توسط نیکول مک فارلین 8 دسامبر 2020مربع سیاه سمت راست این دستگاه سنسوری برای امواج پرانرژی مانند اشعه X است. اعتبار: کالج مهندسی تیکل / دانشگاه تنسی ، CC BY-ND
حسگرها همه جا هستند. آنها در درب های اتوماتیک ، صندوق های فروشگاهی ، مطب پزشکان و بیمارستان ها هستند و از آنها در داخل و خارج بدن انسانها و سایر موجودات استفاده می شود.
حسگرها جنبه های دنیای فیزیکی – ماده ، انرژی ، نیرو – را به طور مشابهی با حواس فرد یا حیوان تشخیص می دهند. اما حسگرها به جای ترجمه اطلاعات به تکانه های عصبی ، آنها را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کنند. سیگنال ها را می توان ذخیره ، پردازش در رایانه یا روی صفحه نمایش داد. آنها می توانند یک جریان یا ولتاژ ثابت یا متغیر با زمان باشند.
حسگرها به بسیاری از سوالات مهم از جمله باد شدن لاستیک ماشین ، یخ زدن روی بال های هواپیما ، مونوکسید کربن در هوا و میزان اکسیژن در خون پاسخ می دهند.
من به عنوان یک مهندس برق ، تمام وقت با حسگرها کار می کنم تا شاخص های بیولوژیکی و محیطی مانند گلوکز ، ضربان قلب و عملکرد ، دما pH را کنترل کنم.
در چند دهه گذشته ، سنسورها از ابزارهای نسبتاً بزرگ و حجیم به دستگاه های کوچک و ارزان قیمتی تبدیل شده اند که حمل آنها راحت است ، در مواردی مانند تلفن ساخته می شوند ، در محیط اطراف پراکنده می شوند یا در داخل بدن کسی قرار می گیرند.
سنسورها چگونه کار می کنند
“چیزی” که باید حس شود می تواند هر چیزی در محیط فیزیکی باشد که فکرش را بکنید. می تواند نور ، دما ، رطوبت ، تابش ، مواد شیمیایی مانند پراکسید هیدروژن یا سرب ، مواد بیوشیمیایی مانند گلوکز یا DNA یا امواج رادیویی باشد.
سنسورهای نور برای تبدیل نور به جریان الکتریکی از دستگاهی استفاده می کنند که به عنوان فوتودیود شناخته می شود. بعضی از مواد و مولکول ها وقتی با مواد یا ذرات دیگر برهم کنش دارند ، نور ساطع می کنند. به عنوان مثال ، تابش نامرئی توسط موادی شناخته می شود که به عنوان مسبب برای تولید نور مرئی شناخته می شوند و سپس توسط حسگر نور تشخیص داده می شود. به این ترتیب است که در عکسبرداری پزشکی امروزه از اشعه ایکس استفاده می شود.
واکنش های شیمیایی می توانند جریانی تولید کنند که می تواند برای ساخت یک سنسور برای تشخیص یک یا چند ماده شیمیایی درگیر در یک واکنش استفاده شود. تغییر در شکل یا ارتعاش ماده نیز می تواند جریان یا ولتاژ ایجاد کند ، که می تواند برای احساس فشار یا شتاب استفاده شود.
چه چیزی حسگر خوبی ایجاد می کند
یک سنسور خوب باید بتواند مثلاً هنگام اندازه گیری نور با یک شدت معین در برابر نور با شدت دیگر تفاوت ولتاژ را تشخیص دهد. یک حسگر خوب همچنین باید اطمینان ایجاد کند که ارتعاشات ، تغییرات دما و شرایط شدید و سایر عوامل محیطی بر خروجی آن تأثیر نمی گذارد.
خروجی یک سنسور باید به همان میزان افزایش غلظت مورد حس شده افزایش یابد. یعنی اگر مثلاً غلظت گلوکز را دو برابر کنم ، آیا خروجی سنسور من همیشه دو برابر می شود؟ سرانجام ، خروجی سنسور باید همان مقدار را برای ورودی مشابه بارها و بارها ارائه دهد و زمان پاسخگویی سریع داشته باشد.
هزینه نیز مهم است ، زیرا اگر سنسور گران باشد فقط چند نفر یا برخی شرکت ها می توانند از آن استفاده کنند. اگر سنسور کم هزینه باشد ، می توان آن را در دسترس همه قرار داد.
بنابراین سنسور هر چیزی است که بتواند جنبه ای از محیط فیزیکی را تشخیص داده و آن را به اطلاعات مفیدی تبدیل کند. این اطلاعات می تواند به سهولت زندگی روزمره شما کمک کند یا برخی از فوری ترین مسائل بهداشتی امروز را حل کند.
