انواع برتر سنسورهای صنعتی و کاربرد آن ها در اتوماسیون

سنسورهای صنعتی، پایانه عصبی صنعت هوشمند، راه حل این صنعت در جهت جمع آوری اطلاعات و داده ها است.

امروزه، کارخانه‌ها از طیف وسیعی از حسگرهای صنعتی استفاده می‌کنند که هر کدام با طراحی و کاربرد منحصربه‌فرد، داده‌های ارزشمندی را جمع‌آوری می‌کنند. بصورتی که از داده‌های اساسی برای ساخت و ساز صنعتی هوشمند پشتیبانی می‌کنند.

در همان زمان، با رشد سریع تولید هوشمند، صنعت 4.0 و اینترنت اشیا (IoT)، نیازهای برنامه همچنان در حال افزایش هستند.

سنسورهای هوشمندی که داده های اولیه را جمع آوری می‌کنند به سرعت در حال تکرار و ارتقا هستند. بدینوسیله بتوانند انقلاب هوشمند پایانه های اینترنتی صنعتی را هدایت کنند.

عصر جدید سنسورهای صنعتی یا حسگر صنعتی 4.0 در حال پیشرفت است که از اتوماسیون کارخانه و سنجش فرآیند صنعتی، از اتصالات سیمی یا بی سیم و میکروکنترلرها تا سرورهای ابری متفاوت است.

انواع برتر سنسورهای صنعتی و کاربرد آن ها در اتوماسیون

سنسورهای صنعتی | Industrial Sensors

حسگرها / ردیاب ها / مبدل ها همه وسایل الکترونیکی یا الکتریکی هستند. این مواد حساس الکترونیکی متمایز، تغییرات در موقعیت، دما، جابجایی، جریان الکتریکی و بسیاری از عوامل مختلف تجهیزات صنعتی را شناسایی، اندازه‌گیری و حس می‌کنند.

اساساً کمیت فیزیکی، توسط یک سنسور اندازه گیری می‌کند و یک سیگنال الکتریکی متناظر را روی کمیت فیزیکی تولید می‌کند.

سنسورها به عنوان اساسی ترین اجزا برای به دست آوردن داده ها و ابزار اندازه گیری در وضعیت فعلی عملیات کارخانه تلقی می‌شوند. چندین حسگر، مبدل و ردیاب برای تشخیص حضور فیزیکی مواد شیمیایی، فلزات، سطوح، شعله، گاز یا نشتی در دسترس هستند.

برخی برای دیدن حرکت یا مجاورت یا احساس ویژگی های ملموس طراحی می‌شوند. علاوه بر این، چندین فناوری برای دستیابی به این اهداف استفاده می‌شود. 

از جمله: فشار القایی، خازنی، مقاومت مغناطیسی، اولتراسونیک و فشار نوری.

سنسورهای صنعتی دستگاه‌هایی هستند که به هر مقدار فیزیکی مانند مغناطیس، حرکت، صدا، گرما، نور، فشار و غیره واکنش نشان می‌دهند.

سپس به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌شوند و سیگنال خروجی سنسور مغناطیسی، الکتریکی، مکانیکی و غیره می‌باشد.

منحصر به فردترین چیز در مورد سنجش صنعتی نوع کاربردها و محیط هایی است که در آن ها استفاده می‌شود.

این حسگرها باید در شرایط چالش برانگیز از جمله محیط های سخت و غیرقابل دسترس مانند ارتعاشات، رطوبت بالا، دماهای بالا و غیره پمپاژ کنند.

سنسورهای هوشمند مورد استفاده در بخش صنعتی

سنسورها نقش محوری در اتوماسیون صنعتی در هوشمند و خودکار ساختن تولید دارند. ماشین‌ها می‌توانند موقعیت‌ها، ارتفاع‌ها، ظاهر، طول‌ها و جابجایی‌های مختلف را در مناطق تولید پردازش، اندازه‌گیری، شناسایی و تحلیل کنند.

تقریباً هر فرآیند یا موقعیت محیطی نیاز به برخی یا نوع دیگری از سنسورهای صنعتی دارد. این حسگرها به افراد اجازه می‌دهند طیف وسیعی از تغییراتی را که در یک سایت تولید صنعتی رخ می‌دهد، پردازش، نظارت و بررسی کنند، مانند امنیت، فشار، ارتفاع، حرکت، خارجی، دما و بسیاری موارد دیگر.

این حسگرهای هوشمند سیستم عامل، تهویه سیگنال و فناوری MEMS را برای برآوردن نیازهای در دسترس و کم هزینه مهندسان طراحی صنعتی یکپارچه می‌کنند و بار توسعه آنها را به شدت کاهش می‌دهند.

نحوه انتخاب سنسورهای صنعتی

قبل از انتخاب سنسور صنعتی، فاکتورهای مختلفی وجود دارد که باید در نظر گرفت. آن ها به شرح زیر است:

• زمان پاسخگویی
• اندازه
• هزینه
• ناهمواری
• دامنه
• تکرارپذیری
• ثبات، پایداری
• سهولت یکپارچه سازی
• محدوده دمایی
• توان مصرفی
• اثرات رطوبتی

انواع سنسورهای صنعتی و کاربرد آن ها

کارخانه‌ها به دنبال راه‌هایی برای استفاده حداکثری از توان و عملکرد خود هستند. در حال حاضر، آنها همچنین به منظور کاهش تأثیر منفی بر محیط اطراف هدایت شده‌اند.

بهترین راه برای پیاده‌سازی این امر از طریق سیستم ها و سنسورهای مورد استفاده در اتوماسیون صنعتی است. با این گفته، در اینجا برترین انواع سنسورهای صنعتی و کاربردهای حسگر در صنعت آورده شده است:

سنسور دما

دما یک پارامتر فیزیکی است که معمولاً در تولیدات صنعتی اندازه گیری می‌شود و از سنسورهای زیادی می‌توان برای اندازه گیری استفاده کرد. یک سنسور دما داده های مربوط به دما را از محیط جمع آوری می‌کند و آن را به مقادیر خاصی تغییر می‌دهد.

آن ها جنبه های حرارتی جامدات، مایعات و گازها را در بسیاری از صنایع فرآیندی اندازه گیری می‌کنند و مصارف خاص و عمومی را تشکیل می‌دهند.

سنسورهای رطوبت و دما و سنسورهای دما دیجیتال پرکاربردترین سنسورهای صنعتی در اتوماسیون صنعتی هستند. کارت نمونه برداری دومی دارای یک رابط ارتباطی استاندارد RS-232 یا 485 و یک مبدل A/D تقریبی متوالی دو کاناله 10 رقمی است.

این یک تکنیک فیلتر را پیاده‌سازی می‌کند که فیلتر نرم‌افزار میانگین بازگشتی و فیلتر سخت‌افزاری مدار را برای کاهش تداخل خارجی در نمونه‌گیری، با ثبات خوب، پایداری قوی، دقت در مقیاس کامل بالا و پاسخ سریع ترکیب می‌کند.

سنسور رطوبت و دما یک سنسور رطوبت و دما را ادغام می‌کند. پروب های رطوبت و دما به عنوان اجزای اندازه گیری دما برای جمع آوری سیگنال های رطوبت و دما استفاده می‌شوند.

پس از پردازش مدار، آنها به سیگنال های ولتاژ یا جریان به طور خطی با رطوبت و دما تبدیل می‌شوند. همچنین می‌توان آن را مستقیماً از طریق تراشه کنترل اصلی عبور داد.

چندین نوع دیگر از سنسورهای دما وجود دارد که با آنها روبرو خواهید شد، مانند ترمیستور، ترموکوپل، دماسنج تشعشعی، دماسنج نوری، سنسور دمای IR و آشکارساز دمای مقاومتی (RTD). سنسور دما همچنین در یخچال، کامپیوتر، تجهیزات پزشکی، خودرو، موتورهای الکتریکی، وسایل آشپزی و غیره استفاده می‌شود.

کاربرد سنسورهای دما

صنایع غذایی، متالورژی، صنایع پزشکی، صنایع دارویی و رنگرزی، صنایع پتروشیمی، نیروگاه های برق آبی، چاپ و بسیاری از صنایع دیگر با کاربردهای مختلف از سنسورهای دما استفاده می‌کنند.

سنسورهای سطح صنعتی

یکی دیگر از انواع رایج سنسورهای صنعتی، سنسور سطح است، دستگاهی که برای اندازه گیری، نظارت و حفظ سطح مایعات و گاهی اوقات جامدات در یک ظرف، مخزن یا ظرف به عنوان بخشی از یک سیستم یا یک فرآیند استفاده می‌شود. این دستگاه به تعیین سطح جریان مایع در یک سیستم باز یا بسته کمک می‌کند.

پس از شناسایی، حسگرهای سطح شروع به تبدیل این داده های حس شده در قالب سیگنال های الکتریکی می‌کنند. اندازه گیری سطح سیال ممکن است به دو دسته اندازه گیری پیوسته یا سطح نقطه تقسیم شود. سطح اندازه گیری مداوم مایع دقیقاً سطوح سیال را اندازه گیری می‌کند. با این حال، نتایج اندازه گیری صحیح است.

از طرف دیگر، سنسور سطح نقطه تعیین می‌کند که سطح سیالات بالا یا پایین است. سنسورهای سطح را می‌توان به هیدرواستاتیک، لیزری، شناور، نوری، اولتراسونیک، خازنی، مقاومتی و الکترومغناطیسی طبقه بندی کرد.

شما می‌توانید انواع مختلفی از سنسورهای سطح را در سیستم ها و تنظیمات کنترل فرآیند صنعتی بیابید. این انتخاب بستگی به نوع جامد یا مایع تحت نظارت، میزان دسترسی به جامد یا سیال و خواص آن دارد. آنها در محصولات قابل تشخیص برای مصرف کنندگان ظاهر می‌شوند و در چندین کاربرد دیگر فراتر از امکانات صنعتی استفاده می‌شوند.

کاربرد سنسورهای سطح

دو بخش که در آن سنسور سطح به طور عمده استفاده می‌شود، تولید و خودرو هستند. با این حال، آن را در لوازم خانگی مختلف مانند یخ ساز در یخچال، ماشین لباسشویی یا هر جا که لازم است از سرریز شدن بیش از حد مایعات یا زیاد بودن آن ضروری است، یافت می‌شود.

آبگرمکن زمانی که سطح سیال مخزن آب داخلی به یک نقطه خاص می‌رسد و خیلی کم است به پر کردن آب کمک می‌کند. علاوه بر این، توالت باید مقداری آب در مخزن ذخیره کند تا نشتی یا سطح مایع را شناسایی کند.

سنسورهای فشار صنعتی

سنسور فشار از یک واحد پردازش سیگنال و یک عنصر حساس به فشار تشکیل شده است. این به شما امکان می‌دهد سیگنال های فشار را حس کنید و آنها را به یک سیگنال الکتریکی خروجی قابل استفاده بر اساس یک قانون خاص تبدیل کنید. آنها در درجه اول زمانی استفاده می‌شوند که داده های مربوط به فشار مایع یا گاز برای اندازه گیری یا کنترل مورد نیاز باشد.

می‌توانید با استفاده از حسگر فشار بر خطوط لوله نظارت کنید و نشت‌ها یا آلارم‌های غیرمعمول را به سیستم محاسباتی مرکزی ارسال کنید تا به دستگاه‌ها یادآوری کنید که تعمیر و نگهداری و تعمیرات لازم است.

برخی از طبقه بندی سنسورهای فشار شامل سنسورهای گیج، دیفرانسیل، آب بندی، خلاء و فشار مطلق می‌باشد. علاوه بر این، سنسورهای فشار را می‌توان در سیستم های هیدرولیک، خلاء و پنوماتیک نیز استفاده کرد.

کاربرد سنسورهای فشار

سنسورهای فشار تقریباً در هر کار صنعتی بسیار رایج هستند. آنها در بسیاری از محیط‌های اتوماسیون صنعتی مانند حفاظت از آب و برق آبی، هوافضا، حمل‌ونقل ریلی، اتوماسیون تولید، ساختمان‌های هوشمند، چاه‌های نفت، خطوط لوله، ماشین‌ابزار، پتروشیمی، کشتی‌سازی نیرو، نظامی و بسیاری از صنایع دیگر استفاده می‌شوند.

سنسورهای حرکت

سنسورهای حرکت تعیین می‌کنند که آیا اجسام از محل اصلی خود حرکت کرده اند یا خیر. آنها می‌توانند با ارزیابی تغییرات فشار یا میدان مغناطیسی حرکت را به طور غیر مستقیم اندازه گیری کنند.

این عمدتا در سیستم های امنیتی برای راه اندازی فوری آلارم های راه دور و چراغ های ماشه استفاده می‌شود. می‌توان آن را به حسگرهای حرکتی غیرفعال، ژست، فعال و توموگرافی طبقه‌بندی کرد.

کاربردهای سنسورهای حرکتی

سنسورهای حرکتی در سیستم‌های روشنایی خودکار، نورافکن‌های روشن و سیستم‌های امنیتی کارخانه‌ها و ساختمان‌ها بیشترین محبوبیت را دارند.

سنسورهای مادون قرمز صنعتی

سنسور مادون قرمز برای پردازش اطلاعات با استفاده از مادون قرمز استفاده می‌شود و اغلب به عنوان نور مادون قرمز شناخته می‌شود.

دارای خواص انعکاس، شکست، پراکندگی، تداخل و جذب است. هر ماده ای می‌تواند اشعه مادون قرمز ساطع کند به شرطی که دمای خاصی بالاتر از 0 مطلق داشته باشد.

سنسورهای مادون قرمز در زمان اندازه‌گیری جسم در تماس مستقیم با جسم نیستند. در نتیجه، هیچ اصطکاک وجود ندارد و مزایای حساسیت بالا و پاسخ سریع را برای شما فراهم می‌کند.

حسگرهای مادون قرمز عملکرد دستگاه را هدایت می‌کنند. آنها عمدتاً برای اندازه گیری دمای بدون تماس، تجزیه و تحلیل ترکیب گاز و آزمایش بدون آسیب استفاده می‌شوند.

کاربرد سنسورهای مادون قرمز

سنسور مادون قرمز عمدتا در فناوری فضایی، پزشکی، مهندسی محیط زیست و ارتش استفاده می‌شود. استفاده از حسگرهای مادون قرمز با راه حل های صنعتی IoT (IIoT) در چندین بخش دیگر نیز استفاده می‌شود.

سنسورهای مجاورت صنعتی

حسگرهای مجاورت می‌توانند نزدیکی اشیا را حس کنند و حضور آنها را در محدوده ای تا چند میلی متر (میلی متر) تشخیص دهند.

در حین انجام این کار، آنها یک سیگنال خروجی DC به کنترلرها تولید می‌کنند. این نوع سنسور در بسیاری از عملیات های تولیدی برای شناسایی قطعات و اجزای ماشین استفاده می‌شود.

ویژگی حساس سنسورهای جابجایی به شما امکان می‌دهد نزدیکی یک شی را شناسایی کنید و سیگنال سوئیچ تطبیق را ایجاد می‌کند.

این سنسور همچنین می‌تواند جهت های سنجش غیر تماسی را انجام دهد. در نتیجه، شی شناسایی را از بین نمی برد یا فرسوده نمی کند. علاوه بر این، هیچ جرقه یا سر و صدایی وجود ندارد.

از آنجایی که حالت خروجی بدون تماس است، طول عمر بیشتری دارد و بر عمر سرویس مخاطب تأثیری نمی گذارد. سنسور مجاورت از دیگر روش‌های تشخیص متمایز است.

آنها همچنین می‌توانند در تنظیمات آب و روغن استفاده شوند. علاوه بر این، آنها تحت تأثیر لکه های آب و روغن جسم تشخیص قرار نمی‌گیرند.

به تنهایی و در میان آنها، اشیاء فلزی را فقط می‌توان بدون تماس و در فاصله نزدیک قرار داد. اساسی ترین ویژگی دستگاه میله انعطاف پذیر با برد متغیر این است که می‌تواند محدوده حسگر تماس را تحت فشار قرار دهد.

پیستون‌ها، پروب‌ها و دکمه‌های فنری معمولاً برای تماس با محصول و تشخیص اینکه آیا در جای خود قرار دارد، موقعیت دقیقی دارد و تأیید می‌کند که محصول در حال آزمایش است استفاده می‌شود. سنسورهای مجاورتی را می‌توان به القایی، نوری، خازنی، مغناطیسی و اولتراسونیک طبقه‌بندی کرد.

کاربردهای حسگرهای مجاورتی

سنسور مجاورت در فناوری هوافضا، هوانوردی و تولید صنعتی رایج است، جایی که از آن برای شناسایی جابجایی اجسام استفاده می‌شود. در زندگی روزمره ما، هتل ها، گاراژها، رستوران ها، درب های اتوماتیک و دمنده های خودکار هوای گرم همه از کاربردهای حسگرهای مجاورت هستند.

با توجه به امنیت و ضد سرقت، مکان‌های مهمی مانند امور مالی، فایل‌های داده، حسابداری، موزه‌ها و خزانه‌ها معمولاً مجهز به دستگاه‌های ضد سرقت هستند که شامل چندین سوئیچ مجاورتی هستند. در فناوری اندازه گیری، اندازه گیری شتاب، طول و موقعیت و سرعت، سوئیچ های مجاورت زیادی برای کاربران وجود دارد.

سنسورهای نوری

حسگرهای نوری بر اساس اصول بصری برای ارزیابی هستند. مزایای زیادی دارد، از جمله اندازه گیری بدون تماس و غیر مخرب، کنترل از راه دور، عملاً بدون تداخل و انتقال با سرعت بالا.

حسگرهای نوری عمدتا شامل ابزارهای اندازه گیری نوری عمومی، تداخل سنج های لیزری، رمزگذارها، فیبر نوری و گریتینگ ها هستند. در طراحی، در درجه اول برای تشخیص اینکه آیا شی هدف نشان می‌دهد یا دیگر تشخیص حرکت اتوماسیون صنعتی را انجام می‌دهد، استفاده می‌شود.

کاربرد سنسورهای نوری

به طور کلی، سنسورهای نوری در مکان‌های اتوماسیون صنعتی مانند مخابرات، آسانسور، سیستم‌های امنیتی، مراقبت‌های بهداشتی و ساخت و ساز رایج هستند.

سنسورهای گاز صنعتی

حسگرهای گاز به شناسایی تغییرات یا وجود گازهای مختلف کمک می‌کنند. آنها در صنایع شیمیایی و همچنین برای کارخانه های تولیدی خاص اجتناب ناپذیر هستند.

با استفاده از سنسور گاز می‌توانید به راحتی وجود گازهای سمی یا قابل احتراق را تعیین کنید. انواع مختلفی از حسگرهای گاز وجود دارد که با آنها روبرو خواهید شد، از جمله سنسورهای اکسیژن، دی اکسید کربن و اکسید نیتروژن.

کاربرد سنسورهای گاز

سنسورهای گاز عمدتاً در بخش‌های شیمیایی، رنگ، نفت و گاز، پتروشیمی و تولید استفاده می‌شوند.

سنسورهای MEMS

سنسور سیستم های میکرو الکترومکانیکی (MEMS) یک حسگر نسبتا جدید است که با استفاده از فناوری ریزماشین کاری و میکروالکترونیک ایجاد شده است. سنسورهای MEMS با سنسورهای معمولی متفاوت هستند.

آنها دارای قابلیت اطمینان بالا، اندازه کوچک و مصرف انرژی کم هستند که آنها را برای تولید انبوه عالی می‌کند. اندازه مشخص شده در ترتیب میکرومترها به آن اجازه می‌دهد تا عملکردهایی را انجام دهد که سایر حسگرهای مکانیکی معمولی نمی توانند به آن دست یابند.

کاربرد سنسورهای MEMS

حسگرهای MEMS به عنوان یک وسیله ضروری برای به دست آوردن اطلاعات ارزشمند، نقشی اساسی در کوچک سازی چندین دستگاه حسگر ایفا کرده اند.

آنها عمدتاً در ماهواره های فضایی، وسایل نقلیه پرتاب، اتومبیل ها، تجهیزات هوافضا و هواپیماها استفاده می‌شوند. علاوه بر این، سنسورهای MEMS عمدتاً در پزشکی و لوازم الکترونیکی مصرفی قابل استفاده هستند.

سنسورهای دود

سنسور دود برای آتش سوزی ایده آل است زیرا می‌تواند مقدار قابل توجهی از دود را که در هنگام آتش سوزی ایجاد می‌شود تشخیص دهد. فوراً یک سیگنال هشدار را به موقع ارسال می‌کند. آشکارسازهای دود کنترل MCU را اجرا می‌کنند که به طور هوشمند دود ایجاد شده در هنگام آتش سوزی و هشدار را اندازه گیری می‌کند.

این یک حسگر ضروری در یک محیط تولید صنعتی قابل اشتعال و انفجار است. اگر آن را با راه‌حل‌های IIoT ادغام کنید، حتی کوچک‌ترین آتش‌سوزی یا نشت گاز را می‌توان به تیم مسئول گزارش داد، بنابراین از وقوع بلایای بزرگ جلوگیری کرد.

کاربرد سنسورهای دود

سنسورهای دود در گرمایش، تهویه، تهویه مطبوع (HVAC)، نظارت بر محل ساخت و ساز و واحدهای صنعتی که در آن احتمال آتش سوزی و نشت گاز وجود دارد، رایج هستند.

ویژگی های اساسی سنسورهای صنعتی

اکنون که در مورد انواع سنسورهای صنعتی موجود می‌دانید، باید یاد بگیرید که چه ویژگی‌های حسگر صنعتی ضروری را باید جستجو کنید.

انواع حسگرها / مبدل / ردیاب ها

سنجش سطح سوخت در مخزن از طریق سنسورهای مختلف قابل دستیابی است. انواع سنسورها در میان اکثر زیرمجموعه ها کاملاً مشهور هستند.

به عنوان مثال، می‌توانید از سنسورهای مادون قرمز برای سنجش سطح، تشخیص شعله و غیره استفاده کنید.

زمان پاسخ

زمان پاسخگویی اکثر سنسورها تنها در میلی ثانیه ارزیابی می‌شود. در مقابل، زمان پاسخ سنسورها برای گازها، نشت و غیره ممکن است بر حسب ثانیه یا دقیقه محاسبه شود.

برنامه مورد نظر

انتخاب برنامه مورد نظر به محدود کردن انتخاب سنسورها برای موارد خاص کمک می‌کند. به عنوان مثال، سنسورهای مجاورتی برای سیلندرهای پنوماتیک به گونه ای طراحی شده اند که مستقیماً به میله های اتصال سیلندر بچسبند و ترتیبات نصب خاصی دارند.

امکانات

سنسورهایی که برای عملکرد در شرایط و مکان های کاری خطرناک، محیط های شدید و غیره طراحی شده‌اند را می‌توان در اینجا در نظر گرفت.

انواع خروجی

اکثر سنسورهای کنترلی از حلقه های جریان 4-20 میلی آمپر استفاده می‌کنند که 4 میلی آمپر سمت پایین سیگنال آنالوگ و 20 میلی آمپر نشان دهنده سمت بالاتر است. سوئیچ های دیجیتال مانند PNP/NPN، USB و غیره نیز استفاده می‌شود.

بسته بندی سنسورهای صنعتی

حسگرها برای صنایع هوشمند، دستگاه های هوشمند و اینترنت اشیا ضروری هستند. توسعه و تحقق اینترنت صنعتی را نمی‌توان از نوآوری های تکنولوژیکی و کاربرد گسترده حسگرها جدا کرد. با این حال، بازار بزرگی برای رشد حسگرها به ارمغان آورده است.

همین بس که می‌توان گفت اینترنت صنعتی و توسعه حسگر را می‌توان مکمل هم بیان کرد. الزامات اتوماسیون و فناوری حسگرهای صنعتی بین مشاغل متفاوت است.

در نتیجه، درک سهولت، دشواری و هزینه ادغام سنسورها در یک سیستم موجود و نتایج نیروی کار در حال ظهور می‌تواند به شما کمک کند تصمیم بگیرید که آیا تغییر به سنسورهای صنعتی برای شما مناسب است یا خیر.

علاوه بر این، همیشه ایده خوبی است که با شرکت مهندسی پرگاران مشورت کنید تا در مورد فن آوری هایی که سودآوری و کارایی عملیاتی تأسیسات تولیدی شما را افزایش می‌دهند، آشنا شوید.

برای دسترسی به منابع مقاله اینجا کلیک کنید.

امیدوارم از خواند مقاله "انواع برتر سنسورهای صنعتی و کاربرد آن ها در اتوماسیون" لذت برده باشید.