औद्योगिक स्वचालन तेजी से बढ़ रहा है, और उद्योग 4.0 इस स्तर पर औद्योगिक स्वचालन का लक्ष्य है। औद्योगिक स्वचालन के बारे में, हालांकि सभी ने सुना है, लेकिन हर कोई औद्योगिक स्वचालन से बहुत परिचित नहीं है। औद्योगिक स्वचालन के बारे में आपकी समझ को बढ़ाने के लिए, यह लेख सेंसर का परिचय देगा, जो औद्योगिक स्वचालन का एक अनिवार्य घटक है। इस लेख के माध्यम से, आप समझेंगे कि सेंसर सभी नियंत्रणों को और अधिक स्वचालित कैसे बनाता है।
सेंसर (सेंसर) एक सामान्य लेकिन बहुत महत्वपूर्ण उपकरण है, यह मापी गई मात्राओं के प्रावधानों का एहसास है और कुछ कानूनों के अनुसार एक उपयोगी सिग्नल डिवाइस या डिवाइस में परिवर्तित हो जाएगा। एक सेंसर के लिए, इनपुट को इनपुट की स्थिति के अनुसार स्थिर और गतिशील मात्रा में विभाजित किया जा सकता है। हम प्रत्येक मान की स्थिर स्थिति में आउटपुट और इनपुट के बीच संबंध के अनुसार सेंसर की स्थिर विशेषताएं प्राप्त कर सकते हैं। सेंसर की स्थैतिक विशेषताओं के मुख्य संकेतक रैखिकता, हिस्टैरिसीस, दोहराव, संवेदनशीलता और सटीकता हैं। सेंसर की गतिशील विशेषताएँ समय के साथ इनपुट मात्रा की प्रतिक्रिया विशेषताओं को संदर्भित करती हैं। गतिशील विशेषताओं का वर्णन आमतौर पर स्थानांतरण कार्यों और स्वचालित नियंत्रण के अन्य मॉडलों द्वारा किया जाता है। आमतौर पर, सेंसर द्वारा प्राप्त सिग्नलों में कमजोर कम आवृत्ति सिग्नल होते हैं, और बाहरी हस्तक्षेप का आयाम कभी-कभी मापा सिग्नल से अधिक हो सकता है, इसलिए आने वाले शोर का उन्मूलन एक प्रमुख सेंसर तकनीक बन जाता है।
भौतिक सेंसर एक सेंसर है जो भौतिक मात्रा का पता लगाता है। यह कुछ भौतिक प्रभावों का उपयोग है, आसान प्रसंस्करण के लिए सिग्नल डिवाइस के ऊर्जा रूप में भौतिक मात्रा को मापा जाता है। इसके आउटपुट सिग्नल का इनपुट सिग्नल के साथ एक निश्चित संबंध होता है। मुख्य भौतिक सेंसर फोटोइलेक्ट्रिक सेंसर, पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर, पीजोरेसिस्टिव सेंसर, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक सेंसर, थर्मोइलेक्ट्रिक सेंसर और ऑप्टिकल फाइबर सेंसर हैं। उदाहरण के तौर पर, आइए अधिक सामान्यतः उपयोग किए जाने वाले फोटोइलेक्ट्रिक सेंसर को देखें। इस प्रकार का सेंसर प्रकाश संकेतों को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करता है, यह सीधे किसी वस्तु से विकिरण जानकारी का पता लगाता है, और यह अन्य भौतिक मात्राओं को भी प्रकाश संकेतों में परिवर्तित कर सकता है। मुख्य सिद्धांत फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव है: जब प्रकाश किसी पदार्थ से टकराता है, तो पदार्थ पर विद्युत प्रभाव बदल जाता है, जिसमें इस मामले में इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन, चालकता और संभावित धारा शामिल होती है। जाहिर है, ऐसे उपकरण जो आसानी से ऐसे प्रभाव उत्पन्न कर सकते हैं, फोटोइलेक्ट्रिक सेंसर के मुख्य घटक बन जाते हैं, जैसे फोटोरेसिस्टर। इस तरह, हम जानते हैं कि फोटोइलेक्ट्रिक सेंसर का मुख्य कार्यप्रवाह प्रकाश ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए फोटोरेसिस्टर्स जैसे उपकरणों के माध्यम से संबंधित प्रकाश विकिरण प्राप्त करना है, और फिर प्रवर्धन और डी - शोर प्रक्रिया के माध्यम से वांछित आउटपुट विद्युत संकेत प्राप्त करना है। यहां आउटपुट सिग्नल और मूल प्रकाश सिग्नल का एक निश्चित संबंध होता है, जो आमतौर पर एक रैखिक संबंध के करीब होता है, ताकि मूल प्रकाश सिग्नल की गणना बहुत जटिल न हो। अन्य भौतिक सेंसर फोटोइलेक्ट्रिक सेंसर के अनुरूप हैं।
भौतिक सेंसर के अनुप्रयोगों की सीमा बहुत विस्तृत है, हम केवल भौतिक सेंसर के अनुप्रयोग को देखने के लिए बायोमेडिकल दृष्टिकोण को देखते हैं, और फिर यह अनुमान लगाना मुश्किल नहीं है कि अन्य पहलुओं में भौतिक सेंसर के भी महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं।
उदाहरण के लिए, रक्तचाप माप सबसे नियमित चिकित्सा मापों में से एक है। हमारा सामान्य रक्तचाप माप अप्रत्यक्ष माप है, जहां रक्त प्रवाह और शरीर की सतह द्वारा पता लगाए गए दबाव के बीच संबंध का उपयोग नसों में रक्तचाप को मापने के लिए किया जाता है। रक्तचाप को मापने के लिए उपयोग किए जाने वाले ट्रांसड्यूसर में आमतौर पर एक लोचदार डायाफ्राम होता है, जो दबाव संकेत को डायाफ्राम के विरूपण में परिवर्तित करता है, जिसे बाद में डायाफ्राम के तनाव या विस्थापन के आधार पर विद्युत संकेत में परिवर्तित किया जाता है। विद्युत सिग्नल के चरम पर हम सिस्टोलिक दबाव का पता लगा सकते हैं, इन्वर्टर और पीक डिटेक्टर से गुजरने के बाद हम डायस्टोलिक दबाव प्राप्त कर सकते हैं, और इंटीग्रेटर के माध्यम से हम औसत दबाव प्राप्त कर सकते हैं।
आइए रेस्पिरोमेट्री तकनीक पर एक नजर डालें। फेफड़ों की कार्यक्षमता के नैदानिक निदान के लिए श्वसन माप एक महत्वपूर्ण आधार है और सर्जरी और रोगी की निगरानी दोनों में आवश्यक है। उदाहरण के लिए, श्वसन दर को मापने के लिए उपयोग किए जाने वाले थर्मिस्टर प्रकार के सेंसर का उपयोग करते समय, सेंसर का अवरोधक एक क्लिप के सामने के छोर के बाहर लगाया जाता है, जो नाक से जुड़ा होता है, और श्वसन दर, साथ ही गर्म हवा की स्थिति को थर्मिस्टर द्वारा मापा जा सकता है जब श्वसन वायु प्रवाह थर्मिस्टर की सतह पर बहता है।
फिर शरीर की सतह के तापमान को मापने की सबसे आम प्रक्रिया है, जो आसान लगती है लेकिन इसमें एक जटिल माप तंत्र है। शरीर की सतह का तापमान कई कारकों द्वारा निर्धारित होता है, जिसमें स्थानीय रक्त प्रवाह, अंतर्निहित ऊतकों की थर्मल चालकता और एपिडर्मिस से गर्मी अपव्यय शामिल है, इसलिए त्वचा के तापमान को मापने के लिए कई प्रभावों को ध्यान में रखा जाता है। तापमान माप के लिए थर्मोकपल प्रकार के सेंसर का अधिक उपयोग किया जाता है, आमतौर पर रॉड थर्मोकपल सेंसर और पतली फिल्म थर्मोकपल सेंसर। क्योंकि थर्मोकपल का आकार बहुत छोटा है, सटीकता माइक्रोन स्तर से अधिक हो सकती है, इसलिए एक निश्चित बिंदु पर तापमान को मापना अधिक सटीक हो सकता है, आंकड़ों के बाद के विश्लेषण के साथ मिलकर, अधिक व्यापक विश्लेषण परिणाम उत्पन्न कर सकता है। यह पारंपरिक पारा थर्मामीटर की तुलना नहीं की जा सकती है, लेकिन यह विज्ञान के विकास के लिए नई प्रौद्योगिकियों के अनुप्रयोग को भी दर्शाता है जो व्यापक संभावनाएं लाता है।
उपरोक्त परिचय से देखा जा सकता है, बायोमेडिकल पहलुओं में, भौतिक सेंसर के विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोग हैं। सेंसर के विकास की दिशा बहुक्रियाशील, छवि आधारित और बुद्धिमान सेंसर है। डेटा अधिग्रहण, औद्योगिक उत्पादन और यहां तक कि पारिवारिक जीवन के एक महत्वपूर्ण साधन के रूप में सेंसर माप एक आवश्यक उपकरण है, और भौतिक सेंसर और सेंसर का सबसे आम परिवार, भौतिक सेंसर का लचीला उपयोग निश्चित रूप से अधिक उत्पाद, बेहतर लाभ बनाने में सक्षम होगा।