Στις σύγχρονες διαδικασίες παραγωγής βιομηχανικού αυτοματισμού, οι αισθητήρες παίζουν καθοριστικό ρόλο.
Ο αισθητήρας είναι ένα όργανο ανίχνευσης ικανό να αντιλαμβάνεται μετρημένες πληροφορίες. Μετατρέπει αυτές τις αντιληπτές πληροφορίες σε ηλεκτρικά σήματα ή άλλες απαιτούμενες μορφές εξόδου σύμφωνα με συγκεκριμένες αρχές, πληρώντας τις απαιτήσεις για μετάδοση, επεξεργασία, αποθήκευση, εμφάνιση, εγγραφή και έλεγχο πληροφοριών. Οι αισθητήρες βοηθούν στην παρακολούθηση, ανάλυση, μέτρηση και επεξεργασία διαφόρων αλλαγών-όπως μετατοπίσεις στη θέση, μήκος, ύψος, εξωτερικές συνθήκες και κακή ευθυγράμμιση που συμβαίνουν σε περιβάλλοντα βιομηχανικής παραγωγής.
Λοιπόν, ποιοι τύποι αισθητήρων απαιτούνται συνήθως στον βιομηχανικό αυτοματισμό;
I. Αισθητήρες θερμοκρασίας και υγρασίας
Οι αισθητήρες θερμοκρασίας και υγρασίας ενσωματώνουν-ευαίσθητα και θερμοευαίσθητα στοιχεία για τη μέτρηση της θερμοκρασίας και της υγρασίας. Μετά τη συλλογή αυτών των σημάτων, υποβάλλονται σε επεξεργασία κυκλώματος που περιλαμβάνει σταθεροποίηση τάσης, φιλτράρισμα, λειτουργική ενίσχυση, μη γραμμική διόρθωση, μετατροπή V/I, ρύθμιση σταθερού ρεύματος και αντίστροφη προστασία. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα εξόδους ρεύματος ή τάσης γραμμικά ανάλογες με τη θερμοκρασία και την υγρασία. Εναλλακτικά, μπορούν να εξάγουν απευθείας μέσω διεπαφών όπως το RS-485 ή το RS-232 μέσω ενός κύριου τσιπ ελέγχου.
II. Φωτοηλεκτρικός αισθητήρας
Ο φωτοηλεκτρικός αισθητήρας είναι μια συσκευή που μετατρέπει τα φωτεινά σήματα σε ηλεκτρικά σήματα. Η λειτουργία του βασίζεται στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, το οποίο περιγράφει το φαινόμενο όπου τα ηλεκτρόνια σε ορισμένα υλικά απορροφούν την ενέργεια των φωτονίων από το προσπίπτον φως, με αποτέλεσμα τα αντίστοιχα ηλεκτρικά φαινόμενα. Μπορούν να ανιχνεύσουν μη ηλεκτρικά φυσικά μεγέθη που προκαλούν άμεσα αλλαγές στην ένταση του φωτός, όπως η ένταση του φωτός, η φωτεινότητα, η ραδιομετρική μέτρηση θερμοκρασίας και η ανάλυση της σύστασης αερίων. Μπορούν επίσης να ανιχνεύσουν άλλα μη{4}}ηλεκτρικά μεγέθη που μπορούν να μετατραπούν σε αλλαγές έντασης φωτός, όπως η διάμετρος του εξαρτήματος, η τραχύτητα της επιφάνειας, η τάση, η μετατόπιση, οι κραδασμοί, η ταχύτητα, η επιτάχυνση, καθώς και το σχήμα του αντικειμένου και η αναγνώριση της κατάστασης λειτουργίας.
III. Αισθητήρες πίεσης
Οι αισθητήρες πίεσης είναι συσκευές που χρησιμοποιούνται συνήθως στη βιομηχανική πρακτική. Ανιχνεύουν σήματα πίεσης και τα μετατρέπουν σε χρησιμοποιήσιμα ηλεκτρικά σήματα εξόδου σύμφωνα με συγκεκριμένες αρχές. Εφαρμόζονται ευρέως στην υδροηλεκτρική ενέργεια, τις σιδηροδρομικές μεταφορές, τα έξυπνα κτίρια, τον αυτοματισμό παραγωγής, την αεροδιαστημική, τη στρατιωτική, την πετροχημική, τις πετρελαιοπηγές, την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, τα θαλάσσια σκάφη, τις εργαλειομηχανές, τους αγωγούς και άλλες βιομηχανίες.
IV. Αισθητήρας εφέ Hall
Ο αισθητήρας εφέ Hall είναι ένας αισθητήρας μαγνητικού πεδίου που βασίζεται στο φαινόμενο Hall, που εφαρμόζεται ευρέως στον βιομηχανικό αυτοματισμό, την τεχνολογία ανίχνευσης και την επεξεργασία πληροφοριών. Το φαινόμενο Hall χρησιμεύει ως θεμελιώδης μέθοδος για τη μελέτη των ιδιοτήτων των υλικών ημιαγωγών. Ο συντελεστής Hall που μετράται μέσω πειραμάτων φαινομένου Hall επιτρέπει τον προσδιορισμό κρίσιμων παραμέτρων όπως ο τύπος αγωγιμότητας του ημιαγωγού, η συγκέντρωση του φορέα και η κινητικότητα του φορέα.
V. Αισθητήρες εγγύτητας
Οι αισθητήρες εγγύτητας είναι ένας γενικός όρος για τους αισθητήρες που αντικαθιστούν τις μεθόδους ανίχνευσης βάσει επαφής-όπως διακόπτες ορίου, επιτρέποντας τον εντοπισμό χωρίς φυσική επαφή με το αντικείμενο-στόχο. Μετατρέπουν τις πληροφορίες κίνησης και παρουσίας του στόχου σε ηλεκτρικά σήματα. Ο αισθητήρας εγγύτητας είναι μια συσκευή ικανή να ανιχνεύσει την προσέγγιση ενός αντικειμένου. Χρησιμοποιεί τα ευαίσθητα χαρακτηριστικά των αισθητήρων μετατόπισης για την ανίχνευση αντικειμένων που πλησιάζουν και εξάγει τα αντίστοιχα σήματα διακόπτη. Επομένως, οι αισθητήρες εγγύτητας είναι επίσης γνωστοί ως διακόπτες εγγύτητας.
VI. Αισθητήρες MEMS (Μικροηλεκτρομηχανικά Συστήματα)
Οι αισθητήρες MEMS ή τα μικροηλεκτρομηχανικά συστήματα αντιπροσωπεύουν ένα διεπιστημονικό ερευνητικό πεδίο αιχμής-που αναπτύχθηκε από την τεχνολογία μικροηλεκτρονικής. Ενσωματώνουν την ηλεκτρονική, τη μηχανική, την επιστήμη των υλικών, τη φυσική, τη χημεία, τη βιολογία και την ιατρική. Επί του παρόντος, οι αισθητήρες MEMS βρίσκουν εκτεταμένες εφαρμογές σε διαστημικούς δορυφόρους, οχήματα εκτόξευσης, αεροδιαστημικό εξοπλισμό, αεροσκάφη, αυτοκίνητα, βιοϊατρικές συσκευές και ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης.
VII. Αισθητήρες ροπής
Οι αισθητήρες ροπής, επίσης γνωστοί ως μετατροπείς ροπής, μετρητές ροπής ή μετρητές ροπής, χρησιμοποιούν τεχνολογία ηλεκτρικής μέτρησης με μετρητή τάσης. Μια γέφυρα καταπόνησης σχηματίζεται σε έναν ελαστικό άξονα. Η εφαρμογή ισχύος σε αυτή τη γέφυρα παράγει ένα ηλεκτρικό σήμα ανάλογο με τη στρεπτική δύναμη που εφαρμόζεται στον άξονα. Ανιχνεύοντας τη στρεπτική ροπή σε διάφορα περιστρεφόμενα ή μη-μηχανικά εξαρτήματα, αυτοί οι αισθητήρες μετρούν με ακρίβεια τη ροπή, την ταχύτητα περιστροφής και τη μηχανική ισχύ.
VIII. Αισθητήρες οπτικών ινών
Οι αισθητήρες οπτικών ινών μετατρέπουν την κατάσταση ενός μετρούμενου αντικειμένου σε μετρήσιμα οπτικά σήματα. Η αρχή λειτουργίας περιλαμβάνει την κατεύθυνση μιας δέσμης φωτός από μια πηγή φωτός μέσω μιας οπτικής ίνας σε έναν διαμορφωτή. Εντός του διαμορφωτή, η αλληλεπίδραση με την εξωτερική μετρούμενη παράμετρο μεταβάλλει τις οπτικές ιδιότητες του φωτός-όπως η ένταση, το μήκος κύματος, η συχνότητα, η φάση ή η κατάσταση πόλωσης-δημιουργώντας ένα διαμορφωμένο οπτικό σήμα. Αυτό το σήμα ταξιδεύει στη συνέχεια μέσω της οπτικής ίνας σε μια οπτικοηλεκτρονική συσκευή, όπου ένας αποδιαμορφωτής εξάγει τη μετρούμενη παράμετρο.
IX. Αισθητήρας μετατόπισης
Γνωστός και ως γραμμικός αισθητήρας, αυτή η μεταλλική-γραμμική συσκευή ανίχνευσης μετατρέπει διάφορα φυσικά μεγέθη σε ηλεκτρικά σήματα. Οι εφαρμογές του είναι εκτεταμένες, χρησιμοποιούνται συνήθως σε βιομηχανικούς αυτοματισμούς, κατασκευές, γέφυρες και παρόμοιους τομείς.
Χ. Μαγνητικοί Αισθητήρες
Τα μαγνητικά υλικά παρουσιάζουν αλλοιωμένες μαγνητικές ιδιότητες όταν εκτίθενται σε εξωτερικά ερεθίσματα όπως θερμότητα, φως, πίεση ή ακτινοβολία. Αυτές οι ιδιότητες επιτρέπουν τη δημιουργία πολύ αξιόπιστων και ευαίσθητων αισθητήρων. Τέτοιοι αισθητήρες χρησιμοποιούν μαγνητικά υλικά ως αισθητήρια στοιχεία τους, εξ ου και η ονομασία «μαγνητικοί αισθητήρες».