Az ipari automatizálás egyre gyorsabban növekszik, és ebben a szakaszban az Ipar 4.0 az ipari automatizálás célja. Az ipari automatizálásról, bár mindenki hallott már, de nem mindenki ismeri nagyon az ipari automatizálást. Annak érdekében, hogy jobban megértse az ipari automatizálást, ez a cikk bemutatja az érzékelőket, amelyek az ipari automatizálás alapvető összetevői. Ebből a cikkből megtudhatja, hogy az érzékelő hogyan teszi automatizáltabbá az összes vezérlést.
Az érzékelő (Sensor) egy elterjedt, de nagyon fontos eszköz, ez a mért mennyiségek előírásainak érzékelése, és bizonyos törvények szerint hasznos jelzőeszközzé vagy eszközzé alakul át. Egy szenzornál a bemenet statikus és dinamikus mennyiségekre osztható a bemenet állapotának megfelelően. Az egyes értékek állandósult állapotában a kimenet és a bemenet kapcsolatának megfelelően megkaphatjuk az érzékelő statikus jellemzőit. Az érzékelő statikus jellemzőinek fő mutatói a linearitás, a hiszterézis, az ismételhetőség, az érzékenység és a pontosság. Az érzékelő dinamikus jellemzői a bemeneti mennyiség időbeli válaszjellemzőire utalnak. A dinamikus jellemzőket általában az átviteli funkciók és az automatikus vezérlés egyéb modelljei írják le. Az érzékelő által vett jelek általában gyenge alacsony-frekvenciájúak, és a külső interferencia amplitúdója néha meghaladhatja a mért jelet, így a bejövő zajok kiküszöbölése kulcsfontosságú szenzortechnológiává válik.
A fizikai érzékelő olyan érzékelő, amely fizikai mennyiséget érzékel. Ez bizonyos fizikai hatások, a bemérendő fizikai mennyiség felhasználása a jeleszköz energiaformájába a könnyű feldolgozás érdekében. Kimeneti jele határozott kapcsolatban áll a bemeneti jellel. A fő fizikai érzékelők a fotoelektromos érzékelők, piezoelektromos érzékelők, piezorezisztív érzékelők, elektromágneses érzékelők, termoelektromos érzékelők és optikai szálas érzékelők. Példaként nézzük a gyakrabban használt fotoelektromos érzékelőt. Ez a fajta érzékelő a fényjeleket elektromos jelekké alakítja, közvetlenül érzékeli a tárgy sugárzási információit, és más fizikai mennyiségeket is képes fényjelekké alakítani. A fő elv a fotoelektromos hatás: amikor a fény egy anyagba ütközik, az anyagra gyakorolt elektromos hatások megváltoznak, amelyek ebben az esetben az elektronemissziót, a vezetőképességet és a potenciális áramot foglalják magukban. Nyilvánvaló, hogy az ilyen hatásokat könnyen előidéző eszközök a fotoelektromos érzékelők fő alkotóelemeivé válnak, mint például a fotoellenállások. Ily módon tudjuk, hogy a fotoelektromos érzékelő fő munkafolyamata a megfelelő fénybesugárzás fogadása, olyan eszközökön keresztül, mint a fotoellenállások, hogy a fényenergiát elektromos energiává alakítsák, majd az erősítési és a -zajmentesítési folyamaton keresztül megkapjuk a kívánt elektromos kimeneti jelet. Itt a kimeneti jel és az eredeti fényjel között van egy bizonyos, általában közel lineáris kapcsolat, így az eredeti fényjel kiszámítása nem túl bonyolult. Más fizikai érzékelők a fotoelektromos érzékelőkhöz hasonlóak.
A fizikai szenzorok alkalmazási köre igen széles, csak az orvosbiológiai szempontból nézzük a fizikai szenzorok alkalmazását, és akkor nem nehéz kitalálni, hogy a fizikai szenzoroknak más szempontból is vannak fontos alkalmazásai.
Például a vérnyomásmérés az egyik legrutinosabb orvosi mérés. Szokásos vérnyomásméréseink indirekt mérések, ahol a véráramlás és a testfelület által észlelt nyomás kapcsolatát használjuk a vénák vérnyomásának mérésére. A vérnyomás mérésére szolgáló jelátalakító általában egy rugalmas membránból áll, amely a nyomásjelet a membrán deformációjává alakítja, amelyet aztán a membrán feszültsége vagy elmozdulása alapján elektromos jellé alakítanak át. Az elektromos jel csúcsán a szisztolés nyomást, az inverteren és a csúcsdetektoron való áthaladás után a diasztolés nyomást, az integrátoron keresztül pedig a középnyomást.
Vessünk egy pillantást a respirometria technikájára. A légzési mérések fontos alapjai a tüdőfunkció klinikai diagnózisának, és mind a műtét, mind a páciens monitorozása során nélkülözhetetlenek. Például a légzésszám mérésére használt termisztoros -típusú érzékelő használatakor az érzékelő ellenállását az orrhoz rögzített klip elülső részének külső oldalára szerelik fel, és a termisztor mérheti a légzésszámot, valamint a forró levegő állapotát, amikor a légzési légáramlás a termisztor felületén áramlik.
Aztán ott van a testfelszíni hőmérséklet mérésének legáltalánosabb eljárása, amely egyszerűnek tűnik, de összetett mérési mechanizmussal rendelkezik. A testfelszíni hőmérsékletet számos tényező határozza meg, többek között a helyi véráramlás, az alatta lévő szövetek hővezető képessége, valamint a hámréteg hőelvezetése, így a bőr hőmérsékletének mérése számos hatást figyelembe vesz. A hőelemes típusú érzékelőket gyakrabban használják hőmérsékletmérésre, általában rúd hőelemes érzékelőket és vékonyrétegű hőelemes érzékelőket. Mivel a hőelem mérete nagyon kicsi, a pontosság nagyobb lehet, mint a mikron szint, így pontosabb lehet egy bizonyos ponton a hőmérséklet mérése, a statisztikai adatok későbbi elemzésével párosulva, átfogóbb elemzési eredményeket produkálhat. Ez a hagyományos higanyhőmérő nem hasonlítható össze, hanem azt is bizonyítja, hogy az új technológiák alkalmazása a tudomány fejlődéséhez széles kilátásokat hoz.
A fenti bevezetőből kitűnik, hogy a fizikai érzékelőknek már csak az orvosbiológiai vonatkozásaiban is sokféle alkalmazási lehetőség van. Az érzékelők fejlesztésének iránya a többfunkciós, kép{1}}alapú és intelligens érzékelők. A szenzoros mérés, mint az adatgyűjtés fontos eszköze, az ipari termelés, sőt a családi élet elengedhetetlen eszköze, a fizikai szenzorok és a legelterjedtebb szenzorcsalád, a fizikai szenzorok rugalmas felhasználása pedig minden bizonnyal több termék, jobb előnyök létrehozására lesz képes.