Průmyslová automatizace roste stále rychleji a Průmysl 4.0 je v této fázi cílem průmyslové automatizace. Pro průmyslovou automatizaci, o které každý slyšel, ale ne každý je příliš obeznámen s průmyslovou automatizací. Abychom lépe pochopili průmyslovou automatizaci, tento článek představí senzory, základní součást průmyslové automatizace. Prostřednictvím tohoto článku pochopíte, jak má senzor učinit veškeré ovládání více automatizované.
Senzor (Sensor) je běžné, ale velmi důležité zařízení, jde o pocit ustanovení měřených veličin a podle určitých zákonů bude přeměněn na užitečné signální zařízení nebo zařízení. U snímače lze vstup rozdělit na statické a dynamické veličiny podle stavu vstupu. Statickou charakteristiku snímače můžeme získat podle vztahu mezi výstupem a vstupem v ustáleném stavu každé hodnoty. Hlavními indikátory statických charakteristik snímače jsou linearita, hystereze, opakovatelnost, citlivost a přesnost. Dynamická charakteristika snímače se vztahuje k charakteristikám odezvy vstupní veličiny v čase. Dynamické charakteristiky jsou obvykle popsány přenosovými funkcemi a dalšími modely automatického řízení. Signály přijímané senzorem mají obvykle slabé nízkofrekvenční signály a amplituda vnějšího rušení může někdy překročit měřený signál, takže eliminace příchozího šumu se stává klíčovou technologií senzoru.
Fyzikální senzor je senzor, který detekuje fyzikální veličinu. Jedná se o využití určitých fyzikálních efektů, fyzikální veličiny, která má být naměřena do energetické formy signálního zařízení pro snadné zpracování. Jeho výstupní signál má určitý vztah se vstupním signálem. Hlavní fyzikální senzory jsou fotoelektrické senzory, piezoelektrické senzory, piezorezistivní senzory, elektromagnetické senzory, termoelektrické senzory a senzory z optických vláken. Jako příklad se podívejme na běžněji používaný fotoelektrický snímač. Tento typ senzoru převádí světelné signály na elektrické signály, přímo detekuje informace o záření z objektu a dokáže převádět na světelné signály i další fyzikální veličiny. Hlavním principem je fotoelektrický jev: při dopadu světla na látku se mění elektrické účinky na látku, které v tomto případě zahrnují emisi elektronů, vodivost a potenciální proud. Je zřejmé, že zařízení, která mohou snadno vytvářet takové efekty, se stávají hlavními součástmi fotoelektrických senzorů, jako jsou fotorezistory. Tímto způsobem víme, že hlavním pracovním postupem fotoelektrického senzoru je přijímat odpovídající světelné záření prostřednictvím zařízení, jako jsou fotorezistory, pro přeměnu světelné energie na elektrickou energii, a poté prostřednictvím procesu zesílení a odrušení-získání požadovaného výstupního elektrického signálu. Zde má výstupní signál a původní světelný signál určitý vztah, obvykle blízký lineárnímu vztahu, takže výpočet původního světelného signálu není příliš složitý. Ostatní fyzikální senzory jsou analogické fotoelektrickým senzorům.
Rozsah aplikací fyzikálních senzorů je velmi široký, pouze se podíváme na biomedicínské hledisko, abychom viděli aplikaci fyzikálních senzorů, a pak není těžké spekulovat, že fyzikální senzory v jiných aspektech mají také důležité aplikace.
Například měření krevního tlaku je jedním z nejrutinnějších lékařských měření. Naše obvyklá měření krevního tlaku jsou nepřímá měření, kdy se k měření krevního tlaku v žilách používá vztah mezi průtokem krve a tlakem detekovaným povrchem těla. Snímač používaný k měření krevního tlaku se obvykle skládá z elastické membrány, která převádí tlakový signál na deformaci membrány, která se následně převádí na elektrický signál na základě namáhání nebo posunutí membrány. Na špičce elektrického signálu můžeme detekovat systolický tlak, po průchodu invertorem a špičkovým detektorem můžeme získat diastolický tlak a přes integrátor střední tlak.
Pojďme se podívat na techniku respirometrie. Respirační měření jsou důležitým základem pro klinickou diagnostiku plicních funkcí a jsou nezbytná jak v chirurgii, tak při monitorování pacienta. Například při použití termistoru-typu senzoru používaného k měření dechové frekvence je rezistor senzoru namontován na vnější straně předního konce klipu, který je připevněn k nosu, a pomocí termistoru lze měřit dechovou frekvenci, stejně jako stav horkého vzduchu, když proudění dýchaného vzduchu proudí přes povrch termistoru.
Pak je tu nejběžnější proces měření teploty povrchu těla, který vypadá jednoduše, ale má složitý mechanismus měření. Teplota tělesného povrchu je určována řadou faktorů, včetně lokálního prokrvení, tepelné vodivosti podložních tkání a odvodu tepla z epidermis, takže měření teploty kůže bere v úvahu řadu vlivů. Pro měření teploty se častěji používají termočlánkové snímače, obvykle tyčové termočlánkové snímače a tenkovrstvé termočlánkové snímače. Protože velikost termočlánku je velmi malá, přesnost může být vyšší než mikronová úroveň, takže měření teploty v určitém bodě může být přesnější a ve spojení s pozdější analýzou statistiky lze získat komplexnější výsledky analýzy. To je tradiční rtuťový teploměr nelze srovnávat, ale také ukazuje použití nových technologií pro rozvoj vědy přináší široké vyhlídky.
Z výše uvedeného úvodu je vidět, že právě v biomedicínských aspektech mají fyzikální senzory řadu aplikací. Směrem vývoje senzorů jsou multifunkční, obrazové-a inteligentní senzory. Senzorové měření jako důležitý prostředek pro získávání dat, průmyslovou výrobu a dokonce i rodinný život je nezbytným zařízením a fyzické senzory a nejběžnější rodina senzorů, flexibilní použití fyzických senzorů bude jistě schopné vytvořit více produktů, lepší výhody.