Zamonaviy sensor texnologiyasi

Sensorlar nima?

Sensor — bu qurilmalarning ko‘zi, qulog‘i, terisi va hissiyoti.

Biz qanday sezamiz?

• Ko‘zimiz bilan → yorug‘likni ko‘ramiz

• Qulog‘imiz bilan → tovushni eshitamiz

• Terimiz bilan → issiq-sovuqni sezamiz

• Burnimiz bilan → hidni sezamiz

Qurilmalar ham biz kabi “seza olishi” uchun sensor kerak.

Masalan:

• Telefon nega o‘zi yorishadi?
  → Chunki unda yorug‘likni “ko‘radigan” sensor bor.

• Eshik nima uchun sizga yaqinlashganda ochiladi?
  → Chunki unda masofani sezadigan sensor bor.

• Smart-soat yurak urishingizni qayerdan biladi?
  → Unda yurak urishni “tinglaydigan” sensor bor. 

Mana shu sezgi hislarimizni qurimalardagi sensorlar signallar bilan uzatadi.

Zamonaviy sensor qurilmalarining asoslari

Zamonaviy sensor qurilmalarini ishlab chiqishda ishlatiladigan ko‘plab asosiy tamoyillar, o‘tgan asrlardayoq olimlar tomonidan kuzatilgan jismoniy qonuniyatlarga asoslanadi. Hozirgi zamon sensor texnologiyalarining ko‘p qismi analog asosidagi transduser qurilmalarga asosan kelib chiqqan.

Zamonaviy sensor turlari quyidagilarni o‘z ichiga oladi:

• MEMS (mikroelektromexanik tizimlar), 

• Aqlli sensorlar, 

• Simsiz sensorlar,

• Nanosensorlar

• Nanogeneratorlar va  boshqa ilg‘or mikrotexnologiyalar.     

Sensorlar — detektor sifatida 

“Detektor” atamasi ko‘pincha sensorni tasvirlash uchun ishlatiladi, ammo aslida sensor — bu deteksiya tizimining bir qismi, ya’ni uning kichik tarkibiy elementi hisoblanadi. 

Deteksiya tizimi ma’lum bir mavjudlikni yoki hodisani aniqlaydi, lekin aniq o‘lchov qiymatini bermaydi. Odatda, u chiqish signalini ogohlantirish tizimi ko‘rinishida — signal chiroqlari, sirenalar yoki boshqa belgilar orqali uzatadi. Misollar: tutun detektorlari, metall detektorlar, gaz detektorlar va hokazo. 

 Sensorlar va transduserlar 

Transduser

“Transduser” atamasi ham ko‘pincha sensor signallarni ifodalash uchun ishlatiladi, biroq texnik jihatdan ular biroz farqlanadi. Sensor — muhitdagi jismoniy ta’sirni sezadi, transduser esa bir turdagi energiyani boshqasiga aylantiradi. Bu jarayon transduktsiya deb ataladi. 

Sensorlar va transduserlar o‘rtasidagi farqlar

Sensor va transduser asosan o‘xshash bo‘lsa-da, ular o‘rtasida bir nechta nozik farqlar mavjud: 

• Transduser — energiyaning bir turini boshqasiga aylantiradi (masalan, tezlanishni elektr kuchlanishiga). 

• Sensor esa ma’lum bir fizik miqdorni sezadi va o‘lchaydi.

• Sensor — transduserning bir qismi, ya’ni transduktsiya jarayonining dastlabki bosqichi. 

• Sensorning maqsadi — ma’lumot yig‘ish, transduserning maqsadi esa — energiyani boshqasiga  aylantirgan holda yetkazib berish.

• Aktuator esa transduserning teskari varianti bo‘lib, elektr signalini mexanik harakat yoki issiqlikka aylantiradi. 

Yuqori sifatli sensor qurilmasida uchraydigan xususiyatlar

Sensor sifatiga ta’sir etuvchi omillar 

       Sensor qurilmasining sifatiga ta’sir etuvchi ichki va tashqi omillar mavjud. Ular yaxshi sensorni past sifatlisidan ajratib turadi. 

Ichki omillar:

• Ishlab chiqaruvchining sifat nazorati

• Dizayn

• Ishlab chiqarish jarayoni va material sifati. 

Tashqi omillar:

• Sensor o‘rnatilgan muhit 

• Foydalanish sharoitlari 

Bu omillar uzoq muddatli sifat va ishlashga ta’sir qiladi.

1. Yuqori darajadagi sezgirlik

Sezgirlik — bu sensor chiqishining o‘lchanayotgan kirish miqdori o‘zgarishiga nisbatan qanchalik tez va aniq javob berishini ifodalovchi ko‘rsatkichdir. Ko‘pgina sensorlarda chiziqli uzatish funksiyasi mavjud bo‘lib, u kirish va chiqish o‘rtasidagi matematik bog‘liqlikni tavsiflaydi.
Sezgirlik ushbu funksiyaning qiyaligi bilan belgilanadi. Oddiy qilib aytganda, u chiqish signali bilan o‘lchanayotgan xususiyat o‘rtasidagi nisbatni ko‘rsatadi.

2. Past shovqin va signal aralashuvi darajasi

Yaxshi sensor chiqish signalida minimal miqdordagi shovqin va buzilishlar bo‘lishi kerak.
Shovqin — bu o‘lchanayotgan signalga bevosita aloqasi bo‘lmagan, tashqi ta’sirlar natijasida paydo bo‘ladigan noxush signaldir.
Shovqinning pastligi o‘lchov natijalarining ishonchliligini ta’minlaydi.

3. Kam quvvat talabi

Sensorning samarali ishlashi uchun quvvat sarfi minimal bo‘lishi lozim.

 Sensorlar ikki asosiy turga bo‘linadi:

• Passiv sensorlar — tashqi quvvat manbaisiz, o‘z-o‘zidan signal hosil qiladi.

• Faol sensorlar — ishlashi uchun tashqi qo‘zg‘alish manbasini talab qiladi.

Quvvat samaradorligi zamonaviy sensor texnologiyalarida muhim omil hisoblanadi.

4. Yuqori aniqlik

Yaxshi sensor kichik o‘zgarishlarni ham aniqlay olish qobiliyatiga ega bo‘lishi kerak.
Aniqlik — bu sensor aniqlay oladigan kirish o‘zgarishining eng kichik qiymatini ifodalovchi ko‘rsatkichdir. Aniqlanishi mumkin bo‘lgan o‘zgarish qanchalik kichik bo‘lsa, sensor shunchalik yuqori aniqlikka ega hisoblanadi.

5. Yaxshi chiziqlilik

Chiziqlilik — bu sensor chiqish signalining nazariy to‘g‘ri chiziqdan og‘ish darajasidir. Ideal holatda, chiqish signali kirish o‘zgarishiga mutanosib bo‘lishi kerak. Chiziqlilik xatolik darajasi odatda ish diapazonining foizi sifatida ifodalanadi. Ayniqsa, chiziqlilik qanchalik yuqori bo‘lsa, o‘lchov natijalari shunchalik aniq va ishonchli bo‘ladi.

6. O‘lchanayotgan obyektga minimal ta’sir

Yaxshi sensor o‘lchanayotgan obyekt yoki jarayonga minimal ta’sir ko‘rsatadi. Bu degani, sensorning o‘zi o‘lchov jarayoniga aralashib, obyektning fizik holatini o‘zgartirmasligi kerak.

 Bunga quyidagi omillar kiradi:

• Tebranish

• Issiqlik almashinuvi

• Boshqa tashqi ta’sirlar

7. Faqat o‘lchangan xususiyat uchun sezgirlik

Ideal sensor faqat o‘lchanayotgan parametr uchun sezgir, boshqa tashqi omillar yoki xususiyatlarga esa sezgir bo‘lmasligi kerak. Bu xususiyat o‘lchovning ishonchliligini oshiradi va natijalarning barqarorligini ta’minlaydi.