انواع حسگرهای کلیدی و کاربردهای آن‌ها در الکترونیک مدرن توضیح داده شده است

ماشین های بدون راننده را تصور کنید که در محیط های پیچیده حرکت می کنند، خانه های هوشمند که دمای خود را به طور خودکار تنظیم می کنند، یا روبات های صنعتی که وظایف دقیقی را انجام می دهند.همه اين عجايب فني بر يک قطعه مهم الکترونيکي تکیه دارندحسگرها به عنوان "احساس" سیستم های الکترونیکی عمل می کنند، حسگرها تغییرات فیزیکی یا شیمیایی در محیط اطراف خود را تشخیص می دهند و این تغییرات را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کنند که سیستم ها می توانند پردازش کنند.

سنسورها دستگاه های تشخیصی هستند که پارامترهای محیطی را اندازه گیری می کنند و آنها را به سیگنال های الکتریکی یا سایر فرمت های قابل استفاده برای انتقال، پردازش، ذخیره سازی، نمایش، ثبت،یا اهداف کنترلاساساً، حسگرها مقادیر غیر الکتریکی را به مقادیر الکتریکی تبدیل می کنند، که به سیستم های الکترونیکی امکان می دهد دنیای فیزیکی را "درک کنند".

عملکرد سنسور بر فرآیندهای تبدیل انرژی از طریق این مراحل کلیدی متکی است:

1. تشخیص عنصر حسگر:قطعه ای که مستقیماً با پارامترهای اندازه گیری شده در تعامل است (به عنوان مثال، ترمیستورها مقاومت را با دمای تغییر می دهند).
2. انتقال:تبدیل تغییرات فیزیکی به سیگنال های الکتریکی
3. حالت سيگنال:تقویت، فیلتر و خطی سازی سیگنال های ضعیف.
4. انتقال خروجی:تحویل به دستگاه های نمایش، سیستم های جمع آوری داده یا واحدهای کنترل.

حسگرهای معمولی شامل این عناصر اساسی هستند:

• عنصر حسگر (تغییرات پارامتر را تشخیص می دهد)
• مبدل (تغییرات را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند)
• مدارهای کنترل سیگنال
• واحد پردازش داده های اختیاری
• رابط خروجی

سنسورها بر اساس اصل عملکرد، کاربرد، نوع سیگنال خروجی یا ترکیب مواد طبقه بندی می شوند. در زیر دسته بندی های اصلی سنسورها با توضیحات دقیق آورده شده است:

این ها تغییرات دما را از طریق فناوری های مختلف تشخیص می دهند:

• ترموکوپل:استفاده از اثرات ترمو الکتریکی دو فلز متفاوت (مجموعه گسترده، پاسخ سریع)
• RTDs (دتاکتورهای دمای مقاومت):تغییرات مقاومت مبتنی بر پلاتین (دقیقیت بالا، پایدار)
• ترمیستورها:تغییرات مقاومت نیمه هادی (حساسیت بالا، فشرده)
• سنسورهای دمای IC:مدارهای یکپارچه با خروجی مستقیم (دقیقی، خطی)

این ها انرژی نور را از طریق اثرات فوتو الکتریکی به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کنند:

• دیود های نور:تولید جریان معکوس متناسب با شدت نور
• فتوترانزیستورها:حساس به نور با تقویت جریان
• مقاومت های نور (LDR):مقاومت با نور کاهش می یابد
• حسگرهای نور IC:راه حل های یکپارچه با خروجی های پردازش شده

این دستگاه فشار گاز/سیال را از طریق تغییر شکل مواد اندازه گیری می کند:

• داروهای ضد آتش:تغییرات مقاومت نیمه هادی تحت فشار
• ظرفیت:فشار خواص خازن را تغییر می دهد
• پيزو الکتريکي:در صورت فشرده شدن شارژ تولید می شود

اينها رطوبت هوا رو از طريق مواد هايگروسکوپيکي پيگيري ميکنن:

• ظرفیت:فیلم های پلیمری ظرفیت را با رطوبت تغییر می دهند
• مقاومت:مواد هیگروسکوپی مقاومت را تغییر می دهند
• گرما:اندازه گیری تفاوت های دمای لامپ خیس و مرطوب

این ها شتاب، چرخش و جهت گیری را تشخیص می دهند:

• سرعت سنجها:اندازه گیری شتاب خطی (استاتیک و پویا)
• گایروسکوپ:کشف سرعت زاویه ای از طریق اثر کوریولیس
• دستگاه های شیب سنج:اندازه گیری زاویه های شیب نسبت به گرانش

اين ها اجسام نزديکي رو بدون تماس بدني شناسايي ميکنن:

• محرک:فلزات را از طریق تغییرات الکترومغناطیسی تشخیص دهید
• ظرفیت:تمام مواد را از طریق تغییر ظرفیت حس کنید
• فتو الکتریکی:استفاده از پرتو های نور (انعکاس / وقفه)
• سونوگرافی:اندازه گیری زمان بازگشت امواج صوتی

این ها غلظت گازی خاص را مشخص می کنند:

• نیمه هادی:تغییرات مقاومت سطح با قرار گرفتن در معرض گاز
• الکتروشیمی:تولید جریان از واکنش های گاز
• مادون قرمز:اندازه گیری جذب نور خاص گاز

این دستگاه ها لرزش تجهیزات را از طریق:

• پيزو الکتريکي:توليد شارژ از فشار مکانیکی
• MEMS:اندازه گیری جابجایی جرم در مقیاس کوچک

حسگرها زندگی مدرن را از طریق این پیاده سازی ها نفوذ می کنند:

• خانه های هوشمند:سیستم های آب و هوایی، روشنایی و امنیتی خودکار
• خودرو:ABS، کوله هوا، کنترل ثبات و رانندگی مستقل
• صنعت:اتوماسیون فرآیند، کنترل کیفیت، نگهداری پیش بینی
• مراقبت های بهداشتی:نظارت بر علائم حیاتی، تشخیص، توانبخشی
• محیط زیست:ارزیابی کیفیت هوا/آب، ردیابی آلودگی

به عنوان اجزای اساسی ادراک الکترونیک، سنسورها با تکنولوژی های IoT، AI و داده های بزرگ به پیشرفت خود ادامه خواهند داد. تحولات آینده بر کوچک سازی، هوش،شبکه سازی، و ادغام، ایجاد نوآوری در سراسر صنایع.