Vihisi ni vifaa changamano vinavyotumiwa mara nyingi kutambua na kujibu mawimbi ya umeme au macho. Kifaa hubadilisha kigezo halisi (joto, shinikizo la damu, unyevunyevu, kasi) kuwa mawimbi ambayo yanaweza kupimwa na kifaa.
Uainishaji wa vitambuzi katika kesi hii unaweza kuwa tofauti. Kuna vigezo kadhaa vya msingi vya usambazaji wa vifaa vya kupimia, ambavyo vitajadiliwa zaidi. Kimsingi, utengano huu unatokana na utendaji wa nguvu mbalimbali.
Hii ni rahisi kueleza kwa kutumia kipimo cha halijoto kama mfano. Zebaki katika kipimajoto cha kioo hupanuka na kubana kioevu ili kubadilisha halijoto iliyopimwa, ambayo inaweza kusomwa na mtazamaji kutoka kwa mirija ya kioo iliyorekebishwa.
Vigezo vya uteuzi
Kuna vipengele fulani vya kuzingatia unapoainisha kitambuzi. Zimeorodheshwa hapa chini:
- Usahihi.
- Hali ya mazingira - kwa kawaida vitambuzi vina vikwazo vya halijoto, unyevunyevu.
- Masafa - kikomovipimo vya kihisi.
- Urekebishaji - unahitajika kwa vyombo vingi vya kupimia kadiri usomaji unavyobadilika kadiri muda unavyopita.
- Gharama.
- Kuweza kujirudia - Visomo vinavyobadilika hupimwa mara kwa mara katika mazingira sawa.
Usambazaji kwa kategoria
Uainishaji wa vitambuzi umegawanywa katika kategoria zifuatazo:
- Nambari ya msingi ya ingizo la vigezo.
- Kanuni za ubadilishaji (kwa kutumia athari za kimwili na kemikali).
- Nyenzo na teknolojia.
- Lengwa.
Kanuni ya unukuzi ni kigezo cha kimsingi kinachofuatwa kwa ajili ya kukusanya taarifa kwa ufanisi. Kwa kawaida, vigezo vya uratibu huchaguliwa na timu ya usanidi.
Uainishaji wa vitambuzi kulingana na sifa husambazwa kama ifuatavyo:
- Halijoto: vidhibiti joto, vidhibiti joto, vipimajoto vya kustahimili uwezo wa kustahimili joto, mizunguko midogo.
- Shinikizo: Fiber Optic, Vacuum, Flexible Fluid Gauges, LVDT, Elektroniki.
- Mtiririko: sumakuumeme, shinikizo la kutofautisha, uhamisho wa nafasi, uzito wa joto.
- Vihisi kiwango: shinikizo tofauti, masafa ya redio ya ultrasonic, rada, uhamishaji wa joto.
- Ukaribu na uhamisho: LVDT, photovoltaic, capacitive, magnetic, ultrasonic.
- Vielelezo vya biosensora: kioo cha resonant, kemikali ya kielektroniki, miale ya plasmon ya uso, potentiometriki inayoweza kushughulikia mwanga.
- Picha: CCD, CMOS.
- Gesi na kemia: semiconductor, infrared, conduction, electrochemical.
- Kuongeza kasi: gyroscopes, accelerometers.
- Nyingine: kihisi unyevu, kitambuzi cha kasi, uzito, kihisi cha kuinamisha, nguvu, mnato.
Hili ni kundi kubwa la vifungu. Ni vyema kutambua kwamba pamoja na ugunduzi wa teknolojia mpya, sehemu hizo hujazwa kila mara.
Mgawo wa uainishaji wa vitambuzi kulingana na mwelekeo wa matumizi:
- Kudhibiti, kipimo na uwekaji otomatiki wa mchakato wa uzalishaji.
- Matumizi yasiyo ya viwanda: usafiri wa anga, vifaa vya matibabu, magari, vifaa vya kielektroniki vya watumiaji.
Vihisi vinaweza kuainishwa kulingana na mahitaji ya nishati:
- Kihisi kinachotumika - vifaa vinavyohitaji nishati. Kwa mfano, LiDAR (ugunduzi wa mwanga na kitafuta aina mbalimbali), kisanduku cha fotoconductive.
- Sensor passiv - vitambuzi ambavyo havihitaji nishati. Kwa mfano, vipima sauti, upigaji picha wa filamu.
Sehemu hizi mbili zinajumuisha vifaa vyote vinavyojulikana na sayansi.
Katika programu za sasa, mgawo wa uainishaji wa vitambuzi unaweza kupangwa kama ifuatavyo:
- Vipimo vya kuongeza kasi - kulingana na teknolojia ya kihisia cha umeme kidogo. Zinatumika kufuatilia wagonjwa wanaowasha vidhibiti moyo. na mienendo ya gari.
- Biosensors - kulingana na teknolojia ya kielektroniki. Hutumika kupima chakula, vifaa vya matibabu, maji na kugundua vimelea hatari vya kibaolojia.
- Vitambuzi vya picha - kulingana na teknolojia ya CMOS. Zinatumika katika umeme wa watumiaji, biometriska, ufuatiliaji wa trafikitrafiki na usalama, pamoja na picha za kompyuta.
- Vitambua mwendo - kulingana na teknolojia ya infrared, ultrasonic na microwave/rada. Inatumika katika michezo ya video na uigaji, kuwezesha mwanga na utambuzi wa usalama.
Aina za vitambuzi
Pia kuna kikundi kikuu. Imegawanywa katika maeneo makuu sita:
- Joto.
- Infrared.
- Ultraviolet.
- Kitambuzi.
- Njia, harakati.
- Ultrasound.
Kila kikundi kinaweza kujumuisha vijisehemu vidogo, ikiwa teknolojia hata kidogo inatumika kama sehemu ya kifaa fulani.
1. Vitambuzi vya halijoto
Hili ni mojawapo ya makundi makuu. Uainishaji wa vitambuzi vya halijoto huunganisha vifaa vyote vilivyo na uwezo wa kutathmini vigezo kulingana na upashaji joto au ubaridi wa aina fulani ya dutu au nyenzo.
Kifaa hiki hukusanya maelezo ya halijoto kutoka kwa chanzo na kuyabadilisha kuwa fomu ambayo vifaa vingine au watu wanaweza kuelewa. Kielelezo bora cha sensor ya joto ni zebaki kwenye thermometer ya kioo. Mercury katika kioo hupanua na mikataba na mabadiliko ya joto. Joto la nje ni kipengele cha kuanzia cha kupima kiashiria. Msimamo wa zebaki unazingatiwa na mtazamaji kupima parameter. Kuna aina mbili kuu za vihisi joto:
- Wasiliana na vitambuzi. Aina hii ya kifaa inahitaji mguso wa moja kwa moja wa kimwili na kitu au mtoa huduma. Wao ni katika udhibitihalijoto ya yabisi, kimiminika na gesi juu ya anuwai ya halijoto.
- Vitambuzi vya ukaribu. Kihisi cha aina hii hahitaji mguso wowote wa kimwili na kitu kilichopimwa au kati. Zinadhibiti vimiminika na vimiminika visivyoakisi, lakini hazina maana kwa gesi kwa sababu ya uwazi wao wa asili. Vyombo hivi vinatumia sheria ya Planck kupima halijoto. Sheria hii inahusu joto linalotolewa na chanzo ili kupima kiwango.
Fanya kazi na vifaa mbalimbali
Kanuni ya uendeshaji na uainishaji wa vitambuzi vya halijoto imegawanywa katika matumizi ya teknolojia katika aina nyingine za vifaa. Hizi zinaweza kuwa dashibodi kwenye gari na vitengo maalum vya uzalishaji katika duka la viwandani.
- Thermocouple - moduli zimeundwa kwa waya mbili (kila moja - kutoka kwa aloi au metali tofauti zenye homogeneous), ambazo huunda mpito wa kupimia kwa kuunganishwa kwenye ncha moja. Kitengo hiki cha kupimia kiko wazi kwa vipengele vilivyosomwa. Mwisho mwingine wa waya huisha na kifaa cha kupimia ambapo makutano ya rejeleo huundwa. Ya sasa inapita kupitia mzunguko kwa sababu halijoto ya makutano hayo mawili ni tofauti. Voltage ya millivolti inayotokana hupimwa ili kubaini halijoto kwenye makutano.
- Vigunduzi vya Joto la Kustahimili Upinzani (RTD) ni aina za vidhibiti joto ambavyo hutengenezwa ili kupima upinzani wa umeme kadiri halijoto inavyobadilika. Ni ghali zaidi kuliko vifaa vingine vyovyote vya kutambua halijoto.
- Vidhibiti vya joto. Wao ni aina nyingine ya resistor mafuta ambayo kubwamabadiliko ya ukinzani ni sawia na mabadiliko madogo ya halijoto.
2. Kihisi cha IR
Kifaa hiki hutoa au kutambua mionzi ya infrared ili kutambua awamu mahususi katika mazingira. Kama sheria, mionzi ya joto hutolewa na vitu vyote kwenye wigo wa infrared. Kihisi hiki hutambua aina ya chanzo ambacho hakionekani kwa jicho la mwanadamu.
Wazo la msingi ni kutumia taa za infrared kusambaza mawimbi ya mwanga kwa kitu. Diodi nyingine ya IR ya aina sawa inapaswa kutumika kugundua wimbi lililoakisi kutoka kwa kitu.
Kanuni ya uendeshaji
Uainishaji wa vitambuzi katika mfumo wa otomatiki katika mwelekeo huu ni wa kawaida. Hii ni kutokana na ukweli kwamba teknolojia inafanya uwezekano wa kutumia zana za ziada za kutathmini vigezo vya nje. Wakati kipokeaji cha infrared kinakabiliwa na mwanga wa infrared, tofauti ya voltage inakua kwenye waya. Sifa za umeme za vipengele vya sensor IR zinaweza kutumika kupima umbali wa kitu. Wakati kipokezi cha infrared kinapoonekana kwenye mwanga, tofauti inayoweza kutokea hutokea kwenye nyaya.
Inapotumika:
- Thermography: Kulingana na sheria ya mionzi ya vitu, inawezekana kuchunguza mazingira kwa mwanga unaoonekana au bila kutumia teknolojia hii.
- Kupasha joto: Infrared inaweza kutumika kupika na kupasha upya chakula. Wanaweza kuondoa barafu kutoka kwa mbawa za ndege. Waongofu ni maarufu katika viwandanyanja kama vile uchapishaji, ukingo wa plastiki na uchomeleaji wa polima.
- Spectroscopy: Mbinu hii hutumika kutambua molekuli kwa kuchanganua viambatanisho vya dhamana. Teknolojia hutumia mionzi ya mwanga kuchunguza misombo ya kikaboni.
- Meteorology: pima urefu wa mawingu, hesabu joto la dunia na uso inawezekana ikiwa satelaiti za hali ya hewa zina vifaa vya kupima redio.
- Photobiomodulation: hutumika kwa matibabu ya kemikali kwa wagonjwa wa saratani. Zaidi ya hayo, teknolojia hiyo inatumika kutibu virusi vya herpes.
- Climatology: ufuatiliaji wa ubadilishanaji wa nishati kati ya angahewa na dunia.
- Mawasiliano: Leza ya infrared hutoa mwanga kwa mawasiliano ya nyuzi macho. Uzalishaji huu pia hutumika kwa mawasiliano ya umbali mfupi kati ya vifaa vya pembeni vya rununu na kompyuta.
3. Kihisi cha UV
Vihisi hivi hupima ukubwa au nguvu ya tukio la mionzi ya ultraviolet. Aina ya mionzi ya sumakuumeme ina urefu wa mawimbi zaidi ya X-ray, lakini bado ni fupi kuliko mionzi inayoonekana.
Nyenzo amilifu inayojulikana kama almasi ya polycrystalline hutumika kupima mwanga wa urujuanimno kwa uaminifu. Ala zinaweza kutambua athari mbalimbali za kimazingira.
Vigezo vya kuchagua kifaa:
- Masafa ya mawimbi katika nanomita (nm) ambayo yanaweza kutambuliwa kwa vitambuzi vya mwanga wa jua.
- joto ya uendeshaji.
- Usahihi.
- Uzito.
- Msururunguvu.
Kanuni ya uendeshaji
Kitambuzi cha urujuanimno hupokea aina moja ya mawimbi ya nishati na kusambaza mawimbi ya aina nyingine. Kuchunguza na kurekodi mito hii ya pato, hutumwa kwa mita ya umeme. Ili kuunda grafu na ripoti, usomaji huhamishiwa kwa kigeuzi cha analogi hadi dijitali (ADC) na kisha kwenye kompyuta iliyo na programu.
Inatumika katika vifaa vifuatavyo:
- Mihuri ya phototube ya UV ni vitambuzi vinavyohisi mionzi na kufuatilia matibabu ya hewa ya UV, matibabu ya maji ya UV na mwanga wa jua.
- Vihisi mwanga - pima ukubwa wa boriti ya tukio.
- Vihisi masafa ya UV ni vifaa vilivyounganishwa chaji (CCDs) vinavyotumika katika upigaji picha wa maabara.
- vitambua mwanga wa UV.
- Vigunduzi vya viuadudu vya UV.
- Vitambuzi vya uwezo wa kupiga picha.
4. Kihisi cha mguso
Hili ni kundi lingine kubwa la vifaa. Uainishaji wa vihisi shinikizo hutumika kutathmini vigezo vya nje vinavyohusika na kuonekana kwa sifa za ziada chini ya utendakazi wa kitu au dutu fulani.
Kitambuzi cha mguso hufanya kama kipingamizi badiliko kulingana na mahali kilipounganishwa.
Kihisi cha kugusa kinajumuisha:
- Nyenzo inayotumika kikamilifu kama vile shaba.
- Nyenzo za kati zilizowekwa maboksi kama vile povu au plastiki.
- Nyenzo za kufundishia kiasi.
Wakati huo huo, hakuna utengano mkali. Uainishaji wa vihisi shinikizo huwekwa kwa kuchagua kihisi mahususi, ambacho hutathmini volteji inayojitokeza ndani au nje ya kitu kinachochunguzwa.
Kanuni ya uendeshaji
Nyenzo za upitishaji kiasi hupinga mtiririko wa mkondo wa maji. Kanuni ya encoder ya mstari ni kwamba mtiririko wa sasa unachukuliwa kuwa kinyume zaidi wakati urefu wa nyenzo ambayo sasa inapita ni ndefu. Kwa hivyo, upinzani wa nyenzo hubadilika kwa kubadilisha nafasi ambayo inagusana na kitu kinachoendesha kikamilifu.
Uainishaji wa vitambuzi otomatiki unategemea kabisa kanuni iliyofafanuliwa. Hapa, rasilimali za ziada zinahusika katika mfumo wa programu maalum iliyotengenezwa. Kwa kawaida, programu inahusishwa na sensorer za kugusa. Vifaa vinaweza kukumbuka "mguso wa mwisho" wakati kihisi kimezimwa. Wanaweza kusajili "mguso wa kwanza" mara tu sensor inapoamilishwa na kuelewa maana zote zinazohusiana nayo. Kitendo hiki ni sawa na kusogeza kipanya cha kompyuta hadi mwisho mwingine wa pedi ya panya ili kusogeza mshale upande wa mbali wa skrini.
5. Kihisi cha ukaribu
Kwa kuongezeka, magari ya kisasa hutumia teknolojia hii. Uainishaji wa vitambuzi vya umeme kwa kutumia moduli za mwanga na vihisi unazidi kupata umaarufu na watengenezaji wa magari.
Kitambuzi cha ukaribu hutambua uwepo wa vitu ambavyo karibu havina chochotepointi za mawasiliano. Kwa kuwa hakuna mawasiliano kati ya moduli na kitu kinachotambuliwa na hakuna sehemu za mitambo, vifaa hivi vina maisha marefu ya huduma na kutegemewa kwa juu.
Aina tofauti za vitambuzi vya ukaribu:
- Vihisi vya ukaribu vya kufata neno.
- Vitambuzi vya ukaribu vya kutosha.
- Vihisi vya ukaribu vya Ultrasonic.
- Vihisi umeme vya kupiga picha.
- Vihisi vya ukumbi.
Kanuni ya uendeshaji
Kitambuzi cha ukaribu hutoa uga wa sumakuumeme au tuli au mwale wa mionzi ya kielektroniki (kama vile infrared) na kusubiri mawimbi ya majibu au mabadiliko kwenye uga. Kipengee kinachotambuliwa kinajulikana kama lengo la sehemu ya usajili.
Uainishaji wa vitambuzi kulingana na kanuni ya uendeshaji na madhumuni itakuwa kama ifuatavyo:
- Vifaa vya kuingiza sauti: kuna kisisitizo kwenye ingizo ambacho hubadilisha upinzani wa upotevu kwa ukaribu wa kipenyo cha umeme. Vifaa hivi vinapendekezwa kwa vitu vya chuma.
- Vihisi vya Ukaribu Vinavyoweza Kuwezesha: Hizi hubadilisha badiliko la uwezo wa kielektroniki kati ya elektrodi za utambuzi na ardhi. Hii hutokea wakati unakaribia kitu kilicho karibu na mabadiliko katika mzunguko wa oscillation. Ili kugundua kitu kilicho karibu, mzunguko wa oscillation hubadilishwa kuwa voltage ya DC, ambayo inalinganishwa na kizingiti kilichopangwa. Ratiba hizi zinapendekezwa kwa vitu vya plastiki.
Uainishaji wa vifaa vya kupimia na vitambuzi sio tu kwa maelezo na vigezo vilivyo hapo juu. Pamoja na ujioaina mpya za vyombo vya kupimia, kundi la jumla linaongezeka. Ufafanuzi mbalimbali umeidhinishwa ili kutofautisha kati ya vitambuzi na vibadilisha sauti. Vihisi vinaweza kufafanuliwa kama kipengele kinachohisi nishati ili kutoa lahaja katika aina moja au tofauti ya nishati. Kihisi hubadilisha thamani iliyopimwa kuwa mawimbi ya sauti inayotakikana kwa kutumia kanuni ya ubadilishaji.
Kulingana na mawimbi yaliyopokelewa na kuundwa, kanuni hiyo inaweza kugawanywa katika vikundi vifuatavyo: umeme, mitambo, mafuta, kemikali, mng'ao na sumaku.
6. Vihisi vya ultrasonic
Sensor ya ultrasonic hutumika kutambua uwepo wa kitu. Hii inafanikiwa kwa kutoa mawimbi ya ultrasonic kutoka kwa kichwa cha kifaa na kisha kupokea ishara ya ultrasonic iliyoonyeshwa kutoka kwa kitu sambamba. Hii husaidia katika kutambua nafasi, kuwepo na kusogea kwa vitu.
Kwa sababu vitambuzi vya angani hutegemea sauti badala ya mwanga kugundua, hutumiwa sana katika upimaji wa kiwango cha maji, taratibu za uchunguzi wa kimatibabu na katika tasnia ya magari. Mawimbi ya elektroniki yanaweza kugundua vitu visivyoonekana kama vile uwazi, chupa za glasi, chupa za plastiki na glasi ya karatasi kwa vihisi vyake vya kuakisi.
Kanuni ya uendeshaji
Uainishaji wa vitambuzi vya kufata neno unatokana na upeo wa matumizi yao. Hapa ni muhimu kuzingatia mali ya kimwili na kemikali ya vitu. Harakati za mawimbi ya ultrasonic hutofautiana kulingana na sura na aina ya kati. Kwa mfano, mawimbi ya ultrasonic husafiri moja kwa moja kupitia njia ya homogeneous na yanaakisiwa na kupitishwa kurudi kwenye mpaka kati ya vyombo vya habari tofauti. Mwili wa binadamu katika hewa husababisha mwangaza mkubwa na unaweza kutambuliwa kwa urahisi.
Teknolojia hutumia kanuni zifuatazo:
- Tafakari nyingi. Kuakisi mara nyingi hutokea wakati mawimbi yanaakisiwa zaidi ya mara moja kati ya kihisi na lengwa.
- Eneo lenye kikomo. Umbali wa chini zaidi wa kuhisi na umbali wa juu zaidi wa kuhisi unaweza kubadilishwa. Hii inaitwa eneo la kikomo.
- Eneo la utambuzi. Hiki ni kipindi kati ya uso wa kichwa cha vitambuzi na umbali wa chini zaidi wa kutambua unaopatikana kwa kurekebisha umbali wa kuchanganua.
Vifaa vilivyo na teknolojia hii vinaweza kuchanganua aina mbalimbali za vitu. Vyanzo vya ultrasonic vinatumika kikamilifu katika uundaji wa magari.
