1
1.GENERALITISenzorii sunt dispozitive care sesizeaz variaia unui
parametru din sistem prin emiterea de semnal corespunztor, corelat
cu mrimea (intensitatea) parametrului respectiv.
Schema bloc a unui senzor
Se mai numesc traductoare si cele care au o construcie mai
complex (care include i alte elemente auxiliare). Senzorii
(traductoarele) au rolul de a
transforma anumii parametri ai sistemului n mrimi de alt
natur.
Parametrul de transformat formeaz semnalul de intrare al
traductorului, iar cel transformat semnalul de ieire.
Intr-un sistem mecatronic, senzorii si traductorii permit
modulului de procesare obtinerea de informatii despre proces si
mediu. Fara aceste dispozitive, sistemul nu poate functiona. De
multe ori, calitatea sistemului mecatronic este in cea mai mare
parte dependenta de calitatea sistemului de senzori si
traductoare.2.CLASIFICAREA SENZORILORExist astzi senzori pentru mai
mult de 100 de mrimi fizice, iar dac se iau n
considerare i senzorii pentru diferite substane chimice, numrul
lor este de ordinul sutelor. Se pot pune n eviden circa 2000 de
tipuri distincte de senzori, oferite n 100.000 de variante.
Datorit marii diversiti a principiilor de conversie a mrimilor
fizice n mrimi electrice, precum i a soluiilor de implementare a
acestor principii, exist i o multitudine de criterii de clasificare
a senzorilor, dintre care vor fi enumerate cteva dintre cele mai
importante:
Senzorii pot fi clasificai n funcie de tehnologiile utilizate
pentru realizarea lor:
Tehnologii ale materialelor feromagnetice;
Tehnologii ale materialelor piezo-ceramice;
Tehnologii ale microeelectronicii i microsistemelor;
Tehnologii ale staturilor subiri;
Tehnologii ale staturilor groase;
Tehnologii pentru materiale sinterizate;
Tehnologii ale foliilor etc.
n funcie de tipul mrimii fizice de intrare senzorii pot fi
clasificai n:
absolui, cnd semnalul electric de ieire poate reprezenta toate
valorile posibile alemrimii fizice de intrare, raportate la o
origine (referin) aleas;
incrementali, cnd nu poate fi stabilit o origine pentru toate
punctele din cadrul domeniului de msurare, ci fiecare valoare
msurat reprezint originea pentru cea urmtoare.
Foarte important este clasificarea n funcie de tipul mrimii de
ieire, n:
senzori analogici, pentru care semnalul de ieire este n permanen
proporional cu mrimea fizic de intrare;
senzori numerici (digitali), la care semnalul de ieire poate lua
numai un numr limitat de valori discrete, care permit cuantificarea
semnalului fizic de intrare.
Privind problema semnalului de ieire din punctul de vedere al
numrului de valori posibile, pot fi puse n eviden alte dou clase
distincte:
senzori binari, care prezint la ieire numai dou valori
distincte;
senzori cu un numr mare de valori, pentru msurarea unei mrimi
ntr-o anumit plaj; pot fi analogici sau numerici.
Un alt criteriu de clasificare ine cont de numrul elementelor
traductoare i de numrul de dimensiuni atribuite valorilor msurate i
clasific senzorii n scalari (un traductor, o dimensiune),
vectoriali (msurri dup trei direcii ortogonale) i matriciali (un
anumit numr de traductoare dispuse dup o matrice mono-, bi- sau
tridimensionalDin punct de vedere energetic putem avea dispozitive:
- active: realizarea conversiei marimii fizice de intrare in semnal
electric se face fara aport de energie auxiliara (termocupluri,
dispozitive fotoelectrice etc.); - pasive: realizarea conversiei
marimii fizice de intrare in semnal electric se face cu aport de
energie auxiliara (termorezistente, traductoare tensometrice
etc.).
Dup acest principiu senzorii se mpart n:
1. senzori electrochimici
2. senzori optici
3. biosenzori
4.alte tipuri1. Senzori electrochimici
Mrimea de intrare este, n general, o specie de natura chimic,
iar mrimea de ieire este o mrime de natur electric.
Funcie de natura mrimii electrice, senzorii electrochimici se
mpart n:
- senzori poteniometrici la care mrimea de ieire este un
potenial;
- senzori amperometrici la care mrimea de ieire este un
curent;
- senzori conductometrici la care mrimea de ieire este
conductana, impedana sau rezistena electrica, implicit
conductivitatea sau conductibilitatea specifica.
2. Senzori optici
Sunt acei senzori care se bazeaz pe un fenomen optic i la care
mrimea de ieire este o mrime de natur optic: intensitatea luminoas,
absorbana, transmitana, difuzia.
Astfel, spre exemplu, putem mentiona traductoare (senzori), care
folosesc ca elemente fotosensibile: celule
fotoelectrice,semiconductori fotosensibili (exemplu:
fotodioda,fotorezistorul, etc.)
3. Biosenzori
Sunt senzori care au o interfata de natur biologic sau
biochimic, care este foarte selectiva la prezenta in mediul de
analizat a unui compus specific, ce poate fi determinat prin
detecia (electrochimica, optica etc.) a semnalului obinut prin
interaciunea dintre acest compus si biointerfata respectiva.
La rndul lor, biosenzorii se pot clasifica dupa mai multe
criterii care vor fi prezentate in cele ce urmeaza:
Alte tipuri de senzori
a) senzori piezoelectrici si acustici
b) senzori electronici:
1) de tip semiconductori: integrai, pe baza
tehnologiei MOS-FET;
2) de tip oxizi-semiconductori
3) senzori rezistivi: chemorezistori si termorezistori.
c) senzori bazai pe proprieti magnetice;
d) senzori bazai pe radiaia ionizant.3.CARACTERISTICILE
SENZORILORPrincipalele caracteristici statice sunt: - liniaritatea:
se defineste ca masura in care legatura intre marimea fizica de
intrare si semnalul electric de iesire poate fi exprimata printr-o
functie liniara; - precizia: se defineste ca toleranta cu care o
marime poate fi repetata (adica abilitatea dispozitivului de a da
aceeasi valoare de iesire pentru aceeasi valoare de intrare); -
rezolutia: se defineste ca minimul variatiei semnalului de iesire,
produs ca urmare a variatiei continue a unui semnal fizic de
intrare.
1. Funcia de transfer - este caracteristica cea mai important a
unui senzor. Reprezint expresia relaiei dintre semnalul de intrare
(de exemplu, concentraia unei anumite specii de
determinat,temperatura, presiunea, etc.) i semnalul de ieire al
senzorului.
2. Sensibilitatea (limita de detecie) - este definit drept
concentraia cea mai sczut n specia urmrit, care conduce la apariia
unui semnal care poate fi distins de semnalul obinut prin msurtori
paralele n probele martor.
3. Selectivitatea unui traductor se refer la efectul
interferenelor cauzate de ioni sau molecule, altele dect specia
urmrit.
ntruct la marea majoritate a traductoarelor nu se poate asigura
un procent de 100 % a selectivitii, este important sa se cunoasc
limitele de
selectivitate ntr-o soluie test dat.
4. Stabilitatea semnalului n timp: aceast caracteristic primar
se refer, n general, la modificarea performanelor traductoarelor
(T) n timp din cauza unor diveri factori.
Cunoaterea stabilitii senzorului (traductorului) n timp permite
stabilirea frecvenei de verificare i recalibrare.
5. Timpul de rspuns: decalajul n timp dintre variaia semnalului
de intrare i variaia corespunztoare semnalului de ieire a
traductorului respectiv.
6. Gradul de participare al senzorului - gradul de participare
al senzorului la interaciunea cu sistemul studiat trebuie s fie
redus datorit eliminrii perturbaiilor cauzate de prezena senzorului
n sistem (exemplu: consum de materii).
7. Sigurana n exploatare - presupune asigurarea unui grad de
fiabilitate a sistemului de msur, care este garantat de productor
pentru o anumita durat de funcionare a traductorului si este de
dorit s fie ct mai mare.
Fiabilitatea sistemului de msur este definita ca numrul maxim de
defeciuni a sistemului intr-un anumit interval de timp. In aceste
condiii, traductorul trebuie s realizeze msurarea mrimilor
dorite
n conformitate cu caracteristicile stabilite de productor.
8. Economicitatea este o caracteristica a unui senzor
(traductor), care se poate realiza pornind de la productor i
ajungnd pn la utilizator. La productor, economicitatea se poate
realiza fie prin ntrebuinarea unor materiale cu pre de cost redus,
fie prin introducerea robotizrii in procesul de fabricaie de serie,
folosind tehnologii de tip hightech (de exemplu: fabricarea
senzorilor de tip micro-chip).
Caracteristicile secundare ale senzorilor
Caracteristicile secundare ale unui senzor sunt definite ca
efecte indirecte ale funcionrii senzorului in condiii diferite
ambientale, asupra rspunsului generat de sistemul de analiza
realizat pe baza senzorului.
Caracteristicile secundare ale senzorilor sunt necesare pentru
asigurarea unor modaliti tehnice de compensare sau autocompensare a
influentei condiiilor de analiz asupra validitii rezultatelor
msurtorilor.
Dac in cadrul unor msurtori a calitii apelor de suprafaa, o
serie de parametri pot fi meninui constani (cum ar fi: viteza de
agitare la suprafaa membranei senzorului de tip electrod ion
selectiv, presiunea apei n celulele de msurare a gazelor dizolvate,
folosind membrane gaz permeabile), influenta altor parametri (cum
ar fi: temperatura, tria ionic etc.) asupra rspunsului
generat de senzori este relativ greu de cuantificat.
Din aceasta cauza se impune compensaia rspunsului senzorilor la
influenta unor mrimi caracteristici secundare.Clasificarea
caracteristicilor senzorilor
4.SENZORI ELECTROCHIMICI
In procesele de monitorizare a mediului destinaia unui senzor
electrochimic este s furnizeze informaii n timp real despre
compoziia chimic a mediului
nconjurtor. Ideal un astfel de dispozitiv este capabil s rspund
n mod continuu i reversibil fr a perturba proba.
Astfel de dispozitive constau ntr-un element traductor n contact
cu un element sensibil care realizeaz recunoaterea speciilor
chimice, furniznd informaia analitic sub forma unui semnal electric
n urma interaciunii cu specia de analizat.
n funcie de natura analizei i a speciei analizate se pot utiliza
diverse tipuri de dispozitive electrochimice, care pot fi
clasificate, n funcie de natura semnalului electric, n:
senzori poteniometrici;
senzori amperometrici;
senzori conductometrici.Senzori poteniometriciPrin senzor
potentiometric se nelege acel senzor care transform concentraia
unei specii de determinat ntr-o diferen de potenial, n condiii de
curent net egal cu zero.
Schema de principiu a unui traductor poteniometric este
prezentat n figura 1 i este, de fapt, o celul electrochimic n care
se introduce soluia de analizat i un sistem de electrozi format
dintr-un electrod de referin i un electrod indicator (senzor
poteniometric) care i modific potenialul n funcie de specia
electroactiv din soluia de analizat.
Fig.1. Schema unei celule poteniometrice
Cel mai frecvent, senzorul potentiometric se prezint sub forma
unei membrane, o faz care intercalat ntre alte dou faze, previne
transportul haotic de mas ntre acestea, permind trecerea cu anumite
grade de libertate a uneia sau a mai multor specii chimice.
Exist senzori poteniometrici i fr membrane, cum a fi electrozii
metalici, care pot fi de mai multe tipuri:
a) un element metalic de spea I este format dintr-un metal n
contact cu o soluie n care se afl ionii si;
b)electrodul de platin: pentru determinri poteniometrice de
oxido-reducere;
c) electrodul de stibiu, chinhidron: pentru determinri de
pH.Electrodul de sticl
Fig.2. Schema constructiv a electrodului de sticl
Este constituit dintr-un corp confecionat din sticl (1) terminat
la partea inferioar cu o membran din sticl (2) cu o grosime de
ordinul micronilor. Membrana se realizeaz dintr-o sticl special
obinut prin modificare n
structura sticlei obinuite sau adugare de sruri de Ca, Mg, Li,
etc.
Soluia intern (faza 3) (3) care scald partea inferioar a
membranei este constituit dintr-o soluie tampon (buffer) cu o
valoare constant a pH-ului ales n dependen de domeniul de pH n care
se va utiliza electrodul. Electrodul de referin intern (4) este un
electrod de tipul Ag/ AgCl realizat dintr-o srm de Ag pe care este
depus un precipitat de AgCl. Soluia intern este saturat
cu AgCl.
Exist sisteme de electrozi combinai formai dintr-un electrod de
sticl i un electrod de referin amplasai n acelai corp.
Fig.3. Schema constructiv a unui electrod de sticl pH sensibil
combinat:
1 membran de sticl; 2 corp de sticl; 3 ecranare; 4 soluie
intern; 5
element interior de referin; 6 capac; 7 cablu coaxial
Este un electrod combinat care include att electrodul de sticl
ct i electrod de referin intern i extern.
1. membran de sticl sensibil la pH ;
2. electrod de referin intern ;
3. frit (jonciune realizat din sticl poroas; aceasta nu permite
curgerea lichidului de umplere B n exterior dar permite schimbul
ionilor, deci realizeaz
contactul electric cu soluia extern al crui pH ne propunem s-l
msurm) ;
4. electrod de referin extern ;
5. corpul electrodului combinat ;
6. tu care permite umplerea, respectiv schimbarea soluiei de
electrolit pentru electrodul de referin.Senzori
amperometriciSemnalul util (mrimea de ieire) a unui senzor
amperometric este obinut sub form de curent a crui intensitate
depinde de mrimea de intrare (concentraie, temperatur, etc).
Construcia, performanele de aplicare ale senzorilor amperometrici
destinai
determinrii speciilor chimice depind de natura semnalului de
excitare i de condiiile n care se realizeaz transportul speciei
analizate spre electrod. Dac soluia adiacent electrodului nu este
agitat intervine problema dependenei de timp a semnalului msurat.
Pentru diminuarea acestui inconvenient se recomand o serie de
soluii:
1. utilizarea de electrozi n regim hidrodinamic;
2. interpunerea ntre prob i electrod a unei membrane care
s delimiteze stratul de difuzie;
3. pulsarea potenialului electrodului de la o valoare iniial
corespunztoare zonei de inactivitate electrochimic la o valoare
final din zona de activitate electrochimic controlat de transportul
de mas;
4. utilizarea de micro-electrozi.5.SENZORI OPTICI
Senzorii optici n controlul calitii mediului servesc n general
la msurri turbidimetrice sau la determinri de absorbie (culoarea
apei, analize colorimetrice).
Tehnici nefelometrice
Metoda cel mai des utilizat n determinarea concentraiei n
suspensii se bazeaz pe msurarea transmisiei i respectiv difuziei a
unei radiaii luminoase la una sau mai multe lungimi de und.
Senzorii optici au rspuns senzor de mai puin de 50 de micro-
secunde, de asemenea, procesele de mare vitez sunt uor de abordat.
Prin utilizarea senzorilor optici i a dispozitivelor de msurare,
obiectele pot fi detectate i msurate cu uurin
Distantele sunt msurate cu o precizie de o zecime de milimetru
i, de asemenea, culorile pot fi recunoscute i
distinse..6.BIOSENZORIBiosenzorii sunt detectori ce se bazeaza pe
molecule selective ce intra in componenta plantelor si
animalelor.
Biosenzorii moderni au evoluat din combinarea a doua discipline
separate: tehnologia informationala, (microcircuite si fibre
optice, procesare numerica a datelor, teoria generala a sistemelor
cu comportare neliniara) si biologia
moleculara. Prima furnizeaza electrozi miniaturali sau senzori
optici, tehnica de preluare si procesare a informatiei iar a doua,
pune la dispozitie biomolecule care recunosc o substanta tinta.
Definiie: un biosenzor poate fi definit ca un dispozitiv, de
obicei electronic, care folosete moleculele de interes biologic
pentru a detecta molecule specifice.
Biosenzorul const dintr-un element biologic imobilizat pe un
senzor fizico-chimic clasic care transform informaia chimic ntr-un
semnal electric.
O clasificare a biosenzorilor se poate realiza dup mai multe
criterii:
dupa tipul traductorului folosit n prelucrarea informaiilor
preluate de la elementul biologic:
- biosenzori realizai pe baza senzorilor
electrochimici(poteniometrici,amperometrici,conductometrici);
- biosenzori realizai pe baza unor senzori termici;
- biosenzori optici;
- biosenzori piezoelectrici;
- biosenzori manometrici
dupa tipul de agent biologic folosit
biocatalitic (enzime, celule, tesuturi)
anticorp (imunosenzor)
antigen (fragment de ARN).
dupa analitii sau reactiile pe care le monitorizeaza
monitorizare directa
monitorizare indirectaElemente constructive ale biosenzorilor
Elementul biologic sensibil (material biologic -tesut,
microorganism, celule, enzime, anticorpi,acizi nucleici sau
material obtinut prin intermediul stiintelor inginersesti);
Traductorul sau detectorul (optic, piezoelectric, electrochimic)
care transforma semnalul rezultat din interactiunea analitului cu
elemental biologic
intr-o marime fizica usor de masurat si cuantificat;
Sistemul de masurare si prelucrare a semnalelor senzoriale,
astfel ca rezultatele obtinute sa poata fi exprimate intr-un mod
simplu si cunoscut.
Principii de functionare (detectie)
Biosenzorii optici pot fi exemplificati prin folosirea unei
radiatii laser corespunzatoare fenomenul surface plasmon resonance.
Astfel un strat subtire de aur depus pe o suprafata de sticla cu
indice ridicat de refractie poate
absorbi lumina laser si produce unde de tipul surface plasmons
pe stratul de metal. Daca un analit intra in contact cu un receptor
imobilizat pe suprafata peliculei de aur, se produce un semnal
masurabil.
Biosenzorii electrochimici au la baza cataliza enzimatica
a unei reactii de reducere sau de oxidare.
Biosenzorii piezoelectrici utilizeaza cristale de quartz care se
deformeaza si produc oscilatii, cand li se aplica un potential
electric.Biosenzori electrochimiciBiosenzorii au ocupat o poziie
important printre modalitile actuale de analiza i prezinta
perspective promitatoare n domeniul monitorizrii mediului
nconjurtor. Astfel de dispozitive constau n dou componente: o
entitate biologic care recunoate compusul inta analizat (analit) i
un electrod traductor care converteste concentratia analitului n
semnal electric utilizabil.
Fig 8. Biosenzor electrochimic: biorecunoatere i semnal de
traductorBiosenzori pentru detectia pesticidelorBiosensorii pentru
detectia pesticidelor, se bazeaza pe inhibarea activitatii
enzimatice a unor enzime de tipul colinesteraselor imobilizate,
utilizand detectori de tip electrochimic, si respectivi detectori
optici.
Acestia, au o sensibilitate destul de ridicata, dar prezinta
anumite dezavantaje: selectivitate relativ scazuta, determinare
indirecta ce necesita mai multe etape, intermediare in procesul de
analiza, inhibitie ireversibila in cazul multor compusi
interferenti.
Aceste dezavantaje, pot fi inlaturate, prin utilizarea
diferitelor tipuri de traductoare, cum ar fi spre exemplu cele
capacitive, realizat pe siliciu macroporos.Biosenzor clasic pentru
determinarea D-glucozei
Fig.9 Dispozitivul consta dintr-un receptor conectat la un canal
ionic implantat intr-o membrana modificata chimic. Biosenzorii
integrati in microcircuite electronice prezinta marele avantaj al
posibilitatii de realizare a unor instrumente analitice ieftine,
reproductibile, care pot fi produse in serie larga.
Timpul de raspuns scazut al biosenzorilor, conduce la variante
de analiza mai economice, datorat utilizrii unei singure enzime n
cantiti foarte mici.
Realizarea senzorului este extrem de simpla.
Deosebit de importante din punct de vedere practic sunt etapele
care privesc calibrarea si modalitatea de furnizare a unor
rezultate (cu grad de incertitudine
determinat si admisibil), care sa permita stabilirea domeniul de
concentratii, pentru care sa se obtina rezultate cat mai apropiate
de standard, la masuratori pe
probe cu matrice complexa, asa cum sunt cele reale.7.DETECIA I
CONTROLUL RADIOACTIVITAII
Prin radiatie ionizanta se intelege radiata emisa de sursele
radioactive
(care pot fi de origine naturala sau artificiala). Astfel suntem
permanent expusi
la un nivel sczut de radiaie ionizant din surse naturale care
poate proveni
din:
1.radiaia cosmic
2.radiaia terestr
3.radon
4.radiaia natural din interiorul organismelor noastre
Radiaia ionizant provenind din aceste surse constituie ceea
ce
numim radiaie de fond. In plus, suntem expusi i la o radiaie
artificial,
provenind din:
- expunere medical din radiografdfiile medicale i dentare cu
raze
X, i din tratamentele de iradiere cu cobalt sau cu iod
radioactiv.
- diverse alte surse producerea de energie electric att n
instalaii
clasice ct i n cele nucleare, transportul i depozitarea
substanelor nucleare,
programele de testare a armamentului nuclear, ct i din alte
activiti umane,
cum ar fi fumatul, arderea gazului pentru nclzire i gtit,
utilizarea fosfailor ca
fertilizatori i privitul la televizor color.8.SENZORI DESTINAI
MONITORIZRII INDICATORILOR METEOROLOGICI AI AERULUI ATMOSFERIC
Senzori de umiditate
Umiditatea se refer la vaporii de ap coninui n aer.
Msurtorile
pentru umiditate pot fi condiionate de o serie de termeni sau
uniti. Cei trei
termeni folosii de obicei sunt: umiditatea absolut, punctul de
rou i
umiditatea relativ (RH).
Punctul de rou
Punctul de rou este exprimat in C sau F, este temperatura i
presiunea la care gazul incepe s condenseze intr-un lichid.
Umiditatea relativ
Este prescurtat RH, umiditatea relativ se refer la raportul
(exprimat in procente) a coninutului n umiditate din aer n
comparaie cu umiditatea
saturat la aceeai temperatur i presiune.Senzori capacitivi de
umiditate
Umiditatea relativ senzorii capacitivi de umiditate relativ
(RH) (a se vedea figura) sunt folosii foarte mult n aplicaii
industriale,
comerciale i telemsurarea parametrilor meteorologici.
Fig.10 .Senzori capacitivi RH sunt produi ntr-o mare varietate
de
dimensiuni i forme, cu diferite caracteristici,
prin incapsulare in circuite electronice integrate9.SENZORI DE
POZIIE I DEPLASARE NUMERICISenzorii numerici (fotoelectrici,
inductivi, pneumatici), care utilizeaz metoda de msurare relativ,
au ca principiu de lucru transformarea pailor (cuantelor) de
deplasare a elementului mobil n impulsuri electrice, care sunt
nsumate ntr-un numrtor electronic.
Cea mai mare utilizare n mecatronic o au senzorii incrementali
fotoelectrici
Principiul de lucru al senzorului incremental
Simplificnd, ntr-o prim faz lucrurile, principiul de funcionare
a unui astfel de senzor poate fi explicat cu ajutorul figurii de
mai sus.
O rigl sau un disc (4), confecionate din sticl special, pe care
au fost trasate linii opace echidistante, rezultnd astfel o reea
format dintr-o alternan de zone opace i transparente, se deplaseaz,
solidar cu elementul mobil, prin faa unui cap de citire. Acesta
este constituit din sursa de lumin 1 (bec sau LED), lentila
condensoare 2 i fotodetectorul 3 (fotodiod, fototranzistor
etc.).Distana dintre dou zone opace, respectiv dintre dou zone
transparente, se
numete pas (p).
10.SENZORI UTILIZAI N TEHNICA MODERN
Exist sisteme automate de activare a luminilor vehiculului in
functie de iluminatul exterior.Un senzor de lumina transmite
informatii referitoare la iluminatul exterior si sistemul VALEO
632030 adapteaza luminile vehiculului la conditiile existente
astfel incat vizibilitatea este maxima.Este foarte util in parcari
subterane, tuneluri timp noros sau lasarea serii.
Exist 2 tipuri de senzori de micare: activi (HF, radar) i pasivi
(PIR, senzori cu infrarou). Tehnologia folosit pentru a detecta
micarea este diferit:
Senzori de micare
Senzori HF tehnologie nou, senzor radar de nalt frecven,
detecteaz orice micare;
Senzori PIR tehnologie standard, infrarou, detecteaz surse de
cldur n micare;
Senzorii HF (High Frecvency), care mai sunt numiti i senzori
radar sau senzori activi emit unde ultrasonice de frecvene nalte i
recepioneaz ecoul acestora. i mai putei ntlni sub denumirea de
senzori de prezen pentru c surprind orice micare, ct de mic,
aprinznd lumina instantaneu.
Pentru exterior se utilizeaz n prezent doar senzori PIR,
deoarece un senzor HF ar declana aprinderea lmpii la cea mai mic
micare a frunzelor sau ierbii, nu doar a persoanelor. Pentru
interior, dei se pot utiliza ambele tehnologii, cele mai eficiente
sunt lmpile cu senzor de micare activ.Senzorul pasiv in infra-rosu
(PIR)
Senzorul pasiv in IR este un dispozitiv destinat detectiei
deplasarii cu minim 10-15cm/s a unui corp cu diferenta de
temperatura fata de mediu de minim 3-50C.Senzorul PIR utilizeaza un
dispozitiv sensibil la radiatia infrarosie din spectrul
termic(8-14m) numit piroelement. Pentru concentratrarea radiatiei
infrarosii se utilizeaza un ansamblu special de lentile
Fresnell.Modul de amplasare si dimensiunile acestora determina
caracteristica de detectie a senzorului.Exista senzori
volumetrici,senzori cortina,senzori cu spot lung,senzori de
tavan.
O alta modalitate de concentrare a radiatiei este data de
utilizarea unei oglinzi concentratoare de forma parabolica,
piroelementul situandu-se in focarul parabolei. PIR-urile cu
oglinda sunt senzori volumetrici in adevaratul inteles al
cuvantului.
Senzorul PIR prezinta doua avantaje:
1.Elementele de delimitare a spatiilor (pereti,geamuri,usi) sunt
opace la radiatia IR, astfel incat senzorul nu detecteaza
miscare in exteriorul spatiului protejat.
2.Datorita flexibilitatii in constructia lentilelor Fresnell
exista tipuri constructive pentru o varietate larga de
aplicatii
Detectoarele obisnuite se instaleaza in general la 2-2,3 m de la
podeaua incaperii si au un unghi de detectie de 90-1050. Se
instaleaza de regula in colturile incaperii pentru a asigura o
protectie completa. Raza de detectie pe spoturile centrale este in
general de 12m, ceea ce face suficienta instalarea unui singur
sensor intr-o incapere obisnuita.
Dezvoltarea tipurilor constructive de piroelemente (dual
element,quad element) au permis fabricarea de senzori PIR imuni la
corpuri de dimensiune redusa (pet imune) precum si la senzori cu
procesare digitala avansata pentru cresterea imunitatii la alarme
false.
Senzorul PIR este un sensor mascabil - el functioneaza numai in
raza de vizibilitate. Vopselurile, hartia, sticla obisnuita sunt
opace la radiatia IR, ceea ce face ca senzorul sa fie relative usor
sabotabil in cazul in care potentialul infractor are acces la
senzor atunci cand sistemul de securitate nu este activat. Pentru
evitarea alarmelor false sunt necesare anumite masuri de prevenire
a miscarii accidentale a corpurilor din incaperi (ex. hartia
termica de fax) precum si a curentilor de aer calzi sau reci
(ferestre deschise, amplasare necorespunzatoare a senzorilor fata
de instalatiile de climatizare sau convectoare de caldura ). Cu
toate aceste limitari, senzorul PIR este cel mai popular element
utilizat in sistemele de securitate datorita flexibilitatii
ridicate si a costului scazut al dispoziivului.
Prin utilizarea tehnologiei radar (senzor de prezen High
Frequency) detecia este mult mbuntit, surprinznd i cele mai mici
micri chiar i prin sticl sau prin ua de lemn de la intrare. n
momentul n care este sesizat micare la ua casei, se aprinde lumina
n interiorul casei.
Iluminatul bazat pe senzori de micare poate completa, eficient,
cu costuri reduse, zonele controlate de camerele de supraveghere,
ntruct asigur lumina necesar pentru nregistrarea de imagini video
foarte clare.Avioane fr pilot
UAV-ul (avion fr pilot) a efectuat primele zboruri pentru
colectare de date n beneficiul unui proiect de cercetare academic.
Informaiile livrate cu ajutorul senzorilor optici montai pe Hirrus
vor fi folosite pentru evaluarea potenialului de inundaii dintr-un
bazin hidrologic.
Senzori seismici
avertizarea persoanelor : senzorul seismic va anunta cu 25 45 de
secunde inainte de sosirea undei de soc seismic, ceea ca va asigura
un timp total de 1minut si 20 secunde ... 1 minut si 40 de secunde
inainte de eventuala prabusire a unor parti ale cladirii protectia
patrimoniului : sistemul automat de protectie antiseismicainchide
automat gazul sau/si curentul din exteriorul cladirii, evitand
astfel incendiile si exploziileSenzorul activ cu microunde
Detectoarele cu microunde sunt senzori activi care genereaza un
camp eletromagnetic in spatiul protejat. Orice miscare a unui corp
care reflecta radiatia eletromagnetica este sesizata si genereaza
alarma. Principiul de detectie se bazeaza pe efectul Doppler.
Senzorii transmit semnale de banda X de regula (10,5 Ghz) dar
exista si produse fabricate in benzile S (2,54 Ghz) sau K (24 Ghz)
generate de o dioda Gunn care nu are efecte nocive asupra oamenilor
sau echipamentelor sensibile (pacemakere etc).
Puterea semnalului este de asemenea extrem de redusa, semnalul
avand o bataie de maximum 100m in linie dreapta. Deviatia de
frecventa datorita efectului Doppler este de ordinul herzilor
(20-100Hz). Aceasta gama este corelata cu miscarea unui corp uman,
orice alte frecvente fiind excluse.
Emitatorul si receptorul sunt amplasate in acceasi carcasa. Aria
de acoperire este reglabila in functie de sensibilitatea
receptorului.
Acest reglaj este deosebit de important intrucat microundele
trec de regula prin pereti, chiar si cei din beton armat.
CUPRINSARGUMENT1.GENERALITI
2.CLASIFICAREA SENZORILOR
3.CARACTERISTICILE SENZORILOR4. SENZORI ELECTROCHIMICI
5. SENZORI OPTICI
6. BIOSENZORI
7.DETECIA I CONTROLUL RADIOACTIVITAII8.SENZORI DESTINAI
MONITORIZRII INDICATORILOR METEOROLOGICI AI AERULUI
ATMOSFERIC9.SENZORI DE POZIIE I DEPLASARE NUMERICI
10. SENZORI UTILIZAI N TEHNICA
MODERNBIBLIOGRAFIEARGUMENTSenzorii sunt dispozitive care sesizeaz
variaia unui parametru din sistem prin emiterea de semnal
corespunztor, corelat cu mrimea (intensitatea) parametrului
respectiv. Se mai numesc traductoare si cele care au o construcie
mai complex (care include i alte elemente auxiliare). Senzorii
(traductoarele) au rolul de a
transforma anumii parametri ai sistemului n mrimi de alt
natur.
Parametrul de transformat formeaz semnalul de intrare al
traductorului, iar cel transformat semnalul de ieire.
Intr-un sistem mecatronic, senzorii si traductorii permit
modulului de procesare obtinerea de informatii despre proces si
mediu. Fara aceste dispozitive, sistemul nu poate functiona. De
multe ori, calitatea sistemului mecatronic este in cea mai mare
parte dependenta de calitatea sistemului de senzori si
traductoare.Exist astzi senzori pentru mai mult de 100 de mrimi
fizice, iar dac se iau n considerare i senzorii pentru diferite
substane chimice, numrul lor este de ordinul sutelor. Se pot pune n
eviden circa 2000 de tipuri distincte de senzori, oferite n 100.000
de variante.
Datorit marii diversiti a principiilor de conversie a mrimilor
fizice n mrimi electrice, precum i a soluiilor de implementare a
acestor principii, exist i o multitudine de criterii de clasificare
a senzorilor.
Aplicaiile senzorilor cuprind toate domeniile de activitate ale
oamenilor.