ويكيبيديا

مستشعر: الفرق بين النسختين

تصفح التاريخ تفاعلياً
[نسخة منشورة][مراجعة غير مفحوصة]
→ التعديل السابقالتعديل اللاحق ←
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
مرئينص الويكي
لا ملخص تعديل
لا ملخص تعديل
سطر 5:
[[File:Pepperl+Fuchs inductive proximity switch 3RG4113-3AG33-PF.jpg|thumb|مجس يستشعر التيار الكهربائي ، ومنه ما يستشعر المجال المغناطيسي .]]
 
==مقدمة==
'''المِكشاف''' <ref>ترجمة Detector حسب [http://basm.kacst.edu.sa/Default.aspx بنك باسم للمصطلخات العلمية]</ref> أو '''الحساس'''<ref>[http://www.arabterm.org/index.php?id=40&L=1&tx_3m5techdict_pi1%5Bid%5D=4875 «أراب تيرم»]</ref> أو '''المجس''' أو '''المستشعر''' هو أداة [[استشعار]] يعمل لكشف الحالة المحيطية الفيزيائية ، فمنه ما يقيس درجة الحرارة ، ومنه ما يقيس الضغط ومنه ما يقيس الإشعاع ومنه ما يقيس [[الإلكترونات ]] أو [[البروتونات]]. حيث يقوم بتحويل الإشارات الساقطة عليه إلى نبضات كهربائية يمكن عدها بواسطة جهاز . بهذا يمكن لنا معرفة شدة المؤثر . كا توجد أنواع منه يمكن ربطه بأجهزة [[حاسوب]] وعن طريق [[برمجة ]] يمكن تكوين صورة عن توزيع القياسات ، مثلما في [[تصوير بالرنين المغناطيسي]] الذي يكشف في الإنسان عن أورام. من المجسات أنواع كثيرة بحسب الاستخدام منها:-
طبقا ل [[آي أس ايه 88]] تًعرف أجهزة الإستشعار (المجسات)[[ب[[الإنجليزية]]:Sensors]] علي أنها أجهزة تعطي خرج output علي شكل كمية كهربية إستجابة لكمية معينة مٌقاسة قد تكون [[كمية فيزيائية]] أو خاصية أو حالة.
ويمكن تعميم التعريف بحيث يشمل الخرج الكميات الكهربية و الميكانيكية و البصرية و تشمل الكمية المقاسة الكميات الفيزيائية والكيميائية والحيوية.
 
== الحساسات الضوئية ==
'''الحساسات''' الصورية تستخدم لتشكيل [[صورة رقمية]] لمجال معين حيث
تتأثر هذه الحساسات [[الفوتونات|بالفوتونات]] الساقطة عليها حيث تولد هذه ال[[فوتون]]ات شحنات في مكان سقوطها ثم يتم الكشف عن هذه [[الشحنة]] للاستدلال على ال[[فوتون]]ات تحتوي هذه الحساسات على طبقتين من أنصاف النواقل المشوبة
إحداها من النوع (P)
 
==أساسيات العمل==
و الأخرى من النوع (N)
كن تصنيف أساسيات العمل طبقا لنوع [[الطاقه]] التي تكون عليها الإشارات المستقبلة و المرسلة بواسطة جهازالإستشعار.
عندما تسقط ال[[فوتون]]ات على الصفيحة النصف ناقلة فإنها تتسبب في تحرر بعض [[الالكترونات]] التي تصطدم بها إذاكانت تملك [[طاقة]] أكبر من [[طاقة]] الانتزاع أو تساويها حيث يخلف [[الإلكترون]] المنتزع خلفه [[شحنه]] موجبة ويمكننا باستخدام بعض خواص أنصاف النواقل المشوبة أن نجعل سقوط ال[[فوتون]]ات يسبب تشكل شحنة يمكن الكشف عنها حتى نستدل على سقوط ال[[فوتون]]ات
 
=== تصنيف الإشارات===
=== نستخدم هذه الخواص في الحصول على صورة ===
تُصنف الإشارات إلي 6 أنواع بناء علي الطاقات المستقبلة و المرسلة وهي :-
كما راينا أن الفوتونات تولد بسقوطها شحنا , ومن الواضح ان ال[[شحنة]] تتناسب مع عدد ال[[فوتون]]ات الساقطة . فاذا قمنا بوضع الآلاف من الثنائيات السابقة قرب بعضها البعض بأحجام صغيرة فاننا سنحصل على معلومات عن ال[[ضوء]] في نقاط متقاربة تبدو لل[[عين]] البشرية أنها متواصلة ولكن لتشكيل ال[[صورة]] نحن نحتاج معلومات عن الألوان وليس فقط عن كمية ال[[ضوء]]لذا يتم تحسس كل لون على حدى في كل نقطة (Pixel) حيث يختص كل حساس بلون معين
ونحن بحاجة إلى أربع حساسات على الأقل كي نحصل على معلومات كافية عن كل Pixel وكما نرى أن الحساسات في التوزيع السابق تتحسس
الألوان (الأحمر الأخضر الأزرق) وهو أكثر أنظمة التقسيم انتشارا حيث يكون مجموع الألوان هو الأبيض
وتستخدم عدة طرق من أجل ترشيح الألوان
 
•[[ميكانيكية]]
منها الفروقات في الأطوال الموجية بين الألوان حيث يكون الحساس الواحد قابلا للتنبيه بمجال صغير من الأطوال الموجية
•كهربية
فتكون شحنته متشكلة نتيجة لسقوط فوتونات لون واحد
•حرارية
ويمكن استخدام طريقة أخرى وهى تحديد الألوان التي يسمح لها بالسقوط على الحساس وذلك باستخدام غشاء يسمح بمرور لون معين فقط (طبقة باير) ويكون هذا الغشاء متطابقا مع الحساسات تحته فيمرر اللون الموافق لكل حساس تحته حيث تسمح الأغشية الزرقاء بمرور اللون الأزرق فقط والأحمر للأحمر وهكذا
•[[إشعاعية]]
•[[مغناطيسية]]
وهي الطريقة الأكثر انتشارا بسبب انخفاض التكلفة وسهولة التصنيع
•كيميائية
و باستخدامنا إحدى الطريقتين نضمن أن الشحنة المتشكلة ناتجة عن لون معين وهو ما سوف يساعدنا في حساب الألوان المشكلة لكل نقطة في الصورة بعد جمع مركبات اللون الثلاثة
 
==مستشعر الضغط==
== الحساسات التحريضية ==
يُسستخدم لقياس [[ضغط]] [[الغازات]] و[[السوائل]] وتحويل القيمة المقاسة إلي إشارة كهربية تناظرية ك[[فرق جهد]] أو [[تيار كهربي]].تُستخدم في المحركات لضبط ضغط الزيت ومائع التبريد و ضبط [[القدرة]] التي يجب أن يوصلها المحرك للحصول علي سرعة مناسبة عند الضغط علي دواسة البنزين أو الفرامل.<br />
 
=== فكرة العمل===
تستخدم الحساسات التحريضية في تحسس الأجسام المعدنية، كما أنها شائعة الاستخدام في أدوات الآلات الصناعية.
فكرة العمل تقوم علي أساس إنحناء غشاء في السائل أو الفاز نتيجة الضغط المؤثر عليه ويوجد علي هذا الغشاء طبقة موصلة رقيقة جدا تنحني معه كما يوجد طبقة أخري في غلاف المجس.
س)مم يتكون هذا الحساس ؟
يوجد طريقتين لحساب مقدار الإنحناء:-
_ يتألف الحساس التحريضي من أربع مكونات أساسية:
• الأولي عن طريق قياس المسافة بين الطبقة الموصلة والطبقة الأخري الموجوده في غلاف المجس.
• أما الثانية فهي تغير مقاومة الطبقة الموصلة بالإنحناء.
 
===أنواع مجسات الضغط==
1) مولد [[الفيض المغناطيسي]](وشيعة توليد الحقلinductive field generator): لتوليد الفيض المغناطيسي وهي عبارة عن وشيعتين كمبدأ المحولة.
 
يوجد ثلاث أنواع من مجسات الضغط:-
2) دارة المذبذب (Oscillator): وهي عبارة عن دارة طنين تولد أمواج ترددية راديوية لتهيئة الأشارة لدخولها إلى المضخم(كونها صغيرة).
• نوع الضغط المقاس [بالإنجليزية: The gauge type]
و فيه يقيس المجس فرق الضغط بين الوسط الموضوع فيه الغشاء وبين [[الضغط الجوي]].
• نوع الضغط المطلق[بالإنجليزية: The absolute type]
و فيه يكون الغشاء معرض لضغط تفريغ_ أقل من الضغط الجوي_ [بالإنجليزية:Vacum] من جانب ومن الجانب الآخر للضغط الجوي.
• نوع الفرق [بالإنجليزية: The Differential type]
وفيه يكون الغشاء معرض لضغطين مختلفين علي كلا جانبيه يتم حساب الفرق بينهما
 
==مجسات درجة الحرارة==
3) مضخم إشارة (Trigger): يضخم الإشارة الضعيفة الآتية من المذبذب.
تستخدم وحدة التحكم في محركات الإحتراق العديد من درجات الحرارة لضبط كفاءة وقدرة المحرك كحساب درجة حرارة الإنبعاثات و الزيت و الهواء الداخل للمحرك. ومن بعض الأنواع المستخدمه:
• مجس درجة حرارة مائع التبريد [بالإنجليزية:coolant temperature sensor]
يقيس درجة حرارة مائع التبريد ثم يرسل إشارة كهربية بالقيمة المقاسة لوحدة التحكم.
• مجس درجة حرارة الهواء المأخوذ [بالإنجليزية:intake air temperature sensor]
•مجس درجة حرارة زيت النقل [بالإنجليزية:transmission oil temperature sensor]
في أنظمة النقل الأوتوماتيكية يتم قياس درجة حرارة الزيت المستخدم لتجنب الزيادة في حرارة الزيت مما يؤثر علي عملية النقل.
 
4) الخرج (Output) : وعبارة عن أداة لاظهار الحالة.
 
== المجسات الضوئية ==
س)ماهو مبدأ عمل الحساسات التحريضية؟
المجسات الضوئية تستخدم لتشكيل [[صورة رقمية]] لمجال معين حيث تتأثر هذه المجسات [[الفوتونات|بالفوتونات]] الساقطة عليها حيث تولد هذه ال[[فوتون]]ات شحنات في مكان سقوطها ثم يتم الكشف عن هذه [[الشحنة]] للاستدلال على الفوتونات تحتوي هذه الحساسات على طبقتين من أنصاف النواقل المشوبة
_ ببساطة تعمل الحساسات التحريضية وفق مبدأ التحريض الكهرطيسي حيث تتألف وشيعة الحساس من ملفين ،عند اقتراب الجسم من الحساس ينتقل الفيض المغناطيسي من الوشيعة الأولى إلى الوشيعة الثانية عبر الناقل الذي يعتبر بمثابة [[النواة]] أي بشكل يشبه الاتصال بين الملفات الأولية والثانوية للمحولة.
إحداها من النوع (P)والأخرى من النوع (N).
عندما تسقط الفوتونات على الصفيحة النصف ناقلة فإنها تتسبب في تحرر بعض [[الالكترونات]] التي تصطدم بها إذاكانت تملك [[طاقة]] أكبر من طاقةالانتزاع أو تساويها حيث يخلف الإلكترون المنتزع خلفه [[شحنه]] موجبة ويمكننا باستخدام بعض خواص أنصاف النواقل المشوبة أن نجعل سقوط الفوتونات يسبب تشكل شحنة يمكن الكشف عنها حتى نستدل على سقوط الفوتونات.
 
و نستخدم هذه الخواص في الحصول على صورة حيث كما رأينا أن الفوتونات تولد بسقوطها شحنات تتناسب مع عدد الفوتونات الساقطة . فإذا قمنا بوضع الآلاف من الثنائيات السابقة قرب بعضها البعض بأحجام صغيرة فإننا سنحصل على معلومات عن ال[[ضوء]] في نقاط متقاربة تبدو لل[[عين]] البشرية أنها متواصلة ولكن لتشكيل ال[[صورة]] نحن نحتاج معلومات عن الألوان وليس فقط عن كمية الضوءلذا يتم تحسس كل لون على حدى في كل نقطة (Pixel) حيث يختص كل حساس بلون معين .
ونحن بحاجة إلى أربع حساسات على الأقل كي نحصل على معلومات كافية عن كل Pixel وكما نرى أن الحساسات في التوزيع السابق تتحسس الألوان (الأحمر الأخضر الأزرق) وهو أكثر أنظمة التقسيم انتشارا حيث يكون مجموع الألوان هو الأبيض وتستخدم عدة طرق من أجل ترشيح الألوان منها الفروقات في الأطوال الموجية بين الألوان حيث يكون الحساس الواحد قابلا للتنبيه بمجال صغير من الأطوال الموجية فتكون شحنته متشكلة نتيجة لسقوط فوتونات لون واحد.ويمكن استخدام طريقة أخرى وهى تحديد الألوان التي يسمح لها بالسقوط على الحساس وذلك باستخدام غشاء يسمح بمرور لون معين فقط (طبقة باير) ويكون هذا الغشاء متطابقا مع الحساسات تحته فيمرر اللون الموافق لكل حساس تحته حيث تسمح الأغشية الزرقاء بمرور اللون الأزرق فقط والأحمر للأحمر وهكذا
وهي الطريقة الأكثر انتشارا بسبب انخفاض التكلفة وسهولة التصنيع وباستخدامنا إحدى الطريقتين نضمن أن الشحنة المتشكلة ناتجة عن لون معين وهو ما سوف يساعدنا في حساب الألوان المشكلة لكل نقطة في الصورة بعد جمع مركبات اللون الثلاثة.
 
== المجسات التحريضية ==
 
تستخدم الحساسات التحريضية في تحسس الأجسام المعدنية، كما أنها شائعة الاستخدام في أدوات الآلات الصناعية.ويتألف الحساس التحريضي من أربع مكونات أساسية:
 
1.مولد [[الفيض المغناطيسي]][[بالإنجليزية:inductive field generator]]<br />
2.المذبذب [[بالإنجليزية:Oscillator]]: تولد أمواج ترددية راديوية لتهيئة الإشارة لدخولها إلى المضخم(كونها صغيرة).<br />
3.مضخم إشارة[[بالإنجليزية:Trigger]]: يضخم الإشارة الضعيفة الآتية من المذبذب.<br />
4>الخرج [[بالإنجليزية:Output]] :عبارة عن أداة لاظهار الحالة.
 
===مبدأ عمل المجسات التحريضية===
تعمل الحساسات التحريضية وفق مبدأ الحث الكهرومغناطيسي حيث تتألف وشيعة الحساس من ملفين ،عند اقتراب الجسم من الحساس ينتقل الفيض المغناطيسي من الوشيعة الأولى إلى الوشيعة الثانية عبر الناقل الذي يعتبر بمثابة [[النواة]] أي بشكل يشبه الاتصال بين الملفات الأولية والثانوية للمحولة.
فيتولد نتيجة هذا الانتقال [[فرق جهد]] على طرفي الوشيعة الثانية لتدخل الإشارة إلى دارة المذبذب لتهيئتها ومن ثم إلى دارة المضخم التي تضخم إشارة الخرج النهائية.
 
وتستجيب الحساسات للأجسام فقط عندما تكون ضمن مسافات معينة وتمر أمام سطح الحساس (sensor surface).
_وكيف تستجيب الحساسات التحريضية؟
 
_ تستجيب الحساسات للأجسام فقط عندما تكون ضمن مسافات معينة وتمر أمام سطح الحساس (sensor surface).
 
== الحساسات اللمسية ==
السطر 57 ⟵ 81:
أول من أخترعها كان george-E gerpheide في عام 1988 وأول من أخذ برائة الاختراع كانت شركة apple واستخدمتها في حاسوبهاapple powerbook في عام 1994.
 
تتألف هذه اللوحة الحساسة من طبقات مختلفة:الطبقة العليا هي اللوحة التي تلمسها يدك وتحتها يوجد عدة طبقات مفصول كل منها عن الأخرى بطبقة عازلة وتتألف كل طبقة من خطوط عرضية أو شاقولية من النواقل الكهربائية والتي تؤلف جدولا وتحت هذه الطبقات يوجد لوح الدارة والذي توصل إليه طبقات النواقل العرضية والشاقولية المشحونة بتيار متناوب ثابت.
مم تتألف هذه اللوحة الحساسة؟
تتألف من طبقات مختلفة: الطبقة العليا هي اللوحة التي تلمسها يدك وتحتها يوجد عدة طبقات مفصول كل منها عن الأخرى بطبقة عازلة وتتألف كل طبقة من خطوط عرضية أو شاقولية من النواقل الكهربائية والتي تؤلف جدولا وتحت هذه الطبقات يوجد لوح الدارة والذي توصل إليه طبقات النواقل العرضية والشاقولية المشحونة بتيار متناوب ثابت.
ألية===أساس عمل الحساسالمجس اللمسي:===
تعتمد حساسات اللوحه اللمسية على ظاهرة أو خاصية ([[السعة الكهربائية]])،
ويمكن تلخيص الظاهرة بحدوث أثر [[حقل كهربائي|حقلي كهربائي]] بين الناقلين الكهربائيين عند تقاربهما من بعضهما دون حدوث تلامس بينهما،بينهما،وتتفاعل الآثار الحقلية فيما بينها لتشكل جملة سعة كهربائية تختزن الشحنات على سطحي الناقل المتقابلين،أما سطح حساسات اللوحة اللمسية فيتألف من مصفوفة من Electrodes المغطاة بطبقة حماية عازلةولكن المذهل في هذه التقنية هو اعتمادها على الإصبع البشري كقطب كهربائي مقابل لمصفوفة الأقطاب،إذ تتشكل السعة الكهربائية بين إصبع المستخدم ومصفوفة الأقطاب بصورة عامة.
وبشكل أدق إنه عندما يقترب الاصبع من شبكة النواقل الكهربائية يؤدي ذلك إلى عرقلة التيار المتناوب المار في هذه النواقل وإن هذا التأثير على التيار المتناوب يتم التقاطه من قبل دارة اللوحة.
وتتفاعل الآثار الحقلية فيما بينها لتشكل جملة سعة كهربائية تختزن الشحنات على سطحي الناقل المتقابلين،
أما طبقة الحماية العازلة فوظيفتها منع أي تماس مباشر مع المصفوفة،وهي تساعد في نفس الوقت على الحركة الملساء للإصبع على اللوحة.
أما سطح حساسات اللوحة اللمسية فيتألف من مصفوفة من Electrodes المغطاة بطبقة حماية عازلة
ولكن المذهل في هذه التقنية هو اعتمادها على الإصبع البشري كقطب كهربائي مقابل لمصفوفة الأقطاب،
إذ تتشكل السعة الكهربائية بين إصبع المستخدم ومصفوفة الأقطاب بصورة عامة.
وبشكل أدق إنه عندما يقترب الاصبع من
شبكة النواقل الكهربائية
يؤدي ذلك إلى عرقلة التيار المتناوب المار في هذه النواقل
وإن هذا التأثير على التيار المتناوب يتم التقاطه من قبل
دارة اللوحة.
أما طبقة الحماية العازلة فوظيفتها منع أي تماس مباشر مع المصفوفة،
وهي تساعد في نفس الوقت على الحركة الملساء للإصبع على اللوحة.
 
== حساسات الاشعة التحت حمراء ==
السطر 95 ⟵ 109:
 
== مراجع ==
 
{{مراجع}}
<ref>1. ^ • SENSORS AND TRANDUCERS by D. PATRANABI</ref>
<ref>AUTOMOTIVE TEMPERATURE SENSING , Keystone Thermometrics . Authors: Nasser Y. El-Awar, David J. Geer, Theodore J. Grellner, Peter J. Straub</ref>
{{شريط بوابات|فيزياء|إلكترونيات}}
 
مجلوبة من «https://ar.wikipedia.org/wiki/مستشعر»