پنج سنسور پرکاربرد در صنعت برق: راهنمای جامع
سنسورها به عنوان چشم و گوش سیستم‌های اتوماسیون صنعتی عمل می‌کنند و اطلاعات حیاتی را برای کنترل دقیق فرآیندها فراهم می‌کنند. در صنعت برق، انواع مختلفی از سنسورها برای نظارت بر پارامترهای الکتریکی و مکانیکی و محیطی استفاده می‌شود. در ادامه به بررسی 5 سنسور پرکاربرد در صنعت برق می‌پردازیم.
سنسور جریان
سنسورهای جریان برای اندازه‌گیری جریان الکتریکی در مدارها استفاده می‌شوند. این سنسورها می‌توانند جریان را به سیگنال الکتریکی تبدیل کنند و به نظارت و کنترل جریان در سیستم‌های الکتریکی کمک کنند. آمپرمتر یکی از دستگاه‌هایی است که جریان الکتریکی را اندازه‌گیری می‌کند.
سنسورهای جریان بر اساس اصول الکترومغناطیسی و فیزیکی مختلفی کار می‌کنند. عملکرد این سنسورها به طور کلی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شود: اندازه‌گیری جریان مستقیم (DC) و اندازه‌گیری جریان متناوب (AC). در زیر به توضیح هر یک از این اصول می‌پردازیم:
اثر هال (Hall Effect):
سنسورهای جریان اثر هال از مواد نیمه‌هادی استفاده می‌کنند که در حضور یک میدان مغناطیسی ولتاژی متناسب با جریان عبوری تولید می‌کنند. زمانی که جریان الکتریکی از یک مسیر عبور می‌کند، میدان مغناطیسی در اطراف آن ایجاد می‌شود. این میدان مغناطیسی باعث تولید ولتاژ در سنسور اثر هال می‌شود که متناسب با جریان عبوری است. این ولتاژ سپس به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود که می‌تواند توسط مدارهای الکترونیکی پردازش شود.
ترانسفورماتور جریان (Current Transformer):
ترانسفورماتورهای جریان برای اندازه‌گیری جریان متناوب (AC) استفاده می‌شوند. این ترانسفورماتورها از اصل القای الکترومغناطیسی استفاده می‌کنند. جریان عبوری از سیم‌پیچ اولیه ترانسفورماتور باعث ایجاد میدان مغناطیسی می‌شود که در سیم‌پیچ ثانویه ترانسفورماتور ولتاژی القا می‌کند. این ولتاژ متناسب با جریان عبوری است و می‌تواند برای اندازه‌گیری جریان استفاده شود.
سنسور ولتاژ
سنسور ولتاژ سطح ولتاژ الکتریکی در یک مدار را اندازه‌گیری می‌کند. این سنسورها معمولاً از تقسیم‌کننده‌های ولتاژ و تقویت‌کننده‌های عملیاتی یا تبدیل آنالوگ به دیجیتال استفاده می‌کنند.
سنسور ولتاژ به مدار مورد نظر متصل می‌شود و ولتاژ موجود در آن را دریافت می‌کند.
ولتاژ ورودی توسط اجزای داخلی سنسور (مانند تقسیم‌کننده‌های ولتاژ، تقویت‌کننده‌ها یا تبدیل‌کننده‌های آنالوگ به دیجیتال) به سیگنالی قابل اندازه‌گیری تبدیل می‌شود. این سیگنال معمولاً ولتاژی متناسب با ولتاژ ورودی است.
سیگنال خروجی سنسور می‌تواند به یک دستگاه اندازه‌گیری، یک سیستم کنترل یا یک پردازنده متصل شود تا اطلاعات مربوط به ولتاژ اندازه‌گیری شده را نمایش یا پردازش کند.
کاربردها:
1) نظارت بر کیفیت توان
2) حفاظت از تجهیزات در برابر ولتاژ بیش از حد یا کم
3) کنترل فرآیندهای صنعتی
4) اندازه‌گیری پارامترهای شبکه برق
سنسور دما
سنسور دما دمای یک محیط یا جسم را اندازه‌گیری می‌کند. انواع مختلفی از سنسورهای دما مانند ترموکوپل و RTD (مقاومت دمائی) و ترمیستور و سنسورهای دما دیجیتال وجود دارد.
1) ترموکوپل: از دو فلز متفاوت تشکیل می‌شود که هنگام قرار گرفتن در معرض دماهای مختلف، ولتاژی تولید می‌کنند. این ولتاژ متناسب با اختلاف دما است.
2) RTD (مقاومت دمائی): از یک ماده رسانا تشکیل شده است که مقاومت الکتریکی آن با تغییر دما تغییر می‌کند. با اندازه‌گیری تغییر مقاومت، می‌توان دما را محاسبه کرد.
3) ترمیستور: نوع خاصی از مقاومت است که حساسیت بسیار بالایی نسبت به تغییرات دما دارد. مقاومت ترمیستورها با تغییر دما به شدت تغییر می‌کند.
کاربردها:
1) حفاظت از تجهیزات الکتریکی در برابر گرم شدن بیش از حد
2) کنترل دمای محیط در کارخانه‌ها و ساختمان‌ها
3) نظارت بر دمای روغن ترانسفورماتورها
4) اندازه‌گیری دمای موتورها
سنسور فشار
سنسور فشار فشار یک سیال (گاز یا مایع) را اندازه‌گیری می‌کند. این سنسورها معمولاً از روش‌های مختلفی مانند تغییر شکل یک دیافراگم و تغییر مقاومت یا تغییر خازنیت عمل می‌کنند.
سنسور فشار معمولاً دارای یک دیافراگم (غشاء) حساس به فشار است. این دیافراگم به تغییرات فشار وارد شده واکنش نشان می‌دهد و تغییر شکل می‌دهد.
تغییر شکل دیافراگم باعث ایجاد تغییراتی در یک المان حسگر می‌شود. این المان می‌تواند یک مقاومت، خازن، یا یک پیزوالکتریک باشد.
تغییرات ایجاد شده در المان حسگر، یک سیگنال الکتریکی متناسب با میزان فشار وارد شده تولید می‌کند. این سیگنال می‌تواند به صورت آنالوگ یا دیجیتال باشد.
کاربردها:
1) اندازه‌گیری فشار روغن در سیستم‌های هیدرولیک
2) نظارت بر فشار هوا در سیستم‌های پنوماتیک
3) اندازه‌گیری فشار گاز در مخازن
4) کنترل سطح مایعات در مخازن
سنسور موقعیت
سنسور موقعیت موقعیت مکانی یک جسم متحرک را اندازه‌گیری می‌کند. انواع مختلفی از سنسورهای موقعیت مانند انکودرهای چرخشی و انکودرهای خطی و پتانسیومترها و سنسورهای اثر هال وجود دارد.
کاربردها:
1) کنترل موقعیت موتورها و عملگرها
2) اندازه‌گیری جابجایی شیرهای کنترل
3) نظارت بر حرکت نوار نقاله
4) اندازه‌گیری زاویه چرخش شفت‌ها
