جزء من واحد
1- يتم الكشف بطريقة فيزيائية محددة، وذلك بتمييز عدد المعايير المقاسة التي تنتمي إلى نطاق معين، لتحديد ما إذا كانت المعايير المقاسة مطابقة للمواصفات أو ما إذا كان عددها موجودًا. وتتمثل العملية في مقارنة الكمية المجهولة المقاسة بالكمية القياسية من نفس النوع، وتحديد مضاعف الكمية القياسية المقاسة من قبل فريق القياس، والتعبير عن هذا المضاعف عدديًا.
في مجال الأتمتة والكشف، لا تقتصر مهمة الكشف على فحص وقياس المنتجات النهائية أو نصف المصنعة فحسب، بل تشمل أيضاً فحص ومراقبة ومراقبة عملية الإنتاج أو الأجسام المتحركة لضمان وصولها إلى أفضل حالة ممكنة، وذلك من خلال رصد وقياس حجم وتغير مختلف المعايير في أي وقت. تُعرف هذه التقنية، التي تعتمد على الكشف والقياس الفوريين لعملية الإنتاج والأجسام المتحركة، بتقنية الفحص الهندسي.
يوجد نوعان من القياس: القياس المباشر والقياس غير المباشر
القياس المباشر هو قياس القيمة المقاسة لقراءة العداد دون أي حسابات، مثل: استخدام مقياس حرارة لقياس درجة الحرارة، واستخدام جهاز قياس متعدد لقياس الجهد الكهربائي.
القياس غير المباشر هو قياس عدة كميات فيزيائية مرتبطة بالكمية المراد قياسها، وحساب القيمة المقاسة من خلال العلاقة الوظيفية. على سبيل المثال، ترتبط القدرة P بالجهد V والتيار I، أي أن P=VI، ويتم حساب القدرة بقياس الجهد والتيار.
يُعدّ القياس المباشر بسيطًا ومريحًا، ويُستخدم غالبًا في الممارسة العملية. مع ذلك، في الحالات التي يتعذر فيها القياس المباشر، أو يكون غير مريح، أو يكون هامش الخطأ فيه كبيرًا، يُمكن اللجوء إلى القياس غير المباشر.
مفهوم المستشعر الكهروضوئي والمستشعر
تتمثل وظيفة المستشعر في تحويل الكمية غير الكهربائية إلى كمية كهربائية، حيث توجد علاقة مقابلة محددة بينهما، وهو بمثابة حلقة الوصل بين نظام الكميات غير الكهربائية ونظام الكميات الكهربائية. يُعد المستشعر جهاز تحويل أساسيًا في عمليات الكشف والتحكم. من منظور الطاقة، يمكن تقسيم المستشعر إلى نوعين: مستشعر التحكم بالطاقة، المعروف أيضًا بالمستشعر النشط؛ ومستشعر تحويل الطاقة، المعروف أيضًا بالمستشعر السلبي. يشير مستشعر التحكم بالطاقة إلى المستشعر الذي يقيس تغيرات المعلمات الكهربائية (مثل المقاومة والسعة)، ويحتاج إلى مصدر طاقة خارجي لتحويل هذه التغيرات إلى تغيرات في الجهد والتيار. أما مستشعر تحويل الطاقة، فيمكنه تحويل التغيرات المقاسة مباشرةً إلى تغيرات في الجهد والتيار، دون الحاجة إلى مصدر طاقة خارجي.
في كثير من الحالات، لا تكون الكمية غير الكهربائية المراد قياسها من النوع الذي يستطيع المستشعر تحويله، مما يستدعي إضافة جهاز أو وحدة أمام المستشعر لتحويل الكمية غير الكهربائية المقاسة إلى كمية غير كهربائية يمكن للمستشعر استقبالها وتحويلها. المكون أو الجهاز القادر على تحويل الكمية غير الكهربائية المقاسة إلى طاقة كهربائية هو المستشعر. على سبيل المثال، عند قياس الجهد باستخدام مقياس إجهاد مقاومي، من الضروري توصيل مقياس الإجهاد بالعنصر المرن لقياس الضغط، حيث يحول العنصر المرن الضغط إلى قوة إجهاد، ثم يحول مقياس الإجهاد قوة الإجهاد إلى تغير في المقاومة. هنا، يمثل مقياس الإجهاد المستشعر، والعنصر المرن هو المستشعر. يستطيع كل من المستشعر والمستشعر تحويل الكمية غير الكهربائية المقاسة في أي وقت، لكن المستشعر يحولها إلى كمية غير كهربائية قابلة للاستخدام، ويحولها إلى طاقة كهربائية.
2, مستشعر كهروضوئييعتمد على التأثير الكهروضوئي، حيث يتم تحويل الإشارة الضوئية إلى مستشعر إشارة كهربائية، ويستخدم على نطاق واسع في التحكم الآلي، والفضاء، والإذاعة والتلفزيون، وغيرها من المجالات.
تشمل المستشعرات الكهروضوئية بشكل رئيسي الثنائيات الضوئية، والترانزستورات الضوئية، والمقاومات الضوئية، والمقرنات الضوئية، والمستشعرات الكهروضوئية الموروثة، والخلايا الضوئية، ومستشعرات الصور. يوضح الشكل أدناه جدولًا بالأنواع الرئيسية. في التطبيقات العملية، من الضروري اختيار المستشعر المناسب لتحقيق التأثير المطلوب. مبدأ الاختيار العام هو:الكشف الكهروضوئي عالي السرعةفي الدوائر الكهربائية، ومقاييس الإضاءة واسعة النطاق، ومستشعرات الليزر فائقة السرعة، يُنصح باختيار الثنائي الضوئي. أما في مستشعرات النبضات الكهروضوئية البسيطة التي تعمل بترددات تصل إلى عدة آلاف من الهرتز، وفي مفاتيح النبضات الكهروضوئية منخفضة السرعة في الدوائر البسيطة، فيُنصح باختيار الترانزستور الضوئي. على الرغم من بطء سرعة الاستجابة، إلا أن مستشعر جسر المقاومة يتميز بأداء جيد، بينما يتميز المستشعر الكهروضوئي بخاصية المقاومة. في دوائر الإضاءة التلقائية لأعمدة الإنارة، وفي المقاومات المتغيرة التي تتغير تناسبياً مع شدة الضوء، يُنصح باختيار عناصر حساسة للضوء من نوعي الكادميوم والرصاص. أما في أجهزة التشفير الدورانية، ومستشعرات السرعة، ومستشعرات الليزر فائقة السرعة، فيُفضل دمج المستشعرات الكهروضوئية.
نوع المستشعر الكهروضوئي مثال على المستشعر الكهروضوئي
تقاطع PNثنائي ضوئي PN(سي، قه، غاس)
ثنائي ضوئي من نوع PIN (مادة السيليكون)
ثنائي ضوئي انهياري(سي، قه)
ترانزستور ضوئي (أنبوب دارلينجتون الضوئي) (مادة السيليكون)
مستشعر كهروضوئي متكامل وثايرستور كهروضوئي (مادة السيليكون)
خلية ضوئية غير من نوع pn (مادة تستخدم CdS، CdSe، Se، PbS)
المكونات الكهروحرارية (المواد المستخدمة (PZT، LiTaO3، PbTiO3)
أنبوب إلكتروني من نوع أنبوب ضوئي، أنبوب كاميرا، أنبوب مضاعف ضوئي
أجهزة استشعار أخرى حساسة للألوان (مواد السيليكون، والسيليكون ألفا)
مستشعر صورة صلب (مادة السيليكون، نوع CCD، نوع MOS، نوع CPD)
عنصر كشف الموضع (PSD) (مادة السيليكون)
الخلية الضوئية (الثنائي الضوئي) (السيليكون للمواد)
تاريخ النشر: 18 يوليو 2023