انواع سنسور پی ال سی؛ حسگر plc چیست و چه کاربردی دارد؟

پی ال سی جزء اصلی بخش اتوماسیون صنعتی است که دارای دو نوع سنسور آنالوگ و دیجیتال است. سنسورهای آنالوگ و دیجیتال از متداول‌ترین سنسورها در صنعت مهندسی هستند؛ (اگر به اطلاعات بیشتری در مورد پی ال سی احتیاج دارید می توانید مطلب plc چیست را مطالعه کنید.)

شاید این سوال در ذهن شما ایجاد شده که سنسور دقیقا چه کاری انجام می‌دهد؟ در جواب این سوال باید بگوییم؛ سنسور یک وسیله الکترونیکی است که برای شناسایی و مشاهده فعالیت‌های فیزیکی مانند: فشار، شدت نور، دما، فاصله و … مورد استفاده قرار می‌گیرد و خروجی را با استفاده از اعلان یا سیگنال مغناطیسی و الکتریکی به سایر دستگاه‌های کنترل کننده ارسال و پردازش می‌کند.
از کاربردهای سنسور plc در صنعت می‌توان به پروژه‌های الکترونیک، رباتیک، اتوماسیون، کامپیوترها، ماشین‌های هوشمند، ماهواره‌ها، وسایل هوشمند، نیروگاه‌های انرژی، ارتباطات و … اشاره کرد.
در ادامه این مقاله انواع مختلف سنسورهای پی ال سی و نحوه استفاده از آنها را شرح داده‌ایم. اگر می‌خواهید در مورد کاربردهای مفید حسگر plc در صنعت بیشتر بدانید توصیه می‌کنیم ادامه مطلب را از دست ندهید.

سنسور آنالوگ plc چیست؟

سنسورهای آنالوگ، سیگنال یا ولتاژ خروجی مداومی تولید می‌کنند که به طور کلی متناسب با کمیت اندازه‌گیری شده است. مقادیر فیزیکی مانند دما، سرعت، فشار، جابجایی و … همه مقادیری آنالوگ هستند زیرا تمایل دارند با گذشت زمان تغییر کنند.

به عنوان مثال، می‌توان دمای مایع را با استفاده از دماسنج یا ترموکوپل اندازه‌گیری کرد که به طور مداوم به تغییرات دما با گرم شدن یا خنک شدن مایع پاسخ می‌دهد.

سنسورهای آنالوگ گوناگونی در سیستم ابزار دقیق وجود دارد از جمله: شتاب سنج، سنسور فشار، سنسور نور، سنسور صدا، سنسور دما و غیره. سنسور فشار آنالوگ، تجهیزی است که فشار مایعات و گازها را مدیریت می‌کند. این فشار بر حسب نیرو بر واحد سطح محاسبه می‌شود. سنسور فشار هم چون یک مبدل عمل کرده و فشار تحمیل شده را به سیگنال الکتریکی تبدیل می نماید.

 سنسورهای آنالوگ، کاربردهای متفاوتی دارند، به طور مثال می‌توانند به صورت غیرمستقیم، کمیت‌هایی مثل جریان سیالات و ارتفاع آب مخازن را اندازه‌گیری کنند. سنسورهای آنالوگ plc واحد اندازه گیری دقیقی دارند و بیشترین کاربرد آنها در سنجش دما، فاصله، نور و فشار است.

در اتوماسیون PLC، ورودی‌های آنالوگ معمولاً از 0-20 میلی‌آمپر، 4-20 میلی‌آمپر یا 0-10 ولت متغیر است. از این رو، حسگر plc ممکن است به حسگر جریان یا ولتاژ نیز تبدیل شود.

سنسور دیجیتال plc چیست؟

سنسورهای دیجیتال (مانند حسگرهای مجاورت) به دستگاه‌هایی گفته می‌شود که ولتاژ خروجی‌ را فقط در حالت HIGH یا در وضعیت LOW محاسبه می‌کنند. این نوع سنسورها حسگر الکتریکی یا الکتروشیمیایی هستند که در آن اطلاعات به شکل دیجیتال تبدیل شده و سپس منتقل می‌شوند.

خروجی یک سنسور دیجیتال به صورت 1 و 0 است و بر اساس اصل سیستم اعداد باینری کار می‌کند. یعنی در آن “1” نشان دهنده وضعیت ON و “0” نشان دهنده وضعیت OFF دستگاه است. یک سیگنال دیجیتال مقادیر متمایز (غیر پیوسته) تولید می‌کند و خروجی به صورت یک بیت واحد یا ترکیبی از بیت‌های متعدد به نام “بایت” در نظر گرفته می‌شود و (انتقال موازی) نامیده می‌شود.

 در سنسورهای دیجیتال، سیگنال اندازه‌گیری شده به صورت مستقیم به خروجی دیجیتال درون سنسور تبدیل شده و از طریق کابل و به صورت دیجیتال انتقال پیدا می‌کند.

در صورت بروز نقص در سنسورهای دیجیتال می‌توان بلافاصله آن را از سیستم خارج کرد یا به آسانی می‌توان به سیستم جدیدی وارد کرد یا بدون این که بر سایر اجزای سیستم تأثیر بگذارد؛ می‌توان سنسورهای کارکرده را برداشته و سنسورهای تازه کالیبره شده را جایگزین کرد که هیچ تغییری در برنامه خود سیستم ایجاد نمی‌کند. اطلاعات کالیبراسیون در داخل سنسور ذخیره می‌شود و نیازی به انتقال سیستم همراه با سنسور برای کالیبراسیون نیست.

انواع حسگر پی ال سی (plc) بر اساس نحوه کاربرد

سنسورها به چهار دسته اصلی سنسور آنالوگ، سنسور دیجیتال، سنسور فعال و سنسور غیر فعال تقسیم می‌شوند. در ادامه انواع مختلف سنسور پی ال سی را شرح می دهیم.

سنسور دما

سنسور دما برای تشخیص دما و انرژی گرمایی و تبدیل آن به سیگنال الکتریکی (به شکل ولتاژ یا جریان) استفاده می‌شود و در کامپیوتر، یخچال، خودرو، تجهیزات پزشکی، وسایل آشپزی، موتور الکتریکی و غیره استفاده می‌شود. سنسور دما انواع مختلفی دارد:

• دماسنج
• ترموکوپل
• آشکارساز دمای مقاومتی (RTD)
• سنسور دمای ترمیستور
• سنسور دمای نیمه هادی
• سنسور دمای سیم ویبره

سنسور فشار

سنسور فشار را مبدل فشار، ترانسمیتر فشار یا پیزومتر می‌نامند. این نوع سنسور فشار هوا، گاز، آب را اندازه می‌گیرد و سیگنال الکتریکی را به کنترل‌کننده می‌دهد. با توجه به کاربردهای مختلف و بسیاری از ویژگی‌های دیگر، به بخش‌های مختلف زیر تقسیم می‌شود:

• سنسور فشار خلاء
• سنسور فشار مطلق
• سنسور فشار سنج
• سنسور فشار دیفرانسیل
• سنسور لمسی

این سنسور الکترونیکی است و برای تشخیص و ضبط لمس فیزیکی استفاده می‌شود. سنسور لمسی خازنی و مقاومتی بهترین نمونه از سنسور لمسی هستند. اکسیمتر یکی از بهترین نمونه های حسگر لمسی برای تشخیص سطح اکسیژن در بدن انسان است.

سنسور تصویر

سنسور تصویر یک دستگاه الکترونیکی است که برای تشخیص پیکسل‌های تصویر و ارائه اطلاعات به دستگاه‌های نمایشگر استفاده می‌شود. برای دوربین دیجیتال، تلویزیون مدار بسته (CCTV)، تجهیزات تصویربرداری پزشکی، دستگاه‌های تصویربرداری حرارتی، رادار، سونار و غیره از سنسورهای تصویر استفاده می‌شود.

سنسورها دارای انواع آنالوگ و دیجیتال هستند. به طور کلی، یک سنسور تصویر الکترونیکی به دو نوع اصلی طبقه‌بندی می‌شود.

• دستگاه همراه با شارژ (CCD)
• سنسور پیکسل فعال

سنسور حرکت

سنسور حرکت فعالیت‌ها یا حرکات فیزیکی را اندازه‌گیری و ثبت می‌کند، سنسور حرکت در امنیت خانه، عملکرد درب‌های اتوماتیک، مایکروویو، رباتیک، امواج اولتراسونیک، آشکارساز ژست و غیره استفاده می‌شود که به انواع مختلف طبقه‌بندی می‌شود.

• سنسور حرکت فعال
• سنسور حرکت غیرفعال
• سنسور حرکت توموگرافی
• سنسور حرکت ژست
• سنسور نور

سنسور نور یک دستگاه فوتوالکتریک است، این سنسور روشنایی یا درخشندگی نور یا فوتون را تشخیص داده و به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. این به طور گسترده در سیستم خورشیدی، خودرو، بخش کشاورزی (سیستم آبپاش خودکار) و دستگاه پروژه مبتنی بر الکترونیک مانند آردوینو استفاده می‌شود.

 سه نوع سنسور نور وجود دارد.

• مقاومت نوری یا مقاومت وابسته به نور (LDR)
• فتودیود
• فوتوترانزیستور

سنسور لرزش

گاهی اوقات، سنسور ارتعاش به عنوان سنسور پیزوالکتریک شناخته می‌شود. سنسور ارتعاش هر حرکت یا  فعالیتی را شناسایی و ثبت می‌کند. و داده‌ها یا سیگنال‌ها را به ماشین‌ها یا سیستم‌های متصل ارائه می‌دهد. این حسگر به ارسال تاییدیه در صورت وجود هرگونه فعالیت خطرناک کمک می‌کند.

سنسور رطوبت

سنسور رطوبت برای تشخیص رطوبت هوا و خاک، سنسور رطوبت بسیار ضروری است. بیشتر در سیستم تهویه مطبوع (AC) استفاده می‌شود.

سنسور مجاورت

حسگر مجاورت می‌تواند به راحتی در گوشی‌های هوشمند، رایانه‌های لوحی، ماشین آلات، سیستم‌های روباتیک، ترن هوایی و غیره استفاده شود و بدون هیچ گونه لمس فیزیکی تشخیص دهد. به انواع مختلفی تقسیم می‌شود مانند:

• سنسور مجاورت خازنی
• سنسور مجاورت القایی

سنسور رنگ

سنسور رنگ به درک رنگ یک شی و تشخیص علامت رنگ کمک می‌کند. این سنسور از مقیاس رنگی RGB (قرمز، سبز و آبی) استفاده می کند. برای رنگ آمیزی و چاپ رنگ، مواد آرایشی، منطقه پارچه، تشخیص پزشکی، مانیتور رنگی کامپیوتر و کنترل فرآیند، از سنسور رنگ استفاده می‌شود.

سنسور تشعشع

سنسور تشعشع یک ابزار الکترونیکی است که ذرات تشعشع مانند آلفا، بتا، گاما، نوترون ها، اشعه ایکس را حس کرده و اندازه‌گیری می‌کند. سنسور تشعشع شامل سه نوع مختلف است.

• سنسور تشعشع پر از گاز
• سنسور تابش سوسوزن
• سنسور تشعشع حالت جامد

این حسگر برای انرژی هسته‌ای، روش‌های تصویربرداری پزشکی و نظارت بر رادیواکتیویته محیطی استفاده می‌شود.

سنسور سطح

به طور گسترده‌ای در کشتی، ظرف، مخزن آب، مخزن سوخت و غیره برای بررسی سطح آب استفاده می‌شود. نقش اصلی سنسور سطح، اندازه‌گیری سطح یا ارتفاع مواد مختلف مانند جامد، مایع و گاز است و به بخش‌های مختلف طبقه بندی می‌شود:

• سنسور سطح لیزر
• سنسور شناور
• سنسور سطح خازنی
• سنسور سطح مقاومتی
• سنسور سطح اولتراسونیک
• سنسور سطح هیدرواستاتیک
• سنسور سطح نوری
• سنسور سطح الکترومغناطیسی

سنسور موقعیت

سنسور موقعیت جابجایی و موقعیت (مانند خطی و چرخشی) را تعیین می‌کند. سنسور موقعیت در کاربردهای خانگی و صنعتی مانند بسته/باز شدن درب، نظارت بر سوپاپ، کنترل موتور، دریچه گاز برای کنترل جریان سوخت یا قدرت به موتور استفاده می‌شود و در انواع مختلف موجود است:

• سنسور موقعیت نوری
• سنسور موقعیت خطی
• سنسور موقعیت چرخشی
• سنسور موقعیت القایی
• سنسور موقعیت خازنی
• سنسور موقعیت فیبر نوری
• سنسور موقعیت اولتراسونیک

سنسور گاز یا دود

سنسور گاز برای تشخیص انواع گازها، گازهای سمی یا انفجاری، دود موجود در هوا استفاده می‌شود. برخی از این سنسورها قادر به اندازه‌گیری غلظت گاز نیز هستند. سنسور گاز یا دود به سه قسمت تقسیم می‌شود.

• سنسور دود نوع نوری
• سنسور دود نوع یونیزاسیون
• سنسور دود نوع لیزری
• سنسور دود در کارخانه‌ها، صنایع، ساختمان‌ها، کشتی‌ها، هواپیماها و غیره استفاده می‌شود.

سنسور شعله

سنسور شعله به راحتی آتش یا شعله مواد مجاور را تشخیص می‌دهد. در مناطق صنعتی برای سیستم هشدار، نیروگاه گاز طبیعی، سیستم اطفاء حریق و پروژه آشکارساز آتش طراحی مبتنی بر آردوینو استفاده می‌شود.

سنسور نشت

سنسور نشت در یک ظرف یا خلاء بسته برای تشخیص نشت آب، نشت مایع، نشت هوا و غیره استفاده می‌شود. با توجه به نقش کار، به دو بخش اصلی تقسیم می‌شود.

• سنسور نشت نقطه‌ای
• سنسور نشت جریان

شتاب سنج

شتاب سنج ابزاری است که شتاب یا سرعت حرکت را اندازه گیری می‌کند و در بسیاری از کاربردها مانند ربات کنترل شده با حرکت دست، سیستم ناوبری برای هواپیما و موشک، سیستم فرآیند و کنترل، شتاب خودرو و سایر تجهیزات الکترونیکی دوار مانند توربین، غلتک، فن، کمپرسور، پمپ استفاده می‌شود.

سنسور شیب

سنسور شیب بیشتر برای نظارت بر زاویه و عملکرد چرخش خودکار در موبایل، تبلت، بازی‌های دستی، قایق‌ها، وسایل نقلیه و هواپیماها و غیره استفاده می‌شود.

سنسور علامت‌گذاری

سنسور علامت‌گذاری به عنوان سنسور نوع فوتوالکتریک عمل می‌کند. برای حس کردن علامت رنگ در حضور اشیا استفاده می‌شود. سنسور علامت گذاری به طور گسترده‌ای در صنایع چاپ و بسته‌بندی استفاده می‌شود.

سنسور جریان یا سنسور شناور

سنسور جریان تقریباً هر سیال فرآیندی را اندازه‌گیری و شناسایی می‌کند. این داده‌های شناسایی شده به سیستم کنترل کننده ارائه می‌شود. در مناطق صنعتی، ابزارهای تولید برق، نیروگاه‌ها و غیره استفاده می‌شود.

استفاده از سنسور برای ورودی plc به بهبود عملکرد ختم می شود!

فناوری‌های الکترونیکی به سرعت در حال رشد هستند، چیزی که ما را مجذوب خود می‌کند این است که بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی اطراف ما بدون تماس انسان کار می‌کنند.

سنسور پی ال سی یکی از مهم‌ترین قطعات در لوازم برقی است و در کاربردهای روزمره، دستگاه‌های تجاری و صنعتی، پروژه‌های آموزشی، سیستم رباتیک، بردهای مدار آردوینو، اینترنت و نقش بسزایی دارد. این نشان می‌دهد که حسگر plc عضو طلایی 90% سیستم‌های اتوماسیون صنعتی است.

حسگر پی ال سی با دقت زیاد و به صورت مداوم روی حرکت سیگنال‌های الکتریکی و مغناطیسی نظارت دارد و در مورد نوع خروجی تصمیم می‌گیرد. با توجه به کاربرد گسترده سنسور plc در صنعت، در مورد آن می‌توان گفت؛ چیزی بیشتر از یک کامپیوتر دیجیتال صنعتی است. انتخاب انواع سنسور به عوامل زیادی مانند ولتاژ تغذیه ورودی، ولتاژ خروجی، محدوده عملیاتی، نوع خروجی (نوع PNP / NPN)، دقت، حساسیت و غیره بستگی دارد.