معلومات الكتاب
عنوان الكتاب: كتيب الهندسة الكهربائية – الطبعة الثالثة
نوع المنشور: كتيب
اسم المؤلف: Richard C. Dorf
عدد الصفحات: 388 صفحة
دار النشر: Taylor & Francis Group
تاريخ النشر: 2006
اللغة: الانكليزية
Information
Title: The Electrical Engineering Handbook – Third Edition
Type: Handbook
Author Name: Richard C. Dorf
Number of Pages: 388 pages
By: Taylor & Francis Group
Date: 2006
Language: English
نص من كتيب الهندسة الكهربائية - الطبعة الثالثة
كتيب الهندسة الكهربائية – الطبعة الثالثة:
تعتبر المستشعرات مكونات مهمة في جميع أنظمة القياس والتحكم. جاءت الحاجة إلى أجهزة الاستشعار التي تولد إشارة إلكترونية بعد ظهور المعالجات الدقيقة وأجهزة الكمبيوتر.
جنباً إلى جنب مع الحاجة المستمرة لأجهزة الاستشعار في العلوم والطب، فإن الطلب على أجهزة الاستشعار في التصنيع الآلي والمراقبة البيئية يتزايد بسرعة.
بالإضافة إلى ذلك، تجد المستشعرات الصغيرة وغير المكلفة طريقها إلى جميع أنواع المنتجات الاستهلاكية، من لعب الأطفال إلى غسالات الأطباق والسيارات.
نظراً للتنوع الكبير في الأشياء المفيدة التي يجب استشعارها وتطبيقات أجهزة الاستشعار، تعد هندسة الاستشعار مجالاً متعدد التخصصات ومتعدد التخصصات.
يقدم هذا الفصل بعض التعريفات والمفاهيم والسمات الأساسية لأجهزة الاستشعار ويوضحها بعدة أمثلة.
يتم توجيه القارئ إلى المراجع والمصادر المدرجة تحت مزيد من المعلومات لمزيد من التفاصيل والأمثلة.
هناك العديد من المصطلحات التي تُستخدم غالباً بشكل مترادف مع أجهزة الاستشعار، بما في ذلك محول الطاقة، والمتر، والكاشف، والقياس. إن تعريف مصطلح المستشعر ليس بالمهمة السهلة ؛ ومع ذلك، فإن التعريف الأكثر استخداماً هو ذلك الذي تم تطبيقه على محولات الطاقة الكهربائية بواسطة Instrument Society of America (ANSI MC6.1، 1975): “محول الطاقة –
جهاز يوفر مخرجات قابلة للاستخدام استجابة لمقياس محدد “.
يتم تعريف محول الطاقة بشكل عام على أنه جهاز يحول الطاقة من شكل إلى آخر. يمكن أن يكون الإخراج القابل للاستخدام إشارة بصرية أو كهربائية أو كيميائية أو ميكانيكية.
ومع ذلك، في سياق الهندسة الكهربائية، عادةً ما يكون الإخراج القابل للاستخدام عبارة عن إشارة كهربائية. القياس هو خاصية أو حالة فيزيائية أو كيميائية أو بيولوجية يجب قياسها.
معظم أجهزة الاستشعار وليس جميعها عبارة عن محولات طاقة، تستخدم آلية تحويل واحدة أو أكثر لإنتاج إشارة خرج كهربائي.
في بعض الأحيان يتم تصنيف المستشعرات على أنها مستشعرات مباشرة أو غير مباشرة، وفقاً لعدد آليات النقل المستخدمة.
على سبيل المثال، ينتج عن مقياس الحرارة الزئبقي تغيير في حجم الزئبق استجابة لتغير في درجة الحرارة عن طريق التمدد الحراري. إشارة الخرج هي التغير في ارتفاع عمود الزئبق. هنا، يتم تحويل الطاقة الحرارية إلى حركة ميكانيكية ونقرأ التغير في ارتفاع الزئبق باستخدام أعيننا كعنصر تحويل ثان.
ومع ذلك، من أجل استخدام خرج مقياس الحرارة في دائرة تحكم أو لتسجيل بيانات درجة الحرارة في الكمبيوتر، يجب أولاً تحويل ارتفاع عمود الزئبق إلى إشارة كهربائية. يمكن تحقيق ذلك بعدة وسائل، ولكن هناك طرق أكثر مباشرة لاستشعار درجة الحرارة، أي حيث يتم إنتاج ناتج كهربائي استجابة لتغير في درجة الحرارة.
Text from The Electrical Engineering Handbook - Third Edition
The Electrical Engineering Handbook – Third Edition:
Electrical Engineering: Sensors are critical components in all measurement and control systems. The need for sensors that generate an electronic signal closely followed the advent of the microprocessor and computers.
Together with the everpresent need for sensors in science and medicine, the demand for sensors in automated manufacturing and environmental monitoring is rapidly growing.
In addition, small, inexpensive sensors are finding their way into all sorts of consumer products, from children’s toys to dishwashers to automobiles.
Because of the vast variety of useful things to be sensed and sensor applications, sensor engineering is a multidisciplinary and interdisciplinary field of endeavor.
This chapter introduces some basic definitions, concepts, and features of sensors, and illustrates them with several examples.
The reader is directed to the references and the sources listed under Further Information for more details and examples.
There are many terms that are often used synonymously for sensors, including transducer, meter, detector, and gauge. Defining the term sensor is not an easy task; however, the most widely used definition is that which has been applied to electrical transducers by the Instrument Society of America (ANSI MC6.1, 1975): ‘‘Transducer—
A device which provides a usable output in response to a specified measurand.’’
A transducer is more generally defined as a device that converts energy from one form to another. Usable output can be an optical, electrical, chemical, or mechanical signal.
In the context of electrical engineering, however, an Ausable output is usually an electrical signal. The measurand is a physical, chemical, or biological property or condition to be measured.
Most but not all sensors are transducers, employing one or more transduction mechanisms to produce an electrical output signal.
Sometimes sensors are classified as direct or indirect sensors, according to how many transduction mechanisms are used.
For example, a mercury thermometer produces a change in the volume of mercury in response to a temperature change via thermal expansion. The output signal is the change in height of the mercury column. Here, thermal energy is converted into mechanical movement and we read the change in mercury height using our eyes as a second transducing element.
However, in order to use the thermometer output in a control circuit or to log temperature data in a computer, the height of the mercury column must first be converted into an electrical signal. This can be accomplished by several means, but there are more direct temperature sensing methods, i.e., where an electrical output is produced in response to a change in temperature.