ประเภทเซ็นเซอร์หลักและการใช้งานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่

ลองจินตนาการดูว่ารถที่ขับเอง สามารถเคลื่อนที่ได้ในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน บ้านฉลาด ปรับอุณหภูมิได้โดยอัตโนมัติ หรือหุ่นยนต์อุตสาหกรรม ที่ทํางานได้อย่างแม่นยําสิ่งวิเศษทางเทคโนโลยีทั้งหมดนี้พึ่งพากับองค์ประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่สําคัญ: เซ็นเซอร์ ทําหน้าที่เป็น "ประสาทสัมผัส" ของระบบอิเล็กทรอนิกส์ เซ็นเซอร์ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพหรือทางเคมีในสภาพแวดล้อมรอบตัว และแปลงการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เป็นสัญญาณไฟฟ้าที่ระบบสามารถประมวลผลได้

เซนเซอร์คืออุปกรณ์ตรวจจับที่วัดปริมาตรสิ่งแวดล้อมและแปลงมันเป็นสัญญาณไฟฟ้าหรือรูปแบบอื่น ๆ ที่สามารถใช้ได้สําหรับการส่ง, การประมวลผล, การเก็บ, การแสดง, การบันทึกหรือวัตถุประสงค์ในการควบคุมโดยพื้นฐานแล้วเซ็นเซอร์เปลี่ยนปริมาณที่ไม่ใช่ไฟฟ้าเป็นปริมาณไฟฟ้า ทําให้ระบบอิเล็กทรอนิกส์สามารถ "รับรู้" โลกทางกายภาพได้

การทํางานของเซ็นเซอร์ขึ้นอยู่กับกระบวนการแปลงพลังงานผ่านขั้นตอนสําคัญเหล่านี้:

1. การตรวจจับองค์ประกอบการตรวจจับ:องค์ประกอบที่ปฏิสัมพันธ์โดยตรงกับปริมาตรที่วัด (ตัวอย่างเช่น เทอร์มิสเตอร์เปลี่ยนความต้านทานกับอุณหภูมิ)
2. การแปลง:การแปลงการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพเป็นสัญญาณไฟฟ้า
3. การปรับปรุงสัญญาณ:การขยายเสียง การกรอง และการทําให้สัญญาณที่อ่อนแอเป็นเส้นตรง
4. การส่งออก:การจัดส่งไปยังอุปกรณ์แสดงภาพ ระบบการเก็บข้อมูล หรือหน่วยควบคุม

เซนเซอร์ทั่วไปมีองค์ประกอบพื้นฐานดังนี้

• ธาตุตรวจจับ (ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงปารามิเตอร์)
• เครื่องแปลง (แปลงการเปลี่ยนแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า)
• วงจรปรับสัญลักษณ์
• อุปกรณ์ประมวลผลข้อมูล
• อินเตอร์เฟซการออก

เซ็นเซอร์ถูกจัดลําดับตามหลักการทํางาน การใช้งาน ประเภทสัญญาณออก หรือองค์ประกอบของวัสดุ ด้านล่างนี้คือประเภทเซ็นเซอร์หลักที่มีคําอธิบายรายละเอียด:

พวกมันตรวจจับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิด้วยเทคโนโลยีต่างๆ

• เทอร์โมคอปเปอร์:ใช้ผลไฟฟ้าร้อนของโลหะที่แตกต่างกันสองโลหะ (ระยะยาว, การตอบสนองอย่างรวดเร็ว)
• RTDs (ตัวตรวจจับอุณหภูมิความต้านทาน):การเปลี่ยนแปลงความต้านทานบนพื้นฐานแพลตินัม (ความแม่นยําสูง, ทนทาน)
• เครื่องทําความร้อน:การเปลี่ยนแปลงความต้านทานของครึ่งตัวนํา (ความรู้สึกสูง, หนา)
• เครื่องตรวจจับอุณหภูมิ IC:เครื่องวงจรบูรณาการที่มีผลิตโดยตรง (แม่นยํา, เส้น)

พวกมันเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้า ผ่านผลไฟฟ้าแสง

• โฟตไดโอเดส:สร้างกระแสไฟกลับที่สัดส่วนกับความเข้มของแสง
• โฟตตรังสเตอร์:อ่อนทนแสงด้วยการขยายกระแสไฟฟ้า
• เครื่องต่อรองแสง (LDRs):ความต้านทานลดลงเมื่อถูกเผยแพร่แสง
• เครื่องรับแสง IC:การแก้ไขแบบบูรณาการที่มีผลิตที่ผ่านการประมวลผล

เครื่องนี้วัดความดันก๊าซ/ของเหลวผ่านการปรับปรุงของวัสดุ:

• พีเซอเรสติฟ:การเปลี่ยนแปลงความต้านทานของครึ่งตัวนําภายใต้ความดัน
• ความจุ:ความดันเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของตัวประกอบ
• พีเซโอไฟฟ้า:สร้างการชาร์จเมื่อกด

พวกนี้ติดตามความชื้นของอากาศผ่านวัสดุระบายน้ํา

• ความจุ:ฟิล์มพอลิเมอร์เปลี่ยนความจุกับความชื้น
• ความต้านทาน:วัสดุ Hygroscopic เปลี่ยนแปลงความต้านทาน
• ความร้อน:วัดความแตกต่างของอุณหภูมิของหลอดที่เปียกและแห้ง

มันตรวจจับความเร่ง, การหมุน และทิศทาง

• เครื่องวัดความเร็ว:วัดความเร่งเส้น (สแตติกและไดนามิก)
• เครื่องจิโรสโกป:การตรวจจับความเร็วมุมผ่านอิฟเฟ็คต์โคเรียลิส
• เครื่องวัดความชัน:วัดมุมอ้างเทียบกับแรงโน้มถ่วง

มันสามารถระบุวัตถุใกล้เคียงได้ โดยไม่ต้องสัมผัสกับสิ่งมีชีวิต

• อุปสรรค:การตรวจจับโลหะผ่านการเปลี่ยนแปลงของไฟฟ้าแม่เหล็ก
• ความจุ:สัมผัสวัสดุทั้งหมด ผ่านการเปลี่ยนแปลงความจุ
• โฟโตอิเล็กทริก:การใช้รังสี (การสะท้อน/การหยุด)
• ยูทราซอน:วัดเวลาสะท้อนของคลื่นเสียง

เหล่านี้ระบุความเข้มข้นของก๊าซเฉพาะ:

• โครงสารครึ่งประสาน:การเปลี่ยนแปลงความต้านทานบนพื้นผิวด้วยการเผชิญหน้ากับก๊าซ
• อิเล็กทรอเคมี:สร้างกระแสจากปฏิกิริยาแก๊ส
• อินฟราเรด:วัดการดูดซึมแสงเฉพาะแก๊ส

เครื่องนี้ติดตามการสั่นสะเทือนของอุปกรณ์ผ่าน:

• พีเซโอไฟฟ้า:สร้างค่าไฟจากความเครียดทางกล
• MEMS:การวัดการย้ายขนาดของมวลขนาดเล็ก

เซนเซอร์เจาะชีวิตที่ทันสมัยผ่านการนําไปใช้อย่างนี้

• บ้านฉลาด:ระบบปรับอากาศ, ไฟฟ้า และระบบรักษาความปลอดภัย
• ประเภทรถยนต์:ABS แอร์แบ็ก การควบคุมความมั่นคง และการขับขี่อิสระ
• อุตสาหกรรม:อัตโนมัติกระบวนการ การควบคุมคุณภาพ การบํารุงรักษาแบบคาดการณ์
• การดูแลสุขภาพ:การติดตามสัญญาณชีวิต การวินิจฉัย การฟื้นฟู
• สังคมการประเมินคุณภาพอากาศ/น้ํา การติดตามมลพิษ

ในฐานะองค์ประกอบพื้นฐานของการรับรู้อิเล็กทรอนิกส์ เซนเซอร์จะยังคงก้าวหน้ากับ IoT, AI และเทคโนโลยีข้อมูลขนาดใหญ่การสร้างเครือข่ายและการบูรณาการ กระตุ้นการนวัตกรรมในอุตสาหกรรม