جدول المحتويات
تحديد أجهزة الاستشعار
المستشعر أو المستشعر أو المستشعر كلها أسماء للأجهزة التي نجدها في جميع أنحاء العالم اليوم، سواء في المنزل أو في المكتب، وهي تجعل حياتنا أسهل بطريقة لم نشهدها من قبل، حيث يمكن العثور على المستشعرات فيك. ضعها وبدون تدخلك لتشغيل الأنوار وضبط درجة حرارة الغرفة، واكتشاف حريق، وفتح باب الجراج أو باب مركز التسوق والعديد من المهام الأخرى.
يمكن تعريف المستشعر على أنه جهاز أو وحدة تساعد في اكتشاف التغييرات في الكمية المادية مثل الضغط أو القوة أو الكمية الكهربائية مثل التيار أو أي شكل آخر من أشكال الطاقة. بعد ملاحظة التغييرات، يرسل المستشعر الإدخال المكتشف إلى B متحكم دقيق أو معالج دقيق، وبناءً على هذه المدخلات، يولد المستشعر إشارة خرج قابلة للقراءة يمكن أن تكون إما بصرية أو كهربائية أو أي شكل موجي يقابل التغيير في إشارة الدخل.
وفي أي نظام قياس، تلعب المستشعرات دورًا كبيرًا، وفي الواقع، تعد المستشعرات هي المكون الأول في مخطط كتلة نظام القياس الذي يتلامس مباشرة مع المتغيرات لإنتاج مخرجات صالحة للقراء.
على سبيل المثال، يتكون نظام التحكم التلقائي في الطيران من عدة أجهزة استشعار لمختلف المهام مثل التحكم في السرعة والتحكم في الارتفاع وتتبع الموقع وحالة الباب واكتشاف العوائق ومستوى الوقود والقدرة على المناورة وغير ذلك الكثير. يأخذ البيانات من كل هذه المستشعرات ويعالجها من خلال مقارنتها بقيم محددة مسبقًا.
ثم يتحكم الكمبيوتر في الأجزاء المختلفة مثل المحركات واللوحات والدفات والمشغلات وما إلى ذلك التي تساهم في الإبحار السلس. يتيح الجمع بين أجهزة الاستشعار وأجهزة الكمبيوتر والميكانيكا للطائرة العمل في وضع الطيار الآلي.
المستشعر هنا هو الذي يوفر المدخلات للحاسوب، وهو المستشعر الذي يدير النظام، ثم يأتي دور الميكانيكا، وهو خرج النظام (حركة الطائرة)، وكل هذه العوامل مهمة معًا لنظام آلي ناجح.
أنواع أجهزة الاستشعار
هناك عدة تصنيفات لأجهزة الاستشعار التي تصنف المستشعرات بناءً على خصائصها، وتشمل هذه التصنيفات:
- أجهزة الاستشعار النشطة وأجهزة الاستشعار السلبية.
- أجهزة الاستشعار التناظرية مقابل أجهزة الاستشعار الرقمية.
يمكن أيضًا تقسيم الفئات الأربع المذكورة أعلاه من المستشعرات إلى فئات أخرى عبارة عن أجهزة استشعار تعتمد على طريقة الكشف المستخدمة في المستشعر وتتضمن بعض طرق الكشف الكهربائية والبيولوجية والكيميائية والإشعاعية.
ومستشعرات تعتمد على المدخلات والمخرجات أو الكهروضوئية والحرارية والكهروكيميائية والكهرومغناطيسية والحرارية وغيرها.
أجهزة الاستشعار النشطة والسلبية
أجهزة الاستشعار النشطة هي تلك التي تتطلب إثارة خارجية أو إشارة طاقة.
لا تتطلب المستشعرات السلبية إشارة تيار خارجية وتولد استجابة خرج مباشرة.
أجهزة الاستشعار الرقمية مقارنة بالمستشعرات التناظرية
- مجسات رقمية
عندما يتم تحويل البيانات ونقلها رقميًا، تُعرف باسم المستشعرات الرقمية، والمستشعرات الرقمية هي تلك التي تنتج إشارات خرج منفصلة حيث يتم فصل الإشارات المنفصلة لفترة من الوقت ويمكن تمثيلها على أنها BITS للإرسال التسلسلي و BYTES للتوازي الإرسال، ومقدار القياس في الشكل الرقمي، يمكن أن يكون الإخراج الرقمي في شكل منطقي رقمي 1 أو منطقي 0 (مما يشير إلى حالة التشغيل أو الإيقاف).
يتكون المستشعر الرقمي من جهاز استشعار وكابل وجهاز إرسال. يتم تحويل الإشارة المقاسة إلى إشارة رقمية في المستشعر نفسه بدون مكونات خارجية ويستخدم الكابل لنقل الإشارات الرقمية عبر مسافات طويلة.
- أجهزة الاستشعار التناظرية
يُطلق على المستشعر الذي يولد إشارة مستمرة للوقت بإخراج تناظري اسم المستشعر التناظري. يجب أن يكون الإخراج التناظري لهذه المستشعرات متناسبًا مع المدخلات المقاسة أو المعطاة للنظام.
بشكل عام، يتم إنشاء الفولتية التناظرية في نطاق من 0 إلى 5 فولت، والكميات الفيزيائية المختلفة مثل درجة الحرارة والجهد والضغط والإزاحة هي مثال على الإشارات المستمرة الناتجة عن أجهزة الاستشعار التناظرية.
خصائص أجهزة الاستشعار. الخصائص
يمكن تصنيف أي جهاز على أنه مستشعر بناءً على خصائصه ومنها:
- الجهاز عبارة عن محول تتفاعل خصائصه الكهربائية مع انتقال الطاقة.
- جهاز يغير المادية
- لديك وحدة إمداد طاقة بها وحدة إمداد طاقة
- المستشعر جزء من نظام إلكتروني
أمثلة على أجهزة الاستشعار
فيما يلي قائمة بأنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار التي يشيع استخدامها في تطبيقات مختلفة. تُستخدم كل هذه المستشعرات لقياس أي من الخصائص الفيزيائية مثل درجة الحرارة والمقاومة والسعة والتوصيل ونقل الحرارة وما إلى ذلك.
- حساس الأشعة تحت الحمراء
- مجسات درجة الحرارة والمزدوجات الحرارية
- مستشعر القرب
- مستشعر تأثير هول
- مجسات بالموجات فوق الصوتية
- أجهزة استشعار التسارع والجيروسكوب
- مقياس الضغط
- مستشعر تأثير هول
- مستشعر خلية الحمل
- مستشعر الضوء
- مستشعر اللون
- استشعار تعمل باللمس
- مستشعر الخيمة
- كاشف الحركة PIR ومستشعر الاهتزاز
- كاشف وجهاز استشعار لتدفق المياه والسكتات الدماغية
- مستشعر التدفق والمستوى
- مستشعر الدخان والضباب والغاز والإيثانول والكحول
- جهاز استشعار الرطوبة ورطوبة التربة
جهاز استشعار درجة الحرارة
يعد مستشعر درجة الحرارة أحد أكثر أجهزة الاستشعار شيوعًا والأكثر استخدامًا، وكما يوحي الاسم، يقيس مستشعر درجة الحرارة درجة الحرارة، أي أنه يقيس التغيرات في درجة الحرارة وهو أحد أهم أنواع المستشعرات التناظرية.
تُستخدم هذه الأنواع في كل مكان تقريبًا، والتطبيق العملي لجهاز استشعار درجة الحرارة الأول هو أجهزة قياس درجة حرارة جسم الإنسان.
يتم تصنيف مستشعرات درجة الحرارة أيضًا إلى أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار مثل الثرمستورات أو منظمات الحرارة وأجهزة استشعار درجة الحرارة الرقمية وبعض الأنواع الأخرى.
تعتبر وحدة التحكم في درجة الحرارة الرقمية القابلة للبرمجة مشروعًا إلكترونيًا عمليًا يعتمد على نظام مضمن يستخدم للتحكم في درجة حرارة أي جهاز بناءً على احتياجات التطبيقات الصناعية بحيث يكتشف التغير في درجة حرارة الدوائر الكهربائية في الأجهزة المختلفة.
مجسات الأشعة تحت الحمراء
الرقائق الدقيقة التي تحتوي على خلية ضوئية تُستخدم لإصدار وكشف ضوء الأشعة تحت الحمراء تسمى مستشعرات الأشعة تحت الحمراء، وتستخدم مستشعرات الأشعة تحت الحمراء بشكل شائع لتطوير تقنية التحكم عن بعد.
باستخدام مستشعرات الأشعة تحت الحمراء، يمكن اكتشاف العوائق في السيارة ويمكن التحكم في اتجاه حركة السيارة. هناك أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار التي تعمل بهذه الطريقة، ولكن النوع الأبسط والأكثر شيوعًا في حياتنا هو جهاز التحكم عن بعد الخاص بالتلفزيون.
مجسات بالموجات فوق الصوتية
تستخدم مستشعرات الموجات فوق الصوتية لقياس المسافة أو الوقت بالموجات فوق الصوتية، باستخدام مصدر لإصدار الموجات فوق الصوتية وبعد وصول الموجة إلى الهدف تنعكس الموجات ويكتشف الكاشف الإشارة مرة أخرى ووقت الرحلة بين الموجة المرسلة والموجة المنعكسة wave يتم قياس الموجة صوتيًا باستخدام مستشعر الموجات فوق الصوتية.
يستخدم جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية عنصرًا واحدًا للإرسال والاستقبال.
مستشعر تأثير هول
يُطلق على المستشعر، الذي يعمل على مبدأ التأثير المغناطيسي، مستشعر تأثير هول، وفي هذا النوع يكون المجال المغناطيسي هو المدخل والإشارة الكهربائية هي الإخراج، حيث يتم تطبيق مجال مغناطيسي خارجي على مستشعر تأثير هول. يعتمد على حقيقة أن جميع المغناطيسات لها خاصيتان مهمتان: كثافة التدفق. تكون القطبية وكثافة التدفق المغناطيسي دائمًا حول جسم ما. لذلك، فإن خرج مستشعر التأثير هو دالة لكثافة التدفق.
من أهم استخدامات هذا النوع من المستشعرات قياس المسافة والسرعة والوقوف والتحكم في الوسائد الهوائية في السيارة أو الكشف عن سرعة نظام الكبح في السيارة، كما تُستخدم هذه المستشعرات في GPS وغيرها. .