حسگر

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو

حس‌گر یا سنسور (زبان انگلیسی: Sensor) گونه‌ای مبدل است. بعضی از حس‌گرها به تنهایی قابل استفاده‌اند و برای خواندن آنها نیازی به وسایل جانبی دیگر نیست، مانند دماسنج جیوه‌ای. دستهٔ دیگر برای استفاده باید با وسایل دیگری همراه باشند مثل ترموکوپل. بیشتر حس‌گرها الکتریکی یا الکترونیکی هستند که انواع الکتریکی از دقت پایین‌تری برخوردارند. البته انواع دیگری نیز موجود است. حس‌گرها در زندگی روزمره ما به صورت فراوان مورد استفاده قرار می‌گیرند، مثلاً در خودرو، گوشی همراه، ابزار برقی، و ماشین‌آلات صنعتی. پیشرفت فنی باعث شده تا انواع مختلف و گوناگونی از حس‌گرها با فناوری مِمز (MEMS) تولید شود. در اکثر موارد این کار باعث بدست آمدن حساسیت بالا شده‌است.

انواع[ویرایش]

حس‌گرها بر اساس آن‌چه که حس‌گر دریافت می‌کند، طبقه‌بندی می‌شوند. به عنوان مثال؛

دسته‌بندی کلی حس‌گرهای دما[ویرایش]

در یک دسته‌بندی کلی حس‌گرهای دما به دو نوع زیر تقسیم‌بندی می‌شوند:

  • حس‌گرهای دیجیتال
  • حس‌گرهای آنالوگ

تفاوت اصلی بین دو دسته‌بندی بالا نوع خروجی حس‌گرهای دما است؛ که در حالت دیجیتال به صورت قطاری از پالس‌های داری منطق صفر و یک ظاهر می‌شود و در حالت آنالوگ سطح ولتاژ متناسب با میزان دما تغییر می‌کند.

حس‌گرهای دیجیتال دما[ویرایش]

سنسورهایی مانند سنسور LM35، DS18B20 و SMT160 به عنوان سنسورهای دمای دیجیتال شناخته می‌شوند.

  • سنسور دما STM160

سنسور دما SMT160 یا بطور دقیق SMT 160-30 که یک سنسور دمای دقیق و دیجیتال و از اولین سنسورهای دمای دیجیتال می‌باشد. این سنسور مانند سنسور LM35 و DS18B20 سه‌پایه دارد ولی خروجی این سنسور متفاوت است. خروجی سنسور SMT160 به صورت پالس با دیوتی سایکل متغیر یا وابسته به دما می‌باشد. با تغییر دمای محیط دیوتی سایکل خروجی سنسور تغییر می‌کند و خروجی سنسور در حقیقت به صورت PWM می‌باشد. فرکانس خروجی سنسور هم بین ۱ تا ۴ کیلوهرتز متغیر می‌باشد.

این سنسور می‌تواند دمایی حدود ۴۵- تا ۱۳۰+ سانتی گراد، با رزولوشن بالای ۰٫۰۰۵ سانتی گراد را اندازه‌گیری نماید. در مورد تغذیه این ای سی می‌توان از ولتاژ ۴٫۷۵ ولت تا ۷٫۲ ولت را به ان وصل نمایید که بهترین ولتاژ ۵ ولت می‌باشد و جریان مصرفی این ای سی حدود ۱۶۰ تا ۲۰۰ میکرو آمپر می‌باشد.

برای راه اندازی سنسور کافیه پایه VCC به ۵ ولت، پایه GND به GND و پایه خروجی برای اندازه‌گیری دیوتی سایکل به میکروکنترلر وصل شود. برای تست سنسور می‌توانید خروجی سنسور را به اسیلوسکوپ متصل کنید؛ و بعد از اندازه‌گیری دیوتی سایکل دما را از روی فرمول زیر بدست می‌آید.

D.C. = ۰٫۳۲۰+۰٫۰۰۴۷۰*t

D.C. = duty cycle

t = Temperature in °C

برای مثال در صفر درجه سانتی گراد دیوتی سایکل خروجی ۰٫۳۲۰ یا %۳۲ می‌باشد.

نحوه اندازه‌گیری دیوتی سایکل را در ادامه توضیح میدم. قبل از آن نگاهی به مشخصات و نحوه تغذیه و حذف نویز تغذیه داشته باشیم.

مشخصات دقیق سنسور SMT160 به صورت زیر می‌باشد:

Absolute accuracy ± ۰٫۷ °C

Linear output within 0.2 °C

Resolution better then 0.005 °C

Duty Cycle output

Calibrated on chip

TTL, CMOS compatible

Temperature range 175 °C (-45 to +130 °C)

Directly connectable to data input of microprocessor

Easy multiplexing of multiple sensors

دسته‌بندی خطاهای اندازه‌گیری[ویرایش]

یک سنسور خوب از این قوانین پیروی می‌کند:

  • تنها نسبت به خاصیت اندازه‌گیری حساس است
  • نسبت به باقی خواصی که در کاربردش وجود دارد حساس نباشد
  • بر خاصیتی که در حال اندازه‌گیریش است تأثیر نگذارد

حس‌گرهای ایده‌آل به گونه ای طراحی می‌شوند نسبت به اندازه‌گیری یا نسبت به تابع ساده‌ای از اندازه‌گیری (مثلاً لگاریتم) خطی باشند. سیگنال خروجی چنین حس‌گری نسبت به ارزش یا تابع ساده‌ای از خاصیت اندازه‌گیری‌شده خطی است؛ بنابراین حساسیت به صورت ضریبی بین سیگنال خروجی و خاصیت اندازه‌گیری تعریف می‌شود. برای نمونه، اگر یک سنسور دما را اندازه‌گیری می‌کند و یک ولتاژ خروجی دارد و حساسیت آن نسبت ثابت V/K شود، خطی خواهد بود چرا که ضریبش در همه نقاط اندازه‌گیری ثابت است.

منابع[ویرایش]

Wikipedia contributors, "Sensor," Wikipedia, The Free Encyclopedia, http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Sensor&oldid=186248212 (accessed January ۳۱، ۲۰۰۸).