מהם סוגי החיישנים הנפוצים?

חיישן הוא רכיב המשתמש בטכנולוגיית היי-טק חדשה למדידת השפעות פיזיקליות וכימיות. הוא משמש לעתים קרובות כדי לזהות ולהגיב לאותות אלקטרוניים או אופטיים, ולכן ישנם סוגים רבים. להלן מבוא מפורט לסוגי החיישנים:

1. חיישן התנגדות

• חיישן התנגדות הוא מכשיר הממיר את הכמויות הפיזיקליות הנמדדות, כגון תזוזה, דפורמציה, כוח, תאוצה, לחות, טמפרטורה וכו' לערכי התנגדות. ישנם בעיקר התקני חישה התנגדות כגון סוג התנגדות, סוג piezoresistive, התנגדות תרמית, רגיש לחום, רגיש לגז ורגיש ללחות.

 

 

2. חיישן טמפרטורה

• חיישן הטמפרטורה מבוסס בעיקר על העיקרון שערך ההתנגדות של ההתנגדות והפוטנציאל של הצמד התרמי משתנים באופן קבוע עם טמפרטורות שונות, ונוכל לקבל את ערך הטמפרטורה שצריך למדוד. יש לא רק מגוון רחב של חיישני טמפרטורה, אלא גם שילובים שונים. יש לבחור מוצרים מתאימים לפי מקומות שונים.

3. חיישן לחץ

• חיישן הלחץ הוא החיישן הנפוץ ביותר בפרקטיקה התעשייתית. הוא נמצא בשימוש נרחב בסביבות בקרה אוטומטיות תעשייתיות שונות, הכוללות שימור מים וכוח מים, תחבורה רכבת, מבנים חכמים, בקרה אוטומטית לייצור, תעופה וחלל, תעשייה צבאית, פטרוכימיה, בארות נפט, חשמל, ספינות, כלי מכונות, צינורות ועוד רבים אחרים תעשיות.

4. חיישן כוח המרת תדר

• חיישן כוח המרת התדר מבצע דגימת AC על אותות מתח הכניסה והזרם, ולאחר מכן מחבר את הערכים הנדגמים למכשיר המשני עם קלט דיגיטלי דרך מערכות שידור כגון כבלים וסיבים אופטיים, והמכשיר המשני עם קלט דיגיטלי מבצע חישובים על ערכים שנדגמו של מתח וזרם, אתה יכול לקבל ערך RMS מתח, ערך RMS זרם, מתח יסוד, זרם יסודי, מתח הרמוני, זרם הרמוני, הספק פעיל, הספק בסיסי, הספק הרמוני ופרמטרים נוספים.

5. חיישן מתח התנגדות

• למד מתח ההתנגדות בחיישן יש את השפעת המתח של מתכת, כלומר, עיוות מכני מתרחש תחת פעולת כוח חיצוני, כך שערך ההתנגדות משתנה בהתאם. ישנם שני סוגים של מדי מתח התנגדות: מתכת ומוליך למחצה. ניתן לחלק מדי מתח מתכת לסוג חוט, סוג נייר כסף וסוג סרט. למדדי מתח של מוליכים למחצה יש יתרונות של רגישות גבוהה (בדרך כלל עשרות מונים מזו של סוגי תיל ונייר כסף) והשפעות לרוחב קטנות.

6. חיישן התנגדות תרמית

• מדידת טמפרטורת התנגדות תרמית מבוססת על המאפיין שערך ההתנגדות של מוליכי מתכת עולה עם עליית הטמפרטורה למדידת הטמפרטורה. רוב ההתנגדויות התרמיות עשויות מחומרי מתכת טהורים, ופלטינה ונחושת הם הנפוצים ביותר כיום. בנוסף, חומרים כמו ניקל, מנגן ורודיום שימשו לייצור התנגדויות תרמיות. הוא משתמש בעיקר במאפיין שערך ההתנגדות משתנה עם הטמפרטורה כדי למדוד טמפרטורה ופרמטרים הקשורים לטמפרטורה. חיישן זה מתאים יותר לאירועים בהם דיוק זיהוי הטמפרטורה גבוה יחסית.

 

 

7. חיישן לייזר

• חיישנים המבצעים מדידות בטכנולוגיית לייזר. הוא מורכב מלייזר, גלאי לייזר ומעגל מדידה. חיישן הלייזר הוא סוג חדש של מכשיר מדידה. היתרונות שלו הם בכך שהוא יכול לממש מדידה למרחקים ארוכים ללא מגע, מהירות מהירה, דיוק גבוה, טווח מדידה גדול ויכולת חזקה להתנגד לאור והפרעות חשמליות. כאשר חיישן הלייזר פועל, דיודה פולטת הלייזר מכוונת אל המטרה כדי לפלוט פולסי לייזר. לאחר החזרה מהמטרה, אור הלייזר מתפזר לכל הכיוונים, וחלק מהאור המפוזר חוזר למקלט החיישן. לאחר קבלת המערכת האופטית, הוא מצולם על פוטודיודת המפולת.

8. חיישן אולם

• חיישן הול הוא חיישן שדה מגנטי העשוי לפי אפקט הול, שנמצא בשימוש נרחב בטכנולוגיית אוטומציה תעשייתית, טכנולוגיית זיהוי ועיבוד מידע. אפקט הול הוא שיטה בסיסית לחקר התכונות של חומרים מוליכים למחצה. מקדם הול ​​שנמדד בניסוי אפקט הול יכול לקבוע פרמטרים חשובים כגון סוג המוליכות, ריכוז הנשאים וניידות הנשא של חומרים מוליכים למחצה.

9. חיישן טמפרטורה אלחוטי

• חיישן הטמפרטורה האלחוטי ממיר את פרמטרי הטמפרטורה של אובייקט הבקרה לאותות חשמליים ושולח אותות אלחוטיים למסוף המקבל כדי לזהות, להתאים ולשלוט במערכת. זה יכול להיות מותקן ישירות בקופסת החיבורים של התנגדות תרמית תעשייתית כללית וצמד תרמי ויוצר מבנה משולב עם אלמנטים של חישת שדה. הוא משמש בדרך כלל בשילוב עם ממסרים אלחוטיים, מסופי קליטה, יציאות טוריות לתקשורת, מחשבים אלקטרוניים וכו'. זה לא רק חוסך חוטי פיצוי וכבלים אלא גם מפחית עיוות והפרעות בשידור האותות, ובכך משיג תוצאות מדידה ברמת דיוק גבוהה.

10. חיישנים חכמים

• תפקידו של החיישן החכם מוצע על ידי הדמיית הפעולה המתואמת של החושים והמוח האנושיים, בשילוב עם מחקר ארוך טווח וניסיון מעשי בבדיקת טכנולוגיה. זוהי יחידה אינטליגנטית עצמאית יחסית. המראה שלו הקל על הדרישות הקשות של ביצועי החומרה המקוריים, וניתן לשפר מאוד את ביצועי החיישן בעזרת תוכנה.

11. חיישן ראייה

• חיישן חזותי מתייחס ליכולת ללכוד אלפי פיקסלים של אור מתמונה שלמה. הבהירות והעדינות של תמונה נמדדים לרוב ברזולוציה, המתבטאת במונחים של מספר הפיקסלים. לחיישני ראייה יש אלפי פיקסלים הלוכדים אור מתמונה שלמה. החדות והפירוט של תמונה נמדדים בדרך כלל ברזולוציה, המתבטאת במספר הפיקסלים.

12. חיישן תזוזה

• חיישן תזוזה נקרא גם חיישן ליניארי, חיישן הממיר תזוזה לחשמל. חיישן התזוזה הוא מכשיר ליניארי השייך לאינדוקציית מתכת. תפקידו של החיישן הוא להמיר כמויות פיזיקליות שונות לחשמל. הוא מחולק לחיישני תזוזה אינדוקטיביים, חיישני תזוזה קיבוליים, חיישני תזוזה פוטו-אלקטריים, חיישני תזוזה קוליים, חיישני תזוזה מסוג Hall Hall.

13. חיישן פומפיה

• רשתות מטרולוגיות משמשות בדרך כלל במערכות זיהוי דיגיטליות לזיהוי תזוזה ליניארית ותזוזה זוויתית ברמת דיוק גבוהה. זהו מכשיר זיהוי שנמצא בשימוש נרחב בכלי מכונת CNC. הרזולוציה המרחבית של חיישן הסורג יכולה להגיע בדרך כלל לכ-1 מיקרומטר, אורכו של סורג בודד יכול להגיע ליותר מ-600 מ"מ, ניתן לחבר את הסורג הראשי וטווח המדידה יכול להגיע ליותר ממספר מטרים.

14. חיישן ואקום

• חיישן הוואקום מיוצר בטכנולוגיית מיקרו-עיבוד סיליקון מתקדמת. זהו משדר לחץ מוחלט העשוי מאלמנט piezoresistive סיליקון משולב כאלמנט הליבה של החיישן. עקב השימוש בחיבור ישיר של סיליקון-סיליקון או סיליקון-פיירקס אלקטרוסטטי לחלל לחץ הייחוס הוואקום הנוצר מהדבקה, וסדרת טכנולוגיית אריזה נטולת מתח וטכנולוגיית פיצוי טמפרטורה מדויקת יש יתרונות בולטים של יציבות מעולה ודיוק גבוה והם מתאים למדידה ובקרה של לחץ מוחלט במצבים שונים.

15. חיישן מרחק אולטראסוני

• חיישן מדידת מרחק קולי מאמץ את העיקרון של טווח הד קולי ומשתמש בטכנולוגיית מדידת הפרש זמן מדויקת כדי לזהות את המרחק בין החיישן למטרה. הוא מאמץ חיישן קולי עם זווית קטנה, אזור עיוור קטן, בעל היתרונות של מדידה מדויקת, ללא מגע, עמיד למים, אנטי קורוזיה ועלות נמוכה. יתרונות נוספים, ניתן ליישם אותו לזיהוי מפלס נוזל ורמת חומר. שיטת זיהוי מפלס הנוזל ורמת החומר הייחודית יכולה להבטיח תפוקה יציבה כאשר יש קצף או רעידות גדולות על פני הנוזל וקשה לזהות את ההד.

16. תא עומס

• תא עומס הוא מכשיר המרת כוח לחשמל שיכול להמיר את כוח הכבידה לאות חשמלי ומהווה מרכיב מרכזי במכשיר שקילה אלקטרוני. ישנם סוגים רבים של חיישנים שיכולים לממש המרת כוח לחשמל, והנפוצים שבהם הם סוג מתח התנגדות, סוג כוח אלקטרומגנטי וסוג קיבולי. סוג הכוח האלקטרומגנטי משמש בעיקר למאזנים אלקטרוניים, הסוג הקיבולי משמש לכמה מאזני עגורן אלקטרוניים, והרוב המכריע של מכשירי השקילה משתמשים בתאי עומס מסוג התנגדות. לתא העומס מסוג התנגדות יש מבנה פשוט, דיוק גבוה וישימות רחבה, וניתן להשתמש בו בסביבה גרועה יחסית.

 

 

17. חיישן מפלס קיבולי

• חיישן הרמה הקיבולית מורכב מחיישן קיבולי ומעגל מודול אלקטרוני. הוא מבוסס על פלט זרם קבוע של 4~20mA דו-חוטי. לאחר ההמרה, ניתן לפלט אותו במצב שלושה חוטים או ארבעה חוטים. אות המוצא נוצר כמו 1~5V, 0~5V, 0~10mA, ואותות סטנדרטיים אחרים. חיישנים קיבוליים מורכבים מאלקטרודות מבודדות ומכל מתכת גלילי המכיל את תווך המדידה. כאשר מפלס החומר עולה, מכיוון שהקבוע הדיאלקטרי של החומר הלא מוליך קטן משמעותית מזה של האוויר, הקיבול משתנה עם גובה החומר.

18. חיישן חומציות אלקטרודת אנטימון

• חיישן החומציות של אלקטרודת האנטימון הוא מכשיר ניתוח מקוון תעשייתי המשלב זיהוי pH, ניקוי אוטומטי והמרת אותות חשמליים. זוהי מערכת למדידת ערכי pH המורכבת מאלקטרודת אנטימון ואלקטרודת ייחוס. בתמיסת החומצה שתיבדק, מאחר ושכבת תחמוצת האנטימון טריאוקסיד נוצרת על פני האלקטרודה של האנטימון, יווצר הפרש פוטנציאלים בין משטח האנטימון המתכתי לבין האנטימון טריאוקסיד. גודל הפרש פוטנציאל זה תלוי בריכוז של שלושת תחמוצות האנטימון, אשרתואמים להתאמה של יוני מימן בתמיסה החומצית שיש למדוד.

19. חיישן פייזוריסטי

• החיישן ה-piezoresistive הוא מכשיר המיוצר על ידי הפצת התנגדות על המצע של החומר המוליך למחצה בהתאם להשפעה ה-piezoresistive של החומר המוליך למחצה. המצע יכול לשמש ישירות כאלמנט חיישן מדידה, והתנגדות הדיפוזיה מחוברת למצע ליצירת גשר. כאשר המצע מעוות על ידי כוח חיצוני, ערכי ההתנגדות ישתנו, והגשר יפיק פלט לא מאוזן מקביל. חומרי המצע (או הדיאפרגמה) המשמשים כחיישנים piezoresistive הם בעיקר פרוסות סיליקון ופסקיות גרמניום. חיישני סיליקון piezoresistive עשויים פרוסות סיליקון כחומרים רגישים משכו יותר ויותר תשומת לב, במיוחד למדידת לחץ. חיישני piezoresistive במצב מוצק למהירות ומהירות משמשים לרוב.

20. חיישן רגיש לאור

• החיישן הרגיש לאור הוא אחד החיישנים הנפוצים ביותר. יש לו מגוון רחב, הכולל בעיקר: תאים פוטו, צינורות פוטו מכפילים, נגדי פוטו, פוטוטרנזיסטורים, תאים סולאריים, חיישני אינפרא אדום, חיישני אולטרה סגול, חיישנים פוטו-אלקטריים סיבים אופטיים, חיישני צבע, חיישני תמונה CCD ו-CMOS וכו'. אורכי הגל הרגישים שלו הם סביב אורכי הגל. של אור נראה, כולל אורכי גל אינפרא אדום ואולטרה סגול. חיישן האור אינו מוגבל לזיהוי האור, הוא יכול לשמש גם כאלמנט זיהוי ליצירת חיישנים אחרים לזיהוי כמויות לא חשמליות רבות, כל עוד הכמויות הלא חשמליות הללו מומרות לשינויים באותות אופטיים. החיישן האופטי הוא כיום אחד מהחיישנים עם התפוקה הגדולה ביותר והיישום הרחב ביותר, והוא תופס עמדה חשובה ביותר בהכנסת טכנולוגיית בקרה אוטומטית ומדידה לא חשמלית.

21. חיישן אינפרא אדום

• The infrared sensor is a sensor that uses the principle of a thermocouple to detect infrared radiation from the physical effect of the interaction between infrared radiation and matter. In most cases, it uses the electrical effect of this interaction. Measure the difference between the target object and the sensor or the object and the ambient temperature. The principle of the thermocouple is that two different metals A and B form a closed loop. When the temperature of the two contact ends is different (T>כדי), תרמו-חשמל נוצר בלולאה. פוטנציאל Eab, שבו T נקרא הקצה החם, קצה העבודה או קצה המדידה, ו-To נקרא הקצה הקר, הקצה החופשי או הקצה הייחוס. A ו-B נקראים תרמוסים. גודל הפוטנציאל התרמו-אלקטרי נקבע על ידי פוטנציאל המגע (נקרא גם פוטנציאל הדבק Burr) ופוטנציאל הפרש הטמפרטורה (נקרא גם פוטנציאל תומסון).

 

 

22. חיישן מוליכות

• זהו מכשיר תהליך (חיישן משולב) המודד בעקיפין את ריכוז היונים על ידי מדידת ערך המוליכות של התמיסה, ויכול לזהות באופן רציף את המוליכות של תמיסה מימית בתהליך התעשייתי באינטרנט. מכיוון שתמיסת האלקטרוליט היא מוליך חשמל טוב כמו מוליך מתכת, חייבת להיות התנגדות כאשר הזרם זורם בתמיסת האלקטרוליט, והיא תואמת את חוק אוהם. עם זאת, מאפייני טמפרטורת ההתנגדות של נוזלים מנוגדים לאלו של מוליכים מתכת ויש להם מאפייני טמפרטורה שליליים. על מנת להבדיל בינו לבין מוליכים מתכתיים, המוליכות של תמיסת האלקטרוליט מתבטאת על ידי מוליכות (הדדית של התנגדות) או מוליכות (הדדית של התנגדות). כאשר שתי אלקטרודות מבודדות זו מזו יוצרות תא מוליכות, אם הפתרון שייבדק ממוקם באמצע, ומועבר דרכו זרם חילופין מתח קבוע, נוצרת לולאת זרם. אם המתח וגודל האלקטרודה קבועים, יש קשר תפקודי מסוים בין זרם הלולאה לבין המוליכות.