سنسور موقعیت و جابجایی (Position and Displacement Sensors)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور موقعیت و جابجایی (Position and Displacement Sensors) :
سنسورهای موقعیت و جابجایی کمیت های مکانیکی مانند موقعیت خطی یا زاویه ای یک جسم، فاصله تا یک هدف، یا میزان جابجایی (تغییر مکان) را اندازه گیری می کنند. این سنسورها یکی از متنوع ترین و پرکاربردترین خانواده حسگرها هستند و در صنعت، رباتیک، خودروسازی، هوافضا و لوازم الکترونیکی مصرفی یافت می شوند. جابجایی می تواند خطی (linear) یا چرخشی (rotary/angular) باشد. اندازه گیری موقعیت می تواند مطلق (absolute) یا نسبی (incremental) باشد.
اصول فیزیکی متنوعی در این سنسورها به کار می رود: مقاومتی (پتانسیومتر)، مغناطیسی (اثر هال، مغناطومقاومتی، القایی)، خازنی، اولتراسونیک، نوری (انکودرها، تداخل سنج لیزری) و ... انتخاب نوع سنسور به عواملی مانند دقت مورد نیاز، محدوده اندازه گیری، سرعت حرکت، شرایط محیطی (گرد و غبار، رطوبت، دما) و هزینه بستگی دارد.
پارامترهای مهم در این سنسورها:
محدوده اندازه گیری (Range): حداکثر جابجایی قابل اندازه گیری.
دقت (Accuracy): میزان نزدیکی مقدار اندازه گیری شده به مقدار واقعی.
وضوح (Resolution): کوچکترین تغییر قابل تشخیص در جابجایی.
تکرارپذیری (Repeatability): توانایی سنسور در نشان دادن مقدار یکسان برای یک جابجایی مشخص در دفعات متعدد.
خطی گی (Linearity): میزان انحراف خروجی از یک خط مستقیم.
پهنای باند (Bandwidth): حداکثر فرکانس تغییرات جابجایی که سنسور می تواند به درستی دنبال کند.
\[ \text{جابجایی} = x(t) \quad , \quad \text{سرعت} = v(t) = \frac{dx}{dt} \quad , \quad \text{شتاب} = a(t) = \frac{d^2x}{dt^2} \]کاربردهای گسترده: در رباتیک برای کنترل موقعیت بازوها و مفاصل، در خودروها برای تشخیص موقعیت دریچه گاز، پدال ترمز و فرمان، در ماشین های ابزار (CNC) برای کنترل دقیق حرکت ابزار، در صنایع بسته بندی و مونتاژ، در هواپیماها برای کنترل سطح کنترلی، در تجهیزات پزشکی (تخت های بیمارستانی، دستگاه های تصویربرداری)، و در تلفن های هوشمند (برای تشخیص نزدیکی گوشی به صورت).
پیشرفت های اخیر شامل استفاده از فناوری های نوری پیشرفته (مانند LIDAR و زمان سنجی نوری - Time-of-Flight) برای اندازه گیری فاصله بدون تماس با دقت بالا، و همچنین سنسورهای مغناطیسی بسیار حساس (GMR, TMR) برای کاربردهای خودرویی و صنعتی است. سنسورهای موقعیت، چشم و گوش سیستم های اتوماسیون مدرن هستند.
