سنسورها چیستند و چه کاربردهایی دارند؟

سنسورها ابزارهایی هستند که برای تشخیص و اندازه‌گیری متغیرهای فیزیکی و محیطی استفاده می‌شوند و سپس این اطلاعات را به سیگنال‌های الکتریکی یا داده‌های قابل پردازش تبدیل می‌کنند. این دستگاه‌ها نقشی کلیدی در تکنولوژی‌های نوین داشته و کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف از جمله پزشکی، خودروسازی، کشاورزی، رباتیک و اینترنت اشیا دارند.

به‌ عنوان مثال، سنسورها در پزشکی برای نظارت بر علائم حیاتی بیماران استفاده می‌شوند و در خودروسازی، برای بهبود ایمنی و کارایی وسایل نقلیه به کار می‌روند. اهمیت سنسورها در دنیای امروز به‌ واسطه توانایی آن‌ها در جمع‌آوری داده‌های دقیق و فراهم آوردن امکان کنترل و اتوماسیون، بی‌نظیر است. در این مقاله با ما همراه باشید تا به بررسی انواع مختلف سنسورها، نحوه عملکرد و کاربردهای متنوع آن‌ها در زندگی روزمره و صنعت بپردازیم.

سنسور چیست و چگونه کار می‌کند؟

سنسور ابزاری است که تغییرات در محیط اطراف خود را تشخیص می‌دهد و آن‌ها را به سیگنال‌های قابل اندازه‌گیری تبدیل می‌کند. این سیگنال‌ها می‌توانند به صورت الکتریکی، نوری، صوتی یا دیگر اشکال انرژی باشند و معمولاً به دستگاه‌های دیگر منتقل می‌شوند تا مورد تحلیل و استفاده قرار گیرند. سنسورها به‌ طور کلی از سه بخش اصلی تشکیل شده‌اند:

• بخش حسگر: این بخش مستقیماً با متغیر فیزیکی (مانند دما، فشار، رطوبت، نور و …) در تماس است و تغییرات آن را تشخیص می‌دهد. به ‌عنوان مثال، در یک سنسور دما، این بخش شامل مواد یا اجزایی است که به تغییرات دما حساسیت دارند.
• مبدل (ترانسدیوسر): این بخش تغییرات فیزیکی تشخیص داده شده را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. برای مثال، در یک سنسور فشار، تغییرات فشار باعث تغییرات در مقاومت الکتریکی یا ظرفیت خازنی شده و سپس به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شوند.
• مدار پردازش و خروجی: این بخش سیگنال الکتریکی تولید شده توسط مبدل را تقویت، فیلتر و پردازش می‌کند تا به فرم قابل استفاده در سیستم‌های دیگر تبدیل شود. در برخی موارد، این مدار بخش‌هایی برای کالیبراسیون و تطبیق سیگنال را نیز در بر می‌گیرد.

آشنایی با انواع سنسورها بر اساس کاربرد آن‌ها

سنسورها بر اساس کاربردشان در دسته‌بندی‌های مختلف قرار می‌گیرند که هر یک در زمینه‌های خاصی از صنعت، پزشکی، خودروسازی و سایر حوزه‌ها استفاده می‌شوند. در ادامه انواع سنسورها و کاربردشان را بررسی می‌کنیم:

سنسور وزن

سنسورهای وزن برای اندازه‌گیری نیروی وزن یا جرم اجسام در صنایعی مانند پزشکی، کشاورزی، ترازوهای فروشگاهی، هوافضا و … استفاده می‌شوند. سنسور وزن معمولاً بر اساس تغییرات فیزیکی ناشی از اعمال نیرو عمل می‌کند:

• لودسل: این سنسورها از مواد الکترومکانیکی ساخته شده‌اند که با تغییر نیرو، تغییر شکل می‌دهند. تغییر شکل این مواد باعث تغییر در مقاومت الکتریکی سنسور می‌شود.
• لودسل‌های پیزوالکتریک: این سنسورها از مواد پیزوالکتریک ساخته می‌شوند که تحت فشار، ولتاژ تولید می‌کنند. این ولتاژ متناسب با نیروی اعمال شده است.
• لودسل‌های تغییر شکل‌پذیر: این سنسورها از مقاومت‌های تغییر شکل‌پذیر ساخته می‌شوند که با تغییر شکل فیزیکی تحت فشار، مقاومت آن‌ها تغییر می‌کند. تغییر مقاومت به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود که متناسب با نیروی وزن است.

سنسور دما

سنسورهای دما برای اندازه‌گیری درجه حرارت محیط یا اشیاء مختلف استفاده می‌شوند. انواع مختلفی از سنسور دما و رطوبت وجود دارد که بیشتر در لوازم خانگی و پزشکی، آزمایشگاه‌ها و خودروسازی به کار می‌روند:

• ترمیستور: ترمیستورها از موادی ساخته می‌شوند که مقاومت الکتریکی آن‌ها با تغییر دما تغییر می‌کند. دو نوع اصلی از ترمیستورها وجود دارد: NTC (کاهش مقاومت با افزایش دما) و PTC (افزایش مقاومت با افزایش دما).
• ترموکوپل: ترموکوپل‌ها از دو فلز مختلف تشکیل شده‌اند که در یک نقطه به هم متصل می‌شوند. با تغییر دما، ولتاژ الکتریکی در نقطه اتصال تولید می‌شود که متناسب با دما است.
• سنسورهای نیمه‌هادی: این سنسورها از مواد نیمه‌هادی مانند دیود یا ترانزیستور استفاده می‌کنند. دما باعث تغییر در ویژگی‌های الکتریکی مواد نیمه‌هادی می‌شود که می‌توان آن را اندازه‌گیری کرد.

سنسور فشار

سنسورهای فشار برای اندازه‌گیری فشار گازها یا مایعات کاربرد دارند. این سنسورها معمولاً بر اساس تغییرات فیزیکی ناشی از فشار کار می‌کنند و در صنایع هوافضا و خودروسازی، ساخت تجهیزات پزشکی دقیق و همچنین ابزارهای اندازه‌گیری صنعتی به کار می‌روند:

• پیزوالکتریک: این سنسورها از مواد پیزوالکتریک ساخته شده‌اند که در اثر تغییر فشار، ولتاژ تولید می‌کنند.
• خازنی: در این سنسورها، فشار باعث تغییر فاصله بین دو صفحه خازن می‌شود و بنابراین ظرفیت خازنی تغییر می‌کند.
• مقاومتی: این سنسورها از یک عنصر مقاومتی تشکیل شده‌اند که با تغییر فشار، مقاومت آن تغییر می‌کند.

سنسور نور

سنسورهای نور برای اندازه‌گیری شدت نور یا تغییرات نور در سیستم‌های روشنایی و تجهیزات خودکار استفاده می‌شوند:

• فتوولتائیک: این سنسورها انرژی نور را به برق تبدیل می‌کنند. یک مثال رایج از کاربرد این نوع سنسور، سلول‌های خورشیدی هستند.
• فوتودیود: این سنسورها نور را به جریان الکتریکی تبدیل می‌کنند. آن‌ها بسیار حساس بوده و می‌توانند تغییرات کوچک در شدت نور را تشخیص دهند.
• فتورزیستور: مقاومت الکتریکی این سنسورها با تغییر شدت نور تغییر می‌کند و در دستگاه‌های روشنایی خودکار و تجهیزات مشابه کاربرد دارند.

سنسور حرکت و موقعیت

سنسورهای حرکت و موقعیت برای تشخیص و اندازه‌گیری حرکت یا تغییر موقعیت اجسام در هواپیماها، خودروها و گوشی‌های هوشمند استفاده می‌شوند:

• ژیروسکوپ: ژیروسکوپ‌ها برای اندازه‌گیری سرعت چرخش یا تغییر زاویه به کار می‌روند. آن‌ها معمولاً از اصول مکانیکی یا الکترونیکی استفاده می‌کنند تا تغییرات زاویه‌ای را تشخیص دهند.
• شتاب‌سنج: شتاب‌سنج‌ها برای اندازه‌گیری شتاب خطی مورد استفاده قرار می‌گیرند. آن‌ها معمولاً از مواد پیزوالکتریک یا خازنی ساخته می‌شوند که با تغییر شتاب، سیگنال الکتریکی تولید می‌کنند.
• انکودر نوری: انکودرهای نوری برای اندازه‌گیری موقعیت و سرعت چرخش استفاده می‌شوند. آن‌ها از یک دیسک با خطوط نوری و یک سنسور نوری استفاده می‌کنند که تغییرات موقعیت را تشخیص می‌دهد.

سنسور گاز

سنسورهای گاز برای تشخیص و اندازه‌گیری غلظت گازهای مختلف در سیستم‌های ایمنی، دستگاه‌های تشخیص آلودگی و سلامت و موارد مشابه کاربرد دارند:

• سنسورهای گاز نیمه‌هادی: این سنسورها از مواد نیمه‌هادی استفاده می‌کنند که در حضور گازهای خاص، مقاومت آن‌ها دستخوش تغییر می‌شود.
• سنسورهای الکتروشیمیایی: این سنسورها با واکنش شیمیایی گازها جریان الکتریکی تولید می‌کنند. این نوع سنسورها بسیار دقیق هستند و برای تشخیص گازهای سمی استفاده می‌شوند.
• سنسورهای مادون قرمز: این سنسورها با جذب نور مادون قرمز توسط گازها کار کرده و تغییرات در شدت نور در حال عبور را اندازه‌گیری می‌کنند.

خرید انواع سنسور با قیمت مناسب از جم ترونیک

اگر به دنبال خرید سنسورهایی مانند سنسور وزن، رطوبت و … برای پروژه‌های الکترونیکی خود هستید، ما به شما فروشگاه جم ترونیک را معرفی می‌کنیم. پس از ۲۰ سال سابقه در زمینه تأمین و توزیع لوازم جانبی مربوط به حوزه برق، این فروشگاه تصمیم به فروش آنلاین قطعات الکترونیک گرفت تا به فعالان و متخصصان این حوزه کمک کند تا راحت‌تر لوازم مورد نیاز خود را تهیه کنند. با خرید سنسور و سایر قطعات از این فروشگاه، از مزایایی مانند پشتیبانی فنی و ضمانت اصالت کالا بهره‌مند خواهید شد.