انواع مختلفی از سنسورها برای انتخاب در دسترس هستند و ویژگی های سنسورها برای تعیین نوع سنسور مورد استفاده برای کاربرد خاص استفاده می شود.

۱) سنسور نور

سنسور نور مبدلی است که برای تشخیص نور استفاده می شود و اختلاف ولتاژی معادل افت شدت نور در حسگر نور ایجاد می کند.

دو حسگر اصلی نور مورد استفاده در ربات ها سلول های فتوولتائیک و مقاومت عکس هستند. انواع دیگر حسگرهای نور مانند ترانزیستورهای نوری، لوله های نوری به ندرت مورد استفاده قرار می گیرند.

سنسورهای نور مورد استفاده در رباتیک عبارتند از:

مقاومت عکس – نوعی مقاومت است که برای تشخیص نور استفاده می شود. مقاومت در عکس مقاومت با تغییر در شدت نور تغییر می کند. نوری که روی مقاومت عکس می افتد با مقاومت مقاومت عکس نسبت عکس دارد. به طور کلی مقاومت عکس به عنوان مقاومت وابسته به نور (LDR) نیز نامیده می شود.

سلول های فتوولتائیک – سلول های فتوولتائیک وسیله ای برای تبدیل انرژی هستند که برای تبدیل تابش خورشیدی به انرژی الکتریکی استفاده می شود. اگر قصد ساخت یک ربات خورشیدی را داریم از آن استفاده می شود. سلول های فتوولتائیک به طور جداگانه به عنوان یک منبع انرژی در نظر گرفته می شوند، یک پیاده سازی همراه با خازن ها و ترانزیستورها می تواند آن را به یک حسگر تبدیل کند.

 

۲ ) سنسور مجاورت

حسگر مجاورت می تواند وجود شیء نزدیک را بدون تماس فیزیکی تشخیص دهد. کار یک سنسور مجاورت ساده است. در فرستنده حسگر مجاورتی یک تابش الکترومغناطیسی را منتقل می کند و گیرنده سیگنال بازگشتی را برای وقفه دریافت و تجزیه و تحلیل می کند. بنابراین مقدار نور دریافتی توسط اطراف را می توان برای تشخیص وجود جسم مجاور استفاده کرد.

انواع حسگرهای مجاورتی مورد استفاده در رباتیک را در نظر بگیرید:

فرستنده و گیرنده مادون قرمز (IR) – در حسگر IR LED پرتو نور مادون قرمز را منتقل می کند و اگر مانعی پیدا کند، نور به عقب منعکس می شود که توسط گیرنده IR گرفته می شود.

طرح برد PCB مدار فرستنده IR را در نظر بگیرید:

سنسور اولتراسونیک: در حسگرهای اولتراسونیک امواج صوتی با فرکانس بالا توسط فرستنده تولید می شوند، پالس اکو دریافتی نشان دهنده قطع شدن جسم است.

به طور کلی از سنسورهای اولتراسونیک برای اندازه گیری فاصله در سیستم رباتیک استفاده می شود. اساس سنسور های صوتی بر پایه ایجاد فرستادن و سپس دریافت انعکاس امواج صوتی میباشد. انعکاس صوت بر اثر برخورد امواج به سطح بر میگردد. از سنسور جهات فاصله یابی میتوان استفاده کرد.

دارای دو قسمت فرستنده و گیرنده میباشد.

برای یافتن فاصله توسط این سنسورها همانند خفاش عمل میشود (یک فرکانس صوتی فرستاده میشود . پس از برخورد با مانع موجب برگشتی دریافت شود با توجه به سرعت صوت و زمان دریافت فاصله محاسبه میشود.)

امواج التراسونیک به دسته ای از امواج مکانیکی گفته میشود که فرکانس نوسانشان بیش از محدوده شنوایی انسان (KHz20) باشد. مجموعه های التراسونیک معمولا از سه بخش کلی تشکیل میشوند :

۱)مبدل

۲) بوستر

۳) تقویت کننده یا هورن

مبدل نقش تولید امواج مکانیکی و تبدیل انرژی الکتریکی را دارد، بوستر و تقویت کننده نیز وظیفه انتقال و تقویت دامنه حرکت و رساندن آن به مصرف کننده را برعهده دارند.

انواع سنسور اولتراسونیک:

۱.دیفیوز(Diffus): مد استاندارد سنسور

۲.رفلکس(reflex): قرار دادن کی رفلکتور در رنج عملکرد سنسور، ایجاد موج برگشتی (اکو)، قطع سیگنال برگشتی توسط هدف، تغییر حالت سنسور

۳.تروبیم(thru-beam): شامل فرستنده و گیرنده، ورود هدف به فاصله میانی، تغییر حالت در گیرنده

چگونگی نصب اولتراسونیک:

• قوانین حاکم بر انتشار صوت در اطراف فضای برخورد با موانع
• زاویه سنسورها

کاربرد سنسور اولتراسونیک:

• جلوگیری از برخورد به اشیا
• فاصله سنجی

۳ ) سنسور صدا

سنسورهای صدا معمولا یک میکروفون هستند که برای تشخیص صدا و برگرداندن ولتاژی معادل سطح صدا استفاده می‌شوند. با استفاده از حسگر صدا می توان یک ربات ساده را طراحی کرد تا بر اساس دریافت صدا حرکت کند.

 

پیاده سازی سنسورهای صدا مانند سنسورهای نور آسان نیست زیرا یک اختلاف ولتاژ بسیار کوچک ایجاد می کند که برای ایجاد تغییر ولتاژ قابل اندازه گیری تقویت می شود.

 

۴) سنسور دما

سنسورهای دما برای تشخیص تغییرات دمای محیط استفاده می شود. این تغییر در ولتاژ بر اساس اصل تغییر در اختلاف ولتاژ برای تغییر دما است، این تغییر در ولتاژ، مقدار دمای معادل محیط اطراف را فراهم می کند.

تعداد کمی از سنسورهای دما که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از TMP35، TMP37، LM34، LM35 و غیره.

۵) سنسور شتاب

سنسور شتاب برای اندازه گیری شتاب و شیب استفاده می شود. شتاب سنج وسیله ای است که برای اندازه گیری شتاب استفاده می شود.

دو نوع نیرویی که بر شتاب سنج تأثیر می گذارد عبارتند از:

نیروی ساکن – نیروی اصطکاک بین هر دو جسم است. با اندازه گیری این نیروی گرانشی می توانیم میزان چرخش ربات را تعیین کنیم. این اندازه گیری در تعادل ربات یا برای تعیین اینکه آیا ربات در حال رانندگی بر روی سطح صاف یا سربالایی است مفید است.

نیروی دینامیک – مقدار شتاب مورد نیاز برای حرکت یک جسم است. اندازه‌گیری نیروی دینامیکی با استفاده از شتاب‌سنج، سرعت/سرعت حرکت ربات را نشان می‌دهد.

شتاب سنج در پیکربندی های مختلف ارائه می شود. همیشه از ربات مناسب استفاده کنید. قبل از انتخاب شتاب سنج باید چند فاکتور را در نظر گرفت:

• حساسیت
• پهنای باند
• نوع خروجی: آنالوگ یا دیجیتال
• تعداد محورها: ۱،۲ یا ۳

۶) سنسور های مقاومتی: با تغییر شرایط محیط مقاومت این گونه سنسورها تغییر خواهد کرد و ما باید مداری طراحی کنیم تا بتواند این تغییرات را برای ما قابل فهم کند.

۷) سنسورهای ولتاژی: با تغییر شرایط محیطی که در آن قرار دارند ولتاژ خروجی آنها تغییر خواهد کرد، این ولتاژ در حد میلی ولت بوده و برای اتصال  به قسمت پردازشگر، این ولتاژ باید تقویت شود.

۸) سنسورهای قطع و وصل: این سنسور ها فقط دو حالت دارند:

• قطع

و یا

• وصل

و صفر و یک منطقی را از تغییر حالت آن ها می توان استنباط کرد و معمولا آن ها را میتوان مستقیما به پردازشگر وصل کرد.

۹) سنسورهای ccd: موارد استفاده از این سنسور ها در دوربین های دیجیتال، سی دی رام ها و موس های اپتیکال و … است. این سنسورها از سلول های ریزی که کنار هم چیده شده اند تشکیل میشوند.

دسته بندی سنسورها

سنسورهای گازی: سنسورهایی هستند که با استفاده از واکنش های شیمیایی و فیزیکی نوع گازهای موجود را تشخیص دهند مثل: سنسور تشخیص منواکسیدکربن، سنسور تشخیص دی اکسید کربن، سنسور تشخیص دی اکسید متان، سنسور تشخیص دی اکسید نیتروژن و…

سنسورهای گرمایی: به سنسورهایی گفته میشود که نسبت به تغییرات درجه حرارت حساس هستند مثل: ترمومتر

سنسورهای الکتریکی: مانند سنسور مقاومت، سنسور جریان، سنسور ولتاژ، سنسور فلزیاب، سنسور رادار و…

سنسورهای مکانیکی:

• سنسور های فشار(آلتی متر، بارومتر و…)
• سنسورهای اندازه گیری چگالی – چسبندگی- سیالات – گازها – مایعات
• سنسورهای موقعیت – شتاب – استحکام
• سنسور رطوبت

سنسورهای شیمیایی : سنسورهای تشخیص گاز و بو و …

سنسورهای نوری: سلول های نوری، فوتودیود، مادون قرمز، فیبر نوری

سنسورهای آکوستیک: مانند میکروفون و هدفون و…

سنسورهای بیولوژیکی: شبیه سنسورهای مکانیکی عمل میکنند مثل : دما، نور، حرکت، ارتعاش، میدان مغناطیسی و …