في الأتمتة الصناعية، تلعب أجهزة الاستشعار دورًا حاسمًا في تمكين ذكاء المنتج والأتمتة المفرطة. تساعد المستشعرات الأشخاص على اكتشاف التغييرات المختلفة وتحليلها وقياسها ومعالجتها، مثل التغييرات في الموقع والطول والارتفاع والظروف الخارجية واختلال المحاذاة التي تحدث في بيئات الإنتاج الصناعي.
المستشعر هو جهاز يمكنه التعرف على تقدم الكميات الكهربائية أو الفيزيائية أو غيرها وتقديم الفوائد بطريقة تؤكد تقدم الإنتاج. باختصار، أجهزة استشعار الأتمتة الصناعية هي أجهزة إدخال توفر إشارات إخراج تتعلق بكميات فيزيائية محددة (المدخلات). (إشارات).
في الأتمتة الصناعية، تلعب أجهزة الاستشعار دورًا حاسمًا في تمكين ذكاء المنتج والأتمتة المفرطة. تساعد المستشعرات الأشخاص على اكتشاف التغييرات المختلفة وتحليلها وقياسها ومعالجتها، مثل التغيرات في الموضع والطول والارتفاع والعوامل الخارجية واختلال المحاذاة التي تحدث في بيئات الإنتاج الصناعي.
تلعب أجهزة الاستشعار أيضًا دورًا محوريًا في التنبؤ بالعديد من العمليات المحتملة ومنعها، وبالتالي تلبية متطلبات العديد من تطبيقات أجهزة الاستشعار.
فيما يلي أجهزة الاستشعار المختلفة المستخدمة في الأتمتة:
أجهزة استشعار درجة الحرارة
أجهزة استشعار الضغط
أجهزة الاستشعار MEMS
أجهزة استشعار عزم الدوران
دعونا نناقش هذه الأنواع المختلفة من أجهزة استشعار الأتمتة الصناعية بالتفصيل لفهم نطاق استخدامها:
I. أجهزة استشعار درجة الحرارة
مستشعر درجة الحرارة هو جهاز يجمع معلومات حول درجة الحرارة من مصدر ويحولها إلى نموذج يمكن للأجهزة الأخرى فهمه. إنها فئة شائعة من أجهزة الاستشعار التي يمكنها اكتشاف درجة الحرارة أو الحرارة وقياس درجة حرارة الوسط.
تشتمل أجهزة استشعار درجة الحرارة الرئيسية المستخدمة في الأتمتة على أجهزة استشعار درجة الحرارة الرقمية وأجهزة استشعار درجة الحرارة والرطوبة.
أجهزة استشعار درجة الحرارة الرقمية:أجهزة استشعار درجة الحرارة الرقمية عبارة عن وحدات متكاملة -معتمدة على السيليكون لاستشعار درجة الحرارة والتي توفر نتائج دقيقة من خلال تمثيل درجة الحرارة المقاسة رقميًا. يعمل هذا على تبسيط تصميم نظام التحكم مقارنةً بالطرق التي تتضمن تكييف الإشارة الخارجية والمحولات التناظرية من - إلى - المحولات الرقمية (ADCs).
أجهزة استشعار درجة الحرارة والرطوبة:تجمع أجهزة استشعار درجة الحرارة والرطوبة بين أجهزة استشعار درجة الحرارة وأجهزة استشعار الرطوبة، مع إخراج القيم المقاسة كإشارات رقمية. ومن خلال استخدام هذه التقنية والحصول المحدود على الإشارات الرقمية لاستشعار الرطوبة، يمكن ضمان الاتساق العالي والاستقرار الممتاز على المدى الطويل-.
تطبيقات أجهزة استشعار درجة الحرارة:
القياس المستمر لدرجة حرارة الهواء أو التربة أو الماء
القياس في التطبيقات الصناعية المعقدة
القياس في ظل ظروف العمل القاسية
ثانيا. أجهزة استشعار الضغط
مستشعر الضغط هو أداة تكتشف الضغط وتحوله إلى إشارة كهربائية يعتمد حجمها على الضغط المطبق.
أجهزة استشعار الضغط الرئيسية المستخدمة في الأتمتة الصناعية تشمل أجهزة استشعار الضغط وأجهزة استشعار الفراغ.
مجسات الضغط:تُستخدم أجهزة استشعار الضغط على نطاق واسع في الأنظمة الصناعية والهيدروليكية، كما تُستخدم أجهزة استشعار الأتمتة الصناعية عالية الضغط هذه-أيضًا في أنظمة التحكم في المناخ.
مجسات الفراغ:تستخدم أجهزة استشعار الفراغ عندما يكون ضغط الفراغ أقل من الضغط الجوي، ويصعب اكتشاف ذلك ميكانيكيا. تعتمد هذه المستشعرات عادةً على أسلاك التسخين المعتمدة على المقاومة-درجة الحرارة-. ومع زيادة ضغط الفراغ، يقل الحمل الحراري، وترتفع درجة حرارة السلك. تزداد المقاومة بشكل متناسب ويتم معايرتها بالقرب من الضغط لتمكين قياس الفراغ الفعال.
تطبيقات أجهزة استشعار الضغط:
يستخدم لقياس الضغط تحت الضغط الجوي في مكان معين
تُستخدم في أجهزة الأرصاد الجوية والطائرات والمركبات والآلات الأخرى ذات الوظائف المرتبطة بالضغط
يستخدم في أنظمة قياس المتغيرات الأخرى، مثل تدفق السوائل/الغاز، والسرعة، ومستوى المياه، والارتفاع
ثالثا. أجهزة استشعار MEMS (الأنظمة الميكانيكية الدقيقة-الكهربائية-)
تقوم مستشعرات الأتمتة الصناعية MEMS بتحويل الإشارات الميكانيكية إلى إشارات كهربائية.
أجهزة الاستشعار الهامة المستخدمة في الأتمتة الصناعية تشمل التسارع والحركة MEMS.
أجهزة استشعار التسارع:تعد مستشعرات التسارع MEMS أحد أجهزة الاستشعار الأساسية بالقصور الذاتي وتمتلك قدرات استشعار ديناميكية مع نطاق استشعار أوسع.
أجهزة استشعار الحركة:تستخدم مستشعرات الحركة MEMS خوارزميات معالجة البيانات المصممة لمنصات تفاعل الحركة، والتي تدمج العديد من مستشعرات الحركة MEMS منخفضة التكلفة مع تقنية ZigBee اللاسلكية لتمكين التفاعل الشخصي عند العمل مع الآلات. يعالج نظام معالجة إشارات المستشعر في المقام الأول مشكلات مثل إلغاء الضوضاء، وتنعيم الإشارة، وتقسيم تأثير الجاذبية، وتغييرات نظام الإحداثيات، واستعادة معلومات الموقع، ويستخدم على نطاق واسع في تكنولوجيا ABS لصناعة السيارات.
تطبيقات مجسات MEMS:
تتمتع مستشعرات MEMS بمجموعة واسعة من التطبيقات، والتي تشمل صناعات مثل الصناعة والترفيه والرياضة والتعليم. على سبيل المثال، يمكنها تفعيل نشر الوسائد الهوائية أو مراقبة المفاعلات النووية. كما أنها تستخدم لقياس التسارع الثابت (الجاذبية)، وإمالة الجسم، والتسارع الديناميكي في الطائرات، واهتزازات الأجسام في المركبات، والاهتزازات في الأجهزة مثل الهواتف الذكية أو الغسالات أو أجهزة الكمبيوتر. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامها لكشف الحركة والتطبيقات الأخرى.
رابعا. مجسات عزم الدوران
تتميز مستشعرات عزم الدوران بوجود توقفات ميكانيكية أساسية لتعزيز سعة التحميل الزائد وتوفير حماية إضافية أثناء التركيب والتشغيل.
تشمل المستشعرات المهمة المستخدمة في الأتمتة الصناعية مستشعرات عزم الدوران وعزم الدوران.
مجسات عزم الدوران:تُستخدم مستشعرات الأتمتة الصناعية لعزم الدوران لقياس قوة رد الفعل لعزم الدوران. تم تجهيز محولات عزم الدوران هذه بتوقفات ميكانيكية أساسية لزيادة السعة المتبقية وتوفير أمان إضافي أثناء التركيب والتشغيل.
مجسات عزم الدوران:تستخدم مستشعرات عزم الدوران تقنية قياس الضغط المتقدمة لتلبية المتطلبات الأكثر تحديًا لتطبيقات الاستشعار الثابتة والديناميكية.
تطبيقات أجهزة استشعار عزم الدوران:
قياس سرعة الدوران ومتطلبات الصيانة
قياس الكتلة وعزم القصور الذاتي
حساب كميات عزم الدوران من منظور عملية -شبه ثابت
قياس أقصى سرعة الدوران وعزم الدوران المتأرجح
خاتمة:
يتم استخدام كل هذه المستشعرات بشكل متزايد في صناعة الأتمتة. كما أن التطبيقات التجارية وحجم السوق لأنظمة الاستشعار هذه آخذة في الارتفاع، مما يسلط الضوء على وظائفها الفريدة.