سنسور آلتراسونیک یا ماوراء صوت یکی دیگر از سنسورهای غیر تماسی و مجاورتی یا پراگسیمیتی میباشد در کاربردهای گوناگون آشکار سازی اجسام تا اندازه گیری فاصله یا سطح سنجی به کار میرود . به طور معمول سنسورهای آلتراسونیک با ارسال یک پالس صوتی کوتاه در فرکانس فراصوت به سمت هدفی که این پالس را منعکس میکند و دریافت و شناسائی این امواج به شکل یک ترانسیور عمل کرده و در مدلهائی که فاصله را محاسبه میکنند با اندازه گیری اختلاف زمانی ارسال و دریافت پالس میتوانند به فاصله یاب تبدیل شوند .

سنسور آلتراسونیک را در بازار به شکلهای گوناگون و برای کاربردهای مختلف میتوان یافت . سنسورهائی با نحوه مختلف نصب ، پیکربندی ، IP و فرکانس متفاوت . انتخاب سنسور آلتراسونیک مناسب جهت کاربرد مورد نظر نیاز به توجه به موارد زیر دارد :

1. دقت و رزولوشن سنسور آلتراسونیک
2. فاصله آشکارسازی یا اندازه گیری سنسور آلتراسونیک
3. محدوده دمای کاری سنسور آلتراسونیک
4. فرکانس یا طول موج کاری سنسور آلتراسونیک
5. وجود نویز یا تلاطم در هدف یا محیط اندازه گیری سنسور آلتراسونیک
6. نحوه نصب و محدودیت یا مانع مقابل سنسور آلتراسونیک

چکیده ای از چگونگی کار سنسور التراسونیک :

امواج التراسونيك به دسته­ای از امواج مكانيكی گفته مي­شود كه فركانس نوسانشان بيش از محدوده شنوايی انسان 20KHz باشد.

یک سنسور التراسونیک غالبا دارای یک فرستنده و یک گیرنده امواج التراسونیک می باشد که این امواج بعد از برخورد با یک مانع منعکس  شده  و به طرف سنسور برمی گردند و با توجه به زمان بازگشت و همچنین کیفیت امواج بازتابش شده به فاکتورهایی همچون فاصله تا مانع ، نوع مانع و سرعت مانع  دست پیدا می کنیم . لازم به ذکر است که هر ماده ای به یک کیفیت خاص امواج التراسونیک را از خود عبور و مقداری از آن را باز تابش می دهد...

فركانسهاي اين محدوده را ميتوان بين 40 كيلو هرتز تا چندين مگا هرتز در نظر گرفت.امواجي با اين فركانسها كه كاربردهايي چون سنجش ميزان فاصله،سنجش ميزان عمق يك مخزن،تعيين فشار خون يك بيمار،همگن كردن مواد مذاب،استفاده در دريلها جهت ايجاد ضربه و كارائي بيشتر دريل،تست قطعات صنعتي از نظر كيفي جهت تشخيص شكافها و سوراخهاي ريز و غيره اشاره كرد.

جهت استفاده از اين امواج يك سري سنسورهاي مخصوص طراحي شده كه ميتوان اين سنسورها را به دو دسته صنعتي و غير صنعتي تقسيم بندي كرد.سنسورهاي غير صنعتي در فركانسهايي در حدود 40 كيلو هرتز كار ميكنند و در بازار با قيمتهاي پايين در دسترس هستند. در اين سنسورها دقت كار بالا نبود و فقط در حد تشخيص يك فاصله يا عمق يك مايع ميتوان از آنها استفاده كرد.اما در سنسورهاي صنعتي كه در فركانسهاي در حد مگا هرتز كار ميكنند به دليل همين فركانس بالا ما دقت زيادي را خواهيم داشت

امروزه در سيستم‌هاي اعلام سرقت به طور گسترده از سنسورهاي حركتي كه در بازار با نام رادار يا چشمي از آن‌ها نام برده مي‌شود کاربرد دارد. اين سنسورها امروزه با تنوع وسيعي و كيفيت گوناگون در بازار يافت مي‌شوند. در اين مقاله با مباني و نحوه كاركرد اين دستگاه‌ها آشنا شده و توان مقايسه آن‌ها را خواهيد يافت. 

هر جسمي كه دماي آن بالاتر از صفر مطلق يعني 273 درجه زير صفر باشد از خودش انرژي از جنس امواج نوري ساطع مي‌كند. ميزان اين انرژي كه از جسم ساطع مي‌شود وابسته است به:

·        اختلاف دماي سطح جسم با دماي محيط

·        ميزان دماي خود جسم

·        ميزان انعكاس نور از جسم

·        ابعاد فيزيكي جسم

·        ميزان توليد انرژي داخلي (فعاليت و متابوليسم) و طول موج اين نور وابسته به دماي جسم مي‌باشد.

بخش زيادي از اين انرژي كه از جسمی تابش مي‌كند از نوع مادون قرمز مي‌باشد كه مربوط به بخش نامريي طيف امواج الكترومغناطيس مي‌باشد. در يك دفتر اداري معمولي سطح تمام اجسام، ديوارها، كف، چراغ‌ها و غيره نور مادون قرمز از خود انتشار مي‌دهند از آنجا كه دماي سطح اجسام اطراف با دماي محيط به هم نزديك مي‌باشد هر دو تقريباً در يك طول موج انتشار دارند.

هنگامي كه كسي در اتاق حضور ندارد و يا فردي در آن حركت نمي‌كند الگوي انتشار اين انرژي از جهت قدرت و جهت ثابت است. حال اگر فردي به اتاق وارد شود اين الگو به دو شكل به هم مي‌ريزد. بدن فرد بين انعكاس و انتشار امواج توسط محيط مانع ايجاد مي‌كند. بدن فرد انرژي مادون قرمز خود را مي‌تابد كه باعث افزايش ميزان اين انرژي در اتاق مي‌شود.

در صورتي كه او حركت كند به ميزان قابل توجهي روي برخي از اجسام سايه ايجاد مي‌كند و روي برخي ديگر از اجسام اثر تقويت كننده دارد. همچنين در منطقه‌اي كه انرژي مادون قرمز افزايش يافته است دما نيز بالاتر مي‌رود سنسورهاي مادون قرمز تغييراتي كه به واسطه حضور فرد در ميزان انرژي در محيط ايجاد مي‌شود را تشخيص مي‌دهند. و شامل بخش‌هاي زير مي‌باشند.

يك سنسور كه نسبت به نور مادون قرمز دريافتي عكس‌العمل‌ نشان مي‌دهد و آن را به ميكرو ولت تبديل مي‌كند. يك لنز كه اطمينان مي‌دهد نور مادون قرمز از مناطق مجزايي كه از هم فاصله دارند و از بين آن‌ها نوري دريافت نمي‌شود گرفته مي‌شود.

يك مدار الكترونيكي كه تغييرات ولتاژ ناشي از انرژي مادون قرمز كه به دليل حركت جسم در مقابل زون‌ها مي‌باشد را در يك زمان معين اندازه مي‌گيرد و نسبت به آن عكس‌العمل نشان مي‌دهد.

 سنسور مادون قرمز فقط به دماي ناشي از بدن انسان يا حيوان خونگرم كه در محدوده 8-14mm است عكس‌العمل نشان مي‌دهد و طول موج‌هاي ديگر انرژي مادون قرمز مربوط به چراغ‌ها، نور خورشيد، تجهيزات گرم كننده و غيره را به منظور كاهش نويز جهت تشخيص حضور يك فرد در محدوده خود فيلتر مي‌كند...

سنسور اصلي يك PIR، يك قطعه فوق‌العاده حساس نسبت به نور مادون قرمز است كه داخل يك كپسول كاملاً بسته قرار گرفته است. هر نور مادون قرمزي كه به سطح سنسور بتابد در مشخصات الكتريكي سنسور تغيير ايجاد مي‌كند. اين تغيير توسط يك مدار الكترونيكي آشكار گرديده، تقويت شده و مي‌تواند منجر به بروز يك آلارم در خروجي PIR شود. بالا رفتن تكنولوژي PIR منجر به اضافه كردن مزايا يا جبران‌سازي در بخش‌هاي زير گرديده است.

مشخصات پس‌زمينه:

·        دماي سطوح غير مهم

·        شدت تغييرات لازم براي فعال شدن آلارم

·        طول زمان لازم براي تغييرات

·        يكسان كردن اثر تغييرات در تمام زاويه ديد

مشخصات هدف:

·        طول موج مادون قرمز توليد شده توسط تجهيزات معمولي درون اتاق در دماي 12Cبرابر 1mm، نور خورشيد 2.7mm و يك انسان 10-14mm يا بيشتر است.

·        ابعاد واقعي جهت تحريك آلارم و حذف اثر پرسپكتيو ( يك حيوان كوچك در نزديكي PIR اثر يك انسان در فاصله دورتر را دارد.)

·        اختلاف دماي بين انسان و سطوح گرمازاي ديگر

·        سرعت جابجا شدن در مقابل PIR

تمام سنسورهاي PIR براي تشخيص حركت از يك مفهوم اختلاف بين حضور و عدم حضور استفاده مي‌كنند كه سبب مي‌شود بين حضور يك انسان با امواج RFI و EMIمنتشره از منابع ديگر تفكيك قائل شود. براي حصول به اين نتيجه صفحه سفيد رنگ مقابل سنسور داراي الگويي است كه تحت زاوياي خاصي امواج مادون قرمز از فرد مقابل دستگاه به سنسور نمي‌رسد اما تحت زواياي ديگر اين نور مستقيماً به سنسور مي‌رسد. براي واضح‌تر شدن مسئله شما فرض كنيد كه يك ورقه كاغذ كه در آن سوراخ‌هايي با فواصل معيني تعبيه شده است مقابل چشم خود قرار داده‌ايد در اين حالت اگر فردي از مقابل شما عبور كند در بعضي از محل‌ها يا زوايا او را نمي‌بينيد اما در برخي ديگر از زوايا او را مي‌توانيد مشاهده كنيد.

زوايايي كه در آن‌ها فرد را نمي‌بينيد زون مرده و زواياي ديگر را زون مي‌ناميم.

به عبارت ديگر وقتي فرد در يك زون مرده قرار مي‌گيرد نور تابشي از بدن او به سنسور نمي‌رسد ولي وقتي در مقابل يك زون قرار مي‌گيرد گرماي تابشي بدن او توسط لنز محسوس مي‌باشد.

زون‌ها داراي انواع گوناگوني از ساده تا پيچيده جهت كاربردهاي يا حساسيت بالا مي‌باشند.

1-   زون تك واحدي

2-   زون دوقلو

3-   زون دو لبه

4-   زون چهار لبه

5-   زون هشت لبه

انواع يك و دو امروزه غير متداول بوده و ممكن است در ارزان‌ترين نوع سنسورها جهت مناطقي كه از درجه امنيتي بسيار پاييني برخوردارند مناسب مي باشد. زيرا براي ايجاد آلارم فرد مي‌بايست حداقل از مقابل يك زون مرده و دو زون معمولي در زمان معيني عبور نمايد.

در زون نوع دو وجهي هر زون فعال به دو بخش به صورت عمودي تقسيم مي‌شود. كه يكي بخش يا لبه مثبت و ديگري بخش يا لبه منفي ناميده مي‌شود. براي تحريك كافي است فرد در زمان معيني در يك زون از لبه مثبت به لبه منفي برود و يا بر عكس اين وضعيت منجر به بالا رفتن حساسيت سنسور مي‌شود.

بعضي PIRها از الگوي معيني براي تحريك شدن پيروي مي‌كنند كه مزاياي زير را دارد:

·        كاهش آلارم‌هاي خطا ناشي از اثرات محيطي كه ثابت مي‌باشند اما انرژي گرمايي شبيه بدن انسان توليد مي‌كنند مثل آتش و غيره

·        كاهش آلارم‌هاي خطا ناشي از اشياء متحركي كه خصوصيات حركت انسان را ندارد. (مثل تغيير نور خورشيد ناشي از سايه و روشن شدن، حركت سطوح داغ و غيره

خيلي از سيستم‌ها امكان ثبت تمام رخدادها را دارند حتي آن‌هايي كه منجر به بروز آلارم نشده‌اند. اين امكان به مهندس نگهدار سيستم اجازه تصميم‌گيري در مورد علل رخداد مشكلات پيش ‌آمده را مي‌دهد.

زون‌هاي چهار لبه و هشت لبه:

در اين زون‌ها هر زون به چهار يا هشت بخش تقسيم مي‌شود. اما در آن‌ها مفهوم عبور از يك خط به مفهوم حضور در بخش تغيير مي‌يابد. در يك زون چهار لبه زون به چهار بخش مستطيلي دو تا در بالا و دو تا در پايين تقسيم مي‌شود. دو بخش بالايي را A و دو بخش پاييني را  Bنامگذاري مي‌كنند. A به دو بخش A^- و A⁺ و  Bبه دو بخش B^- وB⁺متناظربا هر بخش تقسيم مي‌شود. در حالت عددي يك پروسسور نور مادون قرمز جذب شده در هر بخش را كه با دو شرط بالاتر بودن از يك ميزان حداقل و در يك بازه زماني معيني صورت مي‌گيرد را آشكار مي‌كند و از معادله زير استفاده مي‌كند.

½A+B½-½A-B½=0

اگر نتيجه صفر باشد هيچ آلارمي رخ نداده است خطوط افقي به معني قدر مطلق است و حاصل A+B يا A-B را هميشه بدون علامت (مثبت) در نظر مي‌گيرد.

فرض كنيد يك موش كوچك در زون شماره يك ظاهر مي‌شود و انرژي گرمايي مادون قرمزي به ميزان 2mJ (دو ميكرو ژول) در ⁺B₁ ايجاد مي‌كند. موقعيت حضور بدن موش در كجاي زون هيچ اهميتي ندارد فقط مهم اين است كه وارد اين بخش گرديده است. هيچ يك از بخش‌هاي ديگر حضور موش را تشخيص نداده‌اند. پردازشگر معادله را به صورت زير محاسبه مي‌كند.

½0+2½-½0-2½=½+2½-½-2½=2-2=0

بنابراين هيچ آلارمي ايجاد نمي‌شود. حال به شكل 47-4نگاه كنيد. فردي كه بدن خود را پوشانده است. براي جلوگيري از تحريك شدن سنسور روي زمين مي‌خزد اما مطابق معادله زير آلارم ايجاد مي‌شود. زيرا:

½1+3½-½1-3½=½4½-½2½=4-2=2=alarm

شكل 48-4 نحوه عبور فرد به صورت ديگري از مقابل سنسور را نشان مي‌دهد بر اين اساس:

½2+2½-½2-2½=½4½-½0½=4=alarm

بنابراين يك پردازشگر معادله مذكور را يه صورت دائم محاسبه مي‌كند و تعيين مي‌كند:

·        در كداميك از بخش‌هاي چهارگانه حضور شيء تشخيص داده مي‌شود.

·        مقدار معادله در مورد آن قابل توجه است يا خير.

·        آيا ثابت ايستاده يا به زون بعدي تغيير مكان داده است.

حال يك سئوال مطرح مي‌شود: ‌اگر موش آنقدر به سنسور نزديك باشد به طوري كه تمام بخش‌هاي يك زون را بپوشاند آيا آلارم رخ مي‌دهد. مثلاً فرض كنيد كه اين موش دقيقاً روي سنسور برود در اين حالت:

½2+2½-½2-2½=½4½-½0½=4-0=4=alarm

پاسخ به اين سوال اين است بلي و نه اگر آشكارساز حركت داراي قابليت تشخيص پوشيده شدن سطح سنسور را داشته باشد سيگنال آلارم ايجاد مي شود و اين وضعيت را به عنوان تلاش براي از كار انداختن عملكرد سنسور در نظر مي‌گيرد اما اگر سنسور داراي فيلتر براي جلوگيري از انرژي با طول موج‌هاي ديگر كه مربوط به انسان نيست مثل نور خورشيد مي‌باشد ممكن است كه آلارم ايجاد نكند. زيرا بدن موش ساختار متابوليسمي متفاوت و دماي سطح متفاوتي دارد. لذا طول موج متفاوتي را تابش مي‌كند.

در زون‌هاي هشت‌گانه هر زون به هشت بخش يا چهار زوج تقسيم مي‌شود كه هر زوج يك محدوده ورودي در مقابل فرد را مي‌پوشاند. اين وضعيت اجازه پوشش 360 درجه بدون پردازش‌ها يپيچيده‌تر را مي‌دهد.

به طور خلاصه مزاياي سنسورهاي چهارلبه به قرار زير است:

·        آلارم خطاي بسيار پايين در مقابل حضور افراد با درجه متفاوت

·        قدرت تشخيص منابع توليدكننده انرژي كه موجوديت غير انساني دارند.

قابليت تشخيص پس زمينه و هدف حتي اگر در يك طول موج انتشار داشته باشند. كه باعث مي‌شود سعي در ايجاد شيلد توسط فرد جهت فريب سنسور را كاهش دهد. معادله مذكور قدرت تقويت مقادير را دارد براي مثال:

½0.5+0.5½-½0.5-0.5½=½1½-½0½=1

قدرت پردازش بيشتر امكان بررسي چندباره و بالا رفتن دقت بدون از دست دادن زمان را مي دهد.

در صنعت و خطوط توليد بسياري مواقع شما نياز به حسگر‎هائي داريد که موقعيت ، بودن يا نبودن ، چيزي در یک پروسه یا خط تولید را حس کنند و به کمک یک نشان دهنده یا کنترلر شمارش یا کنترلی بر روی آن داشته باشید ، سنسورهاي الکتريکي که ميتوانند پراگسيمتي (مجاورتي) آلتراسونيک ، خازني ، القائي ، لیزری ، مغناطيسي و ...، يا نوري (چشم الکترونيک) باشند چنين وظائفي دارند.
سنسورهائي از اين دست همچنين با توجه به حساسيت ، نحوه نصب و اتصال ، نوع خروجي ، حداکثر فاصله حسگر از هدف ، و ... مکانيزمهائي که سنسور عمل میکند دسته بندي ميگردند . خروجي اکثر اين سنسورها سوئيچ و گسسته (خاموش و روشن ، باز و بسته ) ميباشد هر چند در بعضي نمونهاي آلتراسونيک و القائي خروجي پيوسته 0-10 V و یا 4-20 mA میتواند باشد.

منبع: http://abzaran.com

حسگر یا سنسور المان حس کننده ای است که کمیتهای فیزیکی مانند فشار، حرارت، رطوبت، دما، و ... را به کمیتهای الکتریکی پیوسته (آنالوگ) یا غیرپیوسته (دیجیتال) تبدیل می کند. در واقع آن يك وسيله الكتريكي است كه تغييرات فيزيكي يا شيميايي را اندازه گيري مي كند و آن را به سيگنال الكتريكي تبديل مي نمايد.

سنسورها در انواع دستگاههای اندازه گیری، سیستمهای کنترل آنالوگ و دیجیتال مانند PLC مورد استفاده قرار می گیرند. عملکرد سنسورها و قابلیت اتصال آنها به دستگاههای مختلف از جمله PLC باعث شده است که سنسور بخشی از اجزای جدا نشدنی دستگاه کنترل اتوماتیک و رباتیک باشد. (برای مطالعه بیشتر در مورد PLCها به سایر مقالات سایت میکرو رایانه در تالار گفتگو مراجعه نمایید)

سنسورها اطلاعات مختلف از وضعیت اجزای متحرک سیستم را به واحد کنترل ارسال نموده و باعث تغییر وضعیت عملکرد دستگاهها می شوند.

سنسورهای بدون تماس

سنسورهای بدون تماس سنسورهائی هستند که با نزدیک شدن یک قطعه وجود آن را حس کرده و فعال می شوند. این عمل به نحوی است که می تواند باعث جذب یک رله، کنتاکتور و یا ارسال سیگنال الکتریکی به طبقه ورودی یک سیستم گردد

مثال هایی از کاربرد سنسورها

1-شمارش تولید: سنسورهای القایی، خازنی و نوری

2-کنترل حرکت پارچه و ...: سنسور نوری و خازنی

3-کنترل سطح مخازن: سنسور نوری و خازنی و خازنی کنترل سطح

4-تشخیص پارگی ورق: سنسور نوری

5-کنترل انحراف پارچه: سنسور نوری و خازنی

6-کنترل تردد: سنسور نوری

7-اندازه گیری سرعت: سنسور القایی و خازنی

8-اندازه گیری فاصله قطعه: سنسور القایی آنالوگ

مزایای سنسورهای بدون تماس یا همجواری

سرعت سوئیچینگ زیاد:
سنسورها در مقایسه با کلیدهای مکانیکی از سرعت سوئیچینگ بالائی برخوردارند، به طوریکه برخی از آنها (سنسور القایی سرعت) با سرعت سوئیچینگ تا 25KHz کار می کنند.

طول عمر زیاد:
بدلیل نداشتن کنتاکت مکانیکی و عدم نفوذ آب، روغن، گرد و غبار و ... دارای طول عمر زیادی هستند.

عدم نیاز به نیرو و فشار:
با توجه به عملکرد سنسور هنگام نزدیک شدن قطعه، به نیرو و فشار نیازی نیست.

قابل استفاده در محیطهای مختلف با شرایط سخت کاری:
سنسورها در محیطهای با فشار زیاد، دمای بالا، اسیدی، روغنی، آب و ... قابل استفاده می باشند.

عدم ایجاد نویز در هنگام سوئیچینگ:
به دلیل استفاده از نیمه هادی ها در طبقه خروجی، نویزهای مزاحم(Bouncing Noise) ایجاد نمی شود. 

 ادامه مطلب.....

صنعت تک با بهره گیری از توان متخصصین و تجربه سالها فعالیت بر خود می بالد که توان اجرای طرح های اتوماسیون صنعتی در ایران را با گام های قدرتمند واستوار بر عهده دارد.

استراتژی کلی صنعت تک فعالیت در زمینه ارائه تجهیزات اتوماسیون صنعتی به واحدهای تولیدی و کارخانجات می باشد؛که در سرفصل های زیر تعریف می شود:

تهیه انواع تجهیزات اتوماسیون صنعتی ابزاردقیق کارخانجات
ارائه مشاوره رایگان در زمینه اتوماسيون صنعتي
تهیه مواد اولیه کارخانجات از نقاط مختلف جهان

صنعت تک تمامی محصولات خود را از برندهای نام آشنای جهان صنعت ارائه میدهد مانند:کننده انواع سنسور، سنسور القائی ، سنسور کدرنگ ، سنسور نوری ، سنسور فشار و...از برندهای معتبر جهانی جومو jumo - بی دی سنسور BD sensor - ویکاwika - ترافاگ trafag -پپراندفوکس peper| fuchs - اتونیکس Autonics – هانیانگ hanyoung -ساموان samwone – سیک Sick –آی اف ام IFM –بامر Baumer – رکسروت Rexroth – اندرس هاوزرendress hauser و هاگلر hogller و ترانسمیتر دما دات اکسل Datexel ، کنترلر دما ،کنترلر رطوبت ساموان samwon می باشد.

آدرس سایت: https://www.sanattech.com/

برای کسب اطلاعات بیشتر به وب سایت ما مراجعه نمایید ویا با شماره 02144032578

تماس حاصل فرمایید.

صنعت تک با بهره گیری از توان متخصصین و تجربه سالها فعالیت ، طرح های اتوماسیون صنعتی در ایران را باقدرت وسرعت اجرایی میکند.

ودر راستای یاری رساندن به تمامی صنعت سازان این مرزو بوم بر آن است تا مدیران و تولید کننده گان را در تمامی مراحل تولید از دانش و تجربه خودبهره مند دارد ؛

از این رو متخصصین دیبا سنسور با بهره مندی از تجربه موفق خود در، تهیه انواع تجهیزات خاص وابزار دقیق کارخانجات آمادگی خود را در سرویس دهی به تولید کنندگان اعلام می دارد.

ابعاد فعالیت دیبا سنسور بدین شرح می باشد:

تامین کننده انواع سنسور، سنسور القائی ، سنسور کدرنگ ، سنسور نوری ، سنسور فشار و...از برندهای معتبر جهانی جومو jumo - بی دی سنسور BD sensor - ویکاwika - ترافاگ trafag -پپراندفوکس peper| fuchs - اتونیکس Autonics – هانیانگ hanyoung -ساموان samwone – سیک Sick –آی اف ام IFM –بامر Baumer – رکسروت Rexroth – اندرس هاوزرendress hauser و هاگلر hogller و ترانسمیتر دما دات اکسل Datexel ، کنترلر دما ،کنترلر رطوبت ساموان samwon می باشد.

برای کسب اطلاعات بیشتر به وب سایت ما مراجعه نمایید ویا با شماره 02144032578 تماس حاصل فرمایید.تمامی اجناس داخل کانال تلگرام با 10% زیر قیمت بازار عرضه میشود.

آدرس سایت: https://www.sanattech.com/