototransistör, Fotodiyot)
Algılayıcı tipleri
Algılayıcı; ısı, ışık, nem, ses, basınç, kuvvet, elektrik, uzaklık, ivme ve pH gibi fiziksel ya da kimyasal büyüklükleri elektrik sinyallerine çeviren düzeneklerin genel adıdır.
Pek çok tipte ışık algılayıcısı vardır. Foto direnç, foto diyod, foto transistör, fotosel bunlara örnek olarak verilebilir.
Kuvvet ölçümünde kullanılan algılayıcılara örnek olarak gerilim ölçer verilebilir. Kapasitif ve endüktif prensipte çalışan kuvvet ölçerler de vardır.
Isı algılayıcılarına örnek olarak ise ısıl ikili ve termistor verilebilir.
Örnekler
Sayısal fotoğraf makinesinde algılayıcılar
Fotoğraf makinesi, video kamera gibi sayısal (dijital) görüntüleme aygıtlarında, görüntü bilgilerini algılayan ve elektronik ortamda işlenebilir sinyallere dönüştüren temel öğedir.
Işığa duyarlı algılayıcılar bunlara bağlı olan mikroişlemci sayesinde, yakalanan görüntüyü sayısal ortama aktarır. Resim kalitesini belirleyen tek etmen kullanılan algılayıcı değildir. Optik sistem ve verinin firmware (donanım yazılımı) ile işlenme şekli de ayrı bir önem taşır.
Sayısal kameralarda başlıca iki tür algılayıcı kullanılır. Bunlardan biri CCD (İngilizce: Charge-coupled Device) algılayıcı, diğeri ise CMOS (İngilizce: Complementary Metal Oxide Semiconductor) algılayıcıdır. CMOS algılayıcılar pasif pikselli sensör ve aktif pikselli sensör olarak iki ana gruba ayrılır. Üç rengi tek pikselde yakalayabilen Foveon gibi şirketlerin üzerinde çalışmış olduğu algılayıcı türü de vardır.