בתהליכי ייצור אוטומציה תעשייתית מודרנית, חיישנים ממלאים תפקיד מכריע.
חיישן הוא מכשיר זיהוי המסוגל לתפוס מידע נמדד. הוא ממיר מידע נתפס זה לאותות חשמליים או צורות אחרות הנדרשות של פלט לפי עקרונות ספציפיים, תוך מילוי דרישות לשידור מידע, עיבוד, אחסון, תצוגה, הקלטה ובקרה. חיישנים מסייעים בניטור, ניתוח, מדידה ועיבוד של שינויים שונים-כגון שינויים במיקום, אורך, גובה, תנאים חיצוניים וחוסר יישור המתרחש בסביבות ייצור תעשייתיות.
אז אילו סוגי חיישנים נדרשים בדרך כלל באוטומציה תעשייתית?
I. חיישני טמפרטורה ולחות
חיישני טמפרטורה ולחות משלבים אלמנטים רגישים ותרמיים ללחות- למדידת טמפרטורה ולחות. לאחר איסוף האותות הללו, הם עוברים עיבוד מעגלים הכולל ייצוב מתח, סינון, הגברה תפעולית, תיקון לא ליניארי, המרת V/I, ויסות זרם קבוע והגנה הפוכה. זה גורם ליציאות זרם או מתח פרופורציונליים לינארי לטמפרטורה ולחות. לחלופין, הם יכולים להוציא ישירות דרך ממשקים כמו RS-485 או RS-232 דרך שבב בקרה ראשי.
II. חיישן פוטואלקטרי
חיישן פוטו-אלקטרי הוא מכשיר הממיר אותות אור לאותות חשמליים. פעולתו מבוססת על האפקט הפוטואלקטרי, המתאר את התופעה שבה אלקטרונים בחומרים מסוימים סופגים את האנרגיה של פוטונים מאור חודר, וכתוצאה מכך השפעות חשמליות מתאימות. הם יכולים לזהות כמויות פיזיקליות שאינן-חשמליות הגורמות ישירות לשינויים בעוצמת האור, כגון עוצמת אור, עוצמת הארה, מדידת טמפרטורה רדיומטרית וניתוח הרכב הגז. הם יכולים גם לזהות כמויות אחרות שאינן-חשמליות הניתנות להמרה לשינויים בעוצמת האור, כולל קוטר חלק, חספוס פני השטח, מתח, תזוזה, רטט, מהירות, תאוצה, כמו גם צורת אובייקט וזיהוי מצב תפעולי.
III. חיישני לחץ
חיישני לחץ הם מכשירים נפוצים בתעשייה. הם מזהים אותות לחץ וממירים אותם לאותות פלט חשמליים שמישים על פי עקרונות ספציפיים. הם מיושמים באופן נרחב בכוח הידרו, תחבורה ברכבת, מבנים חכמים, אוטומציה של ייצור, תעופה וחלל, צבא, פטרוכימיה, בארות נפט, ייצור חשמל, כלי שיט ימיים, כלי מכונות, צינורות ותעשיות אחרות.
IV. חיישן אפקט הול
חיישן אפקט הול הוא חיישן שדה מגנטי המבוסס על אפקט הול, המיושם באופן נרחב באוטומציה תעשייתית, טכנולוגיית זיהוי ועיבוד מידע. אפקט הול משמש כשיטה בסיסית לחקר תכונות החומר של מוליכים למחצה. מקדם הול הנמדד באמצעות ניסויי אפקט הול מאפשר קביעת פרמטרים קריטיים כגון סוג המוליכות למחצה, ריכוז הנשא וניידות הנשא.
V. חיישני קרבה
חיישני קרבה הם מונח כללי לחיישנים שמחליפים שיטות זיהוי-מבוססות על מגע כמו מתגי גבול, המאפשרים זיהוי ללא מגע פיזי עם אובייקט היעד. הם ממירים את מידע התנועה והנוכחות של המטרה לאותות חשמליים. חיישן קרבה הוא מכשיר המסוגל לחוש את התקרבותו של אובייקט. הוא מנצל את המאפיינים הרגישים של חיישני תזוזה כדי לזהות עצמים מתקרבים ומוציא אותות מתג מתאימים. לכן, חיישני קרבה ידועים גם בתור מתגי קרבה.
VI. חיישני MEMS (מערכות מיקרו-אלקטרו-מכאניות)
חיישני MEMS, או מערכות מיקרו-אלקטרומכניות, מייצגים תחום מחקר בין-תחומי חדשני שפותח מטכנולוגיית מיקרו-אלקטרוניקה. הם משלבים אלקטרוניקה, מכניקה, מדעי החומרים, פיזיקה, כימיה, ביולוגיה ורפואה. נכון לעכשיו, חיישני MEMS מוצאים יישומים נרחבים בלווייני חלל, רכבי שיגור, ציוד תעופה וחלל, מטוסים, מכוניות, מכשירים ביו-רפואיים ואלקטרוניקה צריכה.
VII. חיישני מומנט
חיישני מומנט, הידועים גם כמתמרי מומנט, מדי מומנט או מדי מומנט, משתמשים בטכנולוגיית מדידה חשמלית של מד מתח. גשר מתח נוצר על פיר אלסטי; הפעלת כוח על גשר זה מייצרת אות חשמלי פרופורציונלי לכוח הפיתול המופעל על הפיר. על ידי זיהוי מומנט הפיתול ברכיבים מכניים שונים מסתובבים או לא-, חיישנים אלה מודדים במדויק מומנט, מהירות סיבוב והספק מכני.
VIII. חיישני סיבים אופטיים
חיישני סיבים אופטיים ממירים את מצבו של אובייקט נמדד לאותות אופטיים הניתנים למדידה. עקרון העבודה כולל הפניית אלומת אור ממקור אור דרך סיב אופטי לתוך מאפנן. בתוך המאפנן, אינטראקציה עם הפרמטר החיצוני הנמדד משנה את המאפיינים האופטיים של האור-כגון עוצמה, אורך גל, תדר, פאזה או מצב קיטוב-יוצרת אות אופטי מאופנן. לאחר מכן, אות זה עובר דרך הסיב האופטי למכשיר אופטו-אלקטרוני, שם מחלץ את הפרמטר הנמדד.
ט. חיישן תזוזה
הידוע גם בשם חיישן לינארי, התקן ליניארי-מתכתי זה ממיר כמויות פיזיות שונות לאותות חשמליים. היישומים שלו נרחבים, בשימוש נפוץ באוטומציה תעשייתית, בנייה, גשרים ותחומים דומים.
X. חיישנים מגנטיים
חומרים מגנטיים מציגים תכונות מגנטיות משתנות כאשר הם נחשפים לגירויים חיצוניים כגון חום, אור, לחץ או קרינה. מאפיינים אלה מאפשרים יצירת חיישנים אמינים ורגישים ביותר. חיישנים כאלה משתמשים בחומרים מגנטיים כמרכיבי החישה שלהם, ומכאן הכינוי "חיישנים מגנטיים".