המכשיר אוסף מידע על טמפרטורה מהמקור וממיר אותו לצורה שניתן להבין על ידי מכשירים או אנשים אחרים. הדוגמה הטובה ביותר לחיישן טמפרטורה היא מדחום כספית מזכוכית, אשר מתרחב ומתכווץ ככל שהטמפרטורה משתנה. הטמפרטורה החיצונית היא מקור מדידת הטמפרטורה, והצופה מסתכל על מיקום הכספית כדי למדוד את הטמפרטורה. ישנם שני סוגים בסיסיים של חיישני טמפרטורה:
· חיישן מגע
חיישן מסוג זה דורש מגע פיזי ישיר עם העצם או המדיום הנבדק. הם יכולים לנטר את טמפרטורת המוצקים, הנוזלים והגזים בטווח טמפרטורות רחב.
· חיישן ללא מגע
חיישן מסוג זה אינו דורש מגע פיזי עם העצם או התווך המזוהה. הם מנטרים מוצקים ונוזלים שאינם מחזירי אור, אך אינם יעילים כנגד גזים בשל שקיפותם הטבעית. חיישנים אלה מודדים טמפרטורה באמצעות חוק פלאנק. החוק עוסק בחום המוקרן ממקור חום כדי למדוד טמפרטורה.
עקרונות עבודה ודוגמאות לסוגים שונים שלחיישני טמפרטורה:
(א) צמדים תרמיים – הם מורכבים משני חוטים (כל אחד מסגסוגת או מתכת אחידה שונה) היוצרים חיבור מדידה באמצעות חיבור בקצה אחד הפתוח לאלמנט הנבדק. הקצה השני של החוט מחובר למכשיר המדידה, שם נוצר צומת ייחוס. מכיוון שהטמפרטורה של שני הצמתים שונה, הזרם זורם דרך המעגל והמיליוולט המתקבל נמדדים כדי לקבוע את טמפרטורת הצומת.
(ii) גלאי טמפרטורה להתנגדות (RTDS) – אלו הם נגדים תרמיים המיוצרים כך שישנו את ההתנגדות ככל שהטמפרטורה משתנה, והם יקרים יותר מכל ציוד אחר לגילוי טמפרטורה.
(ג)תרמיסטורים– הם סוג נוסף של התנגדות שבה שינויים גדולים בהתנגדות הם פרופורציונליים או ביחס הפוך לשינויים קטנים בטמפרטורה.
(2) חיישן אינפרא אדום
המכשיר פולט או מזהה קרינה אינפרא אדומה כדי לחוש פאזות ספציפיות בסביבה. באופן כללי, קרינה תרמית נפלטת מכל העצמים בספקטרום האינפרא אדום, וחיישני אינפרא אדום מזהים קרינה זו שאינה נראית לעין האנושית.
· יתרונות
קל לחיבור, זמין בשוק.
· חסרונות
להיות מוטרדים מרעש סביבתי, כגון קרינה, אור סביבתי וכו'.
איך זה עובד:
הרעיון הבסיסי הוא להשתמש בדיודות פולטות אור אינפרא אדום כדי לפלוט אור אינפרא אדום לעצמים. דיודת אינפרא אדום נוספת מאותו סוג תשמש לגילוי גלים המוחזרים על ידי עצמים.
כאשר מקלט האינפרא אדום מוקרן באור אינפרא אדום, ישנו הפרש מתח על החוט. מכיוון שהמתח שנוצר קטן וקשה לגילוי, משתמשים במגבר תפעולי (op amp) כדי לזהות במדויק מתחים נמוכים.
(3) חיישן אולטרה סגול
חיישנים אלה מודדים את עוצמתו או העוצמה של אור אולטרה סגול הפוגע. לקרינה אלקטרומגנטית זו אורך גל ארוך יותר מקרני רנטגן, אך עדיין קצר יותר מאור נראה. חומר פעיל הנקרא יהלום רב-קריסטלי משמש לחישה אמינה של קרינה אולטרה סגולה, שיכולה לזהות חשיפה סביבתית לקרינה אולטרה סגולה.
קריטריונים לבחירת חיישני UV
טווח אורכי גל שניתן לזהות על ידי חיישן UV (ננומטרי)
· טמפרטורת הפעלה
· דיוק
· משקל
· טווח הספק
איך זה עובד:
חיישני UV קולטים סוג אחד של אות אנרגיה ומשדרים סוג אחר של אות אנרגיה.
על מנת לצפות ולתעד את אותות הפלט הללו, הם מופנים למד חשמל. כדי ליצור גרפיקה ודוחות, אות הפלט מועבר לממיר אנלוגי-לדיגיטלי (ADC) ולאחר מכן למחשב באמצעות תוכנה.
יישומים:
· מדוד את החלק של ספקטרום ה-UV ששורף את העור מהשמש
· בית מרקחת
· מכוניות
· רובוטיקה
· טיפול בממסים וצביעה לתעשיית הדפוס והצביעה
תעשייה כימית לייצור, אחסון והובלה של כימיקלים
(4) חיישן מגע
חיישן המגע פועל כנגד משתנה בהתאם למיקום המגע. תרשים של חיישן מגע הפועל כנגד משתנה.
חיישן המגע מורכב מהרכיבים הבאים:
חומר מוליך לחלוטין, כגון נחושת
· חומרי מרווח מבודדים, כגון קצף או פלסטיק
· חלק מחומר מוליך
עקרון ועבודה:
חומרים מוליכים מסוימים מתנגדים לזרימת הזרם. העיקרון העיקרי של חיישני מיקום ליניאריים הוא שככל שאורך החומר שדרכו הזרם צריך לעבור ארוך יותר, כך זרימת הזרם מתהפכת. כתוצאה מכך, ההתנגדות של חומר משתנה על ידי שינוי מיקום המגע שלו עם חומר מוליך לחלוטין.
בדרך כלל, התוכנה מחוברת לחיישן מגע. במקרה זה, הזיכרון מסופק על ידי תוכנה. כאשר החיישנים כבויים, הם יכולים לזכור את "מיקום המגע האחרון". לאחר שהחיישן מופעל, הם יכולים לזכור את "מיקום המגע הראשון" ולהבין את כל הערכים הקשורים אליו. פעולה זו דומה להזזת העכבר והצבתו בקצה השני של משטח העכבר על מנת להזיז את הסמן לקצה הרחוק של המסך.
לִפְנוֹת
חיישני מגע הם חסכוניים ועמידים, ונמצאים בשימוש נרחב
עסקים - שירותי בריאות, מכירות, כושר ומשחקים
· מכשירי חשמל – תנור, מכונת כביסה/מייבש, מדיח כלים, מקרר
תחבורה - בקרה פשוטה יותר בין ייצור תא הטייס ליצרני הרכב
· חיישן מפלס נוזלים
אוטומציה תעשייתית - חישת מיקום וגובה, בקרת מגע ידנית ביישומי אוטומציה
מוצרי צריכה אלקטרוניים - מספקים רמות חדשות של תחושה ושליטה במגוון מוצרי צריכה
(5)חיישן קרבה
חיישני קרבה מזהים נוכחות של עצמים שכמעט ואין להם נקודות מגע. מכיוון שאין מגע בין החיישן לעצם הנמדד, ובגלל היעדר חלקים מכניים, לחיישנים אלו אורך חיים ארוך ואמינות גבוהה. סוגים שונים של חיישני קרבה הם חיישני קרבה אינדוקטיביים, חיישני קרבה קיבוליים, חיישני קרבה אולטרסאונדים, חיישנים פוטואלקטריים, חיישני אפקט הול וכן הלאה.
איך זה עובד:
חיישן הקרבה פולט שדה אלקטרומגנטי או אלקטרוסטטי או קרן של קרינה אלקטרומגנטית (כגון אינפרא אדום) וממתין לאות חוזר או לשינוי בשדה, והאובייקט הנקלט נקרא המטרה של חיישן הקרבה.
חיישני קרבה אינדוקטיביים – יש להם מתנד כקלט שמשנה את התנגדות ההפסדים על ידי התקרבות לתווך המוליך. חיישנים אלה הם מטרות מתכת מועדפות.
חיישני קרבה קיבוליים – הם ממירים שינויים בקיבול האלקטרוסטטי משני צידי אלקטרודת הגילוי והאלקטרודה המקורקת. זה קורה על ידי התקרבות לעצמים סמוכים עם שינוי בתדר התנודה. כדי לזהות מטרות סמוכות, תדר התנודה מומר למתח DC ומושווה לסף קבוע מראש. חיישנים אלה הם הבחירה הראשונה עבור מטרות פלסטיק.
לִפְנוֹת
· משמש בהנדסת אוטומציה להגדרת מצב פעולה של ציוד הנדסת תהליכים, מערכות ייצור וציוד אוטומציה
· משמש בחלון להפעלת התראה כאשר החלון נפתח
· משמש לניטור רעידות מכניות לחישוב הפרש המרחק בין הציר למיסב התומך
זמן פרסום: 03 ביולי 2023