Senzor
Senzor (često i - davač, osetilo, detektor) je uređaj koji meri fizičke veličine i konvertuje ih u signal čitljiv posmatraču i/ili instrumentu. Na primer, živin termometar konvertuje izmerenu temperaturu u širenje živine tečnosti, koja se može očitati na cevi sa podeocima.
Senzori imaju široku primenu u svakodnevnom životu: kod ekrana osetljivih na dodir, kod vrata i elevatora u javnim objektima, kod osvetljenja i alarma i mnogih drugih uređaja: automobila, aviona, medicinskih uređaja, robota, industrijskih mašina i drugde.
Indikator senzora pokazuje promene izlaznih veličina u odnosu na merene veličine. Senzori koji mere precizne veličine zahtevaju veću osetljivost.
Tehnološki napredak omogućio je izradu senzora sa detaljima mikrometarskih dimenzija. Oni koriste MEMS tehnologiju i nazivaju se mikrosenzori.
Садржај
Tipovi senzora[уреди]
Senzori su vrsta konvertora (pretvarača). Oni jednu fizičku veličinu pretvaraju u drugu.
Zbog toga se oni mogu klasifikovati po tipu energije koju prenose.
- Toplotni
- Temperaturni senzori: termometar, termostat, bimetalni termometar ...
- Toplotni senzori: kalorimetar, senzor protoka
- Elektromagnetni
- Senzori električnog otpora: ommetar, multimer
- Senzori električne struje: galvanometar, ampermetar
- Senzori električnog napona: voltmetar, elektroskop
- Senzori električne snage: kilovat-sat merač
- Magnetni senzori: magnetni kompas, magnetometar
- Metal detektori
- Radar
- Mehanički
- Senzori pritiska: barometar, barograf, manometar, merač pritiska, indikator brzine vetra
- Senzori protoka fluida: senzor protoka, gasni senzor, presostat
- Senzori gustine i viskoznosti fluida: viskozimetar, hidrometar
- Mehanički senzori: senzor rastojanja, senzor ubrzanja, senzor naprezanja, senzor prekida
- Senzori vlage: higrostat
- Senzori nivoa tečnosti: nivostat
- Hemijski
- Senzori hemijskih elemenata: senzori kiseonika, jon-selektivne elektrode, pH staklene elektrode, detektori ugljen-monoksida
- Senzori mirisa: QCM senzor, kalaj-oksid gas senzor. Senzori gasova se često kombinuju u jedan elektronski nos.
- Optički
- Svetlosni senzori, ili fotodetektori, uključujući poluprovodničke kao što su foto-ćelija, foto-dioda, foto-tranzistor, CCD, senzor slike i dr.
- Infracrveni senzori (IC) koriste infracrvene zrake za detekciju predmeta u okruženju i izvora toplote
- Senzori blizine — tip senzora rastojanja ali mnogo precizniji i složeniji. Detektuje samo određena rastojanja. Može biti optički - kombinacija foto-ćelije, LED diode ili lasera. Koristi se kod mobilnih telefona, detektora papira kod uređaja za fotokopiranje, funkcije uspavljivanja kod prenosnih računara i drugih uređaja.
- Laserski skener — uzak snop svetlosti se emituje na prostor preko ogledala. Senzor foto-ćelije postavljen na određenom rastojanju prima svetlost koja se odbija od objekta koji se nađe na tom prostoru i koji se na taj način detektuje. Posebnim metodama (triangulacija) može se izračunati i rastojanje objekta od ciljane lokacije.
- Fokus — Velika industrijska sočiva mogu biti fokusirana na servo sistem. Rastojanje fokusiranog elementa određuje se podešavanjem sočiva.
- Binokular — Dve slike dobijene sa iste početne linije preklapaju se sistemom ogledala i prizmi. Njihovo podešavanje koristi se za utvrđivanje rastojanja.
- Interferometar — Interferencija snopova poslatih i reflektovanih talasa svetlosti dobijene iz koherentnog izvora kao što je laser se meri i na osnovu dobijenih parametara izračunava se rastojenje sa izuzetno visokom preciznošću.
- Skintilometar — meri količinu rasipanja svetlosti u atmosferi
- Fiber optički senzori
- Jonsko zračenje
- Senzori zračenja: Gajgerov brojač, dosimetar, detektor neutrona, brojač iskri
- Senzori subatomskih ostataka: Detektor ostataka, oblačna komora, atomska komora
- Ostali tipovi
- Senzori pokreta: radarski pištolj, brzinometar, takometar, senzor prolaza vozila, koordinator okreta
- Senzori orijentacije: žiroskop, veštački horizont, žiroskop sa leserskim prstenom
- Senzori rastojanja (beskontaktni) magnetostrikcija
Klasifikacija mernih grešaka[уреди]
Idealan senzor je onaj koji je lineran u celom opsegu merenih vrednosti. Trebalo bi da je dobijeni signal uvek linearno srazmeran merenoj vrednosti. Pri tome na njega ne bi smeo da ima uticaj nijedan drugi objekat u okruženju, niti bi on smeo da ima ikakav uticaj na mereni objekat. To je u praksi neostvarivo. Zato se meri njegova osetljivost kao odnos između izmerene i stvarne veličine.
Odstupanja koja se javljaju kod različitih vrsta senzora su:
- Osetljivost može kod pojedinih senzora biti različita tj. varirati kod različitih veličina. To zovemo greška osetljivosti.
- Opseg dobijenih veličina je uvek limitiran, tako da će jedan senzor dati svoju maksimalnu, odnosno minimalnu vrednost u slučaju da su izmerene vrednosti izvan punog opsega senzora.
- Ako dobijena veličina nije nula, kada je merena veličina nula kaže se da senzor ima pomeraj (offset).
- Kada osetljivost nije konstantna za različite izmerene vrednosti, to nazivamo nelinearnost. Ona se obično javlja na krajevimia opsega merenja.
- Devijacija koja se javlja zbog velikih promena merenih veličina naziva se dinamička greška.
- Ako izlazni signal menja otpornost merenog objekta to nazivamo pomak (drift)
- Vremenski otklon - javlja se usled dugotrajnog korišćenja senzora
- Šum (eng. noise) - nepredvidive devijacije u signalu tokom vremena
- Histereza je greška koja se javlja kada se promenom položaja merenog objekta dobijaju različite i neodgovarajuće vrednosti na izlazu.
- Kod senzora sa digitalnim izlazom obavezno dolazi do aproksimacije dobijenih veličina i to je greška aproksimacije ili greška digitalizacije.
- Senzori u nekim slučajevima mogu biti ometeni delovanjem merenog objekta, recimo njegovom temperaturom ili zračenjem.
Sve ove greške mogu se podeliti na sistemske greške i slučajne greške. Sistemske greške se predupređuju različitim vrstama kalibracije, dok se slučajne greška kao što su različite vrste šumova smanjuju procisiranjem signala, filtracijom i sl.
Rezolucija[уреди]
Rezolucija senzora je najmanja promena koju on može da detektuje na merenoj veličini. Vezana je za preciznost mernog uređaja.
Reproduktivnost[уреди]
Reproduktivnost predstavlja grešku izlaznog signala koja je prouzrokovana nemogućnošću senzora da pri istom pobudnom signalu daje istu izlaznu vrednost.
Biološki senzori[уреди]
Živi organizmi poseduju biološke senzore koji funkcionišu slično dosada opisanim tipovima. U najvećem broju slučaja oni su poslužili kao inspiracija za dizajniranje tehničkih senzora.
Živi organizmi poseduju ćelije osetljive na:
- svetlo, pokret, temperaturu, megnetno polje, gravitaciju, vibracije, vlagu, pritisak, električno polje, zvuk i druge uticaje spoljnog okruženja
- fizičke aspekte unutrašnjosti kao što su: istazanje, pokreti organizma, lokacija upale
- veliki broj jedinjenja kao što su toksini, hranjiva jedinjenja i feromoni
- prisustvo interakcije biomolekula i nekih kinetičkih parametara
- mnoge promene unutrašnjeg metabolizma: nivo šećera, nivo oksigena, pritisak u krvi.
- konstantne promene kod signalnih molekula kao što su hormoni, neurotransmiteri
- ponekad i razlikuje proteine pojedinih organizama
Veštački senzori koji imitiraju biloške senzore koristeći biološke senzitivne komponente nazivaju se biosenzori.
Ljudski razum je primer funkcionisanja specijalnih neuronskih senzora.
Geodetski senzori[уреди]
Geodetski merni instrumenti određuju pomeranje ili kretanje objekta u jednoj, dve ili tri dimenzije. To podrazumeva korišćenje uređaja kao što su totalna stanica i sistem satelitskih prijemnika za globalnu navigaciju.
