Industrijska avtomatizacija raste vse hitreje in industrija 4.0 je cilj industrijske avtomatizacije na tej stopnji. Za industrijsko avtomatizacijo, čeprav so vsi že slišali, vendar niso vsi dobro seznanjeni z industrijsko avtomatizacijo. Da bi izboljšali vaše razumevanje industrijske avtomatizacije, bomo v tem članku predstavili senzorje, bistven sestavni del industrijske avtomatizacije. V tem članku boste razumeli, kako naj senzor naredi ves nadzor bolj avtomatiziran.
Senzor (Senzor) je običajna, a zelo pomembna naprava, ki zaznava določbe izmerjenih količin in se po določenih zakonitostih pretvori v uporabno signalno napravo ali napravo. Za senzor lahko vhod razdelimo na statične in dinamične količine glede na stanje vhoda. Statične značilnosti senzorja lahko dobimo glede na razmerje med izhodom in vhodom v stabilnem stanju vsake vrednosti. Glavni indikatorji statičnih karakteristik senzorja so linearnost, histereza, ponovljivost, občutljivost in natančnost. Dinamične značilnosti senzorja se nanašajo na značilnosti odziva vhodne količine skozi čas. Dinamične značilnosti so običajno opisane s prenosnimi funkcijami in drugimi modeli avtomatskega krmiljenja. Običajno imajo signali, ki jih sprejme senzor, šibke nizko-frekvenčne signale in amplituda zunanjih motenj lahko včasih preseže izmerjeni signal, zato postane odpravljanje vhodnega hrupa ključna senzorska tehnologija.
Fizični senzor je senzor, ki zazna fizikalno količino. Je uporaba določenih fizikalnih učinkov, fizične količine, ki jih je treba izmeriti v energijsko obliko signalne naprave za enostavno obdelavo. Njegov izhodni signal je v določenem razmerju z vhodnim signalom. Glavni fizični senzorji so fotoelektrični senzorji, piezoelektrični senzorji, piezorezistivni senzorji, elektromagnetni senzorji, termoelektrični senzorji in senzorji z optičnimi vlakni. Kot primer si poglejmo bolj pogosto uporabljen fotoelektrični senzor. Ta tip tipala pretvarja svetlobne signale v električne signale, neposredno zazna informacije o sevanju predmeta in lahko pretvori tudi druge fizikalne količine v svetlobne signale. Glavno načelo je fotoelektrični učinek: ko svetloba zadene snov, se spremenijo električni učinki na snov, ki v tem primeru vključujejo emisijo elektronov, prevodnost in potencialni tok. Očitno postanejo naprave, ki zlahka ustvarijo takšne učinke, glavne komponente fotoelektričnih senzorjev, kot so fotoupori. Na ta način vemo, da je glavni potek dela fotoelektričnega senzorja sprejem ustreznega svetlobnega obsevanja prek naprav, kot so fotoupori, za pretvorbo svetlobne energije v električno energijo, nato pa s postopkom ojačevanja in de-zmanjševanja šuma pridobi želeni izhodni električni signal. Tu imata izhodni signal in prvotni svetlobni signal določeno razmerje, običajno blizu linearnemu razmerju, tako da izračun prvotnega svetlobnega signala ni zelo zapleten. Drugi fizični senzorji so analogni fotoelektričnim senzorjem.
Obseg uporabe fizičnih senzorjev je zelo širok, gledamo samo z biomedicinskega vidika, da vidimo uporabo fizičnih senzorjev, potem pa ni težko špekulirati, da imajo fizični senzorji tudi druge vidike pomembne aplikacije.
Merjenje krvnega tlaka je na primer ena najbolj rutinskih medicinskih meritev. Naše običajne meritve krvnega tlaka so posredne meritve, kjer se za merjenje krvnega tlaka v venah uporablja razmerje med pretokom krvi in tlakom, ki ga zazna površina telesa. Pretvornik, ki se uporablja za merjenje krvnega tlaka, je običajno sestavljen iz elastične diafragme, ki pretvarja tlačni signal v deformacijo diafragme, ki se nato pretvori v električni signal na podlagi deformacije ali premika diafragme. Na vrhu električnega signala lahko zaznamo sistolični tlak, po prehodu skozi inverter in peak detektor lahko dobimo diastolični tlak, preko integratorja pa srednji tlak.
Oglejmo si tehniko respirometrije. Respiratorne meritve so pomembna osnova za klinično diagnozo pljučne funkcije in so bistvenega pomena tako pri operaciji kot pri spremljanju bolnikov. Na primer, ko uporabljate tipalo tipa termistor-, ki se uporablja za merjenje frekvence dihanja, je upor senzorja nameščen na zunanji strani sprednjega konca sponke, ki je pritrjena na nos, in frekvenco dihanja ter stanje vročega zraka lahko meri termistor, ko tok dihalnega zraka teče čez površino termistorja.
Potem je tu še najpogostejši postopek merjenja telesne temperature, ki je videti enostaven, vendar ima zapleten mehanizem merjenja. Temperaturo površine telesa določajo številni dejavniki, vključno z lokalnim pretokom krvi, toplotno prevodnostjo spodaj ležečih tkiv in odvajanjem toplote iz povrhnjice, zato merjenje temperature kože upošteva številne vplive. Senzorji s termočleni se pogosteje uporabljajo za merjenje temperature, običajno palični termočlenski senzorji in tankoslojni termočlenski senzorji. Ker je velikost termoelementa zelo majhna, je lahko natančnost višja od mikronske ravni, tako da je lahko natančnejše merjenje temperature na določeni točki, skupaj s kasnejšo analizo statistike, lahko ustvari bolj celovite rezultate analize. To je tradicionalni živosrebrni termometer, ki ga ni mogoče primerjati, vendar tudi dokazuje, da uporaba novih tehnologij za razvoj znanosti prinaša široke možnosti.
Iz zgornjega uvoda je razvidno, da imajo fizični senzorji različne aplikacije samo v biomedicinskih vidikih. Smer razvoja senzorjev so večnamenski, slikovni-in inteligentni senzorji. Senzorsko merjenje kot pomembno sredstvo za pridobivanje podatkov, industrijska proizvodnja in celo družinsko življenje je bistvena naprava, fizični senzorji in najpogostejša družina senzorjev pa bodo s prilagodljivo uporabo fizičnih senzorjev zagotovo lahko ustvarili več izdelkov, boljše koristi.