انواع سنسور دیجیتال با معرفی دقیق ویژگی و مزایا

انواع سنسور دیجیتال را می‌شناسید؟ این قطعات کوچک اما قدرتمند، پایه‌ی اصلی بسیاری از فناوری‌های هوشمند امروزی هستند. از دستگاه‌های پیشرفته پزشکی تا ربات‌های صنعتی، خانه‌های هوشمند و خطوط تولید خودکار. در این مقاله، با دنیای متنوع و پیشرفته انواع سنسور دیجیتال آشنا می‌شوید.همچنین تفاوت‌های فنی آن‌ها را درک می‌کنید و یاد می‌گیرید چطور مناسب‌ترین سنسور دیجیتال را برای پروژه یا کسب‌وکارتان انتخاب کنید. اگر به‌دنبال افزایش دقت، کارایی و هوشمندی در سیستم‌های خود هستید، مطالعه این وبلاگ جامع را از دست ندهید!

سنسور دیجیتال چیست؟

سنسور دیجیتال ( Digital Sensor ) دستگاه یا قطعات الکترونیکی است که یک کمیت مانند دما، نور، فشار، فاصله، سرعت میدان مغناطیسی را اندازه گیری و خروجی آن را به صورت دیجیتال (0 و 1) به یک سیستم پردازشگر دیجیتال PLC، میکروکنترلر یا کامپیوتر ارسال می کند. سنسورهای آنالوگ که خروجی پیوسته دارند، خروجی سنسورهای دیجیتال گستا، سریع، مقاوم به نویز و تفسیر توسط واحدهای دیجیتال است.

ما در این مقاله به بررسی انواع سنسور آنالوگ پرداخته ایم.

انواع سنسور دیجیتال

۱. سنسور دیجیتال دما (سنسور دمای دیجیتال)

سنسور دیجیتال یکی از پرکاربردترین و رایج‌ترین انواع سنسورهای دیجیتال است. این سنسور به‌منظور اندازه‌گیری دقیق محیط یا جسم به کار می‌رود؛ سپس به صورت مستقیم و بدون نیاز به ارسال مبدل‌های خارجی، در قالب دیجیتال به کنترلر عمل می‌کند.

بر خلاف سنسورهای آنالوگ دما مانند ترموکوپل یا RTD که به یک مبدل آنالوگ به دیجیتال نیاز دارند، سنسور دیجیتالی به‌صورت مجتمع طراحی می شود. به صورتی که شامل یک سنسور حرارتی (معمولاً سیلیکونی)، یک محافظ تقویت‌کننده، یک مبدل A/D داخلی و یک ارتباط داخلی دیجیتال (مانند I2C یا 1-Wire) است.

جهت آشنایی با ترموکوپل چیست؟ و انواع ترموکوپل در ابزاردقیق کلیک کنید.

ویژگی‌های این نوع سنسورها شامل دقت بالا در محدوده‌ی وسیع‌مدت، پایداری طولانی‌تر، پاسخگویی سریع، و کاهش نویز در انتقال انرژی است. همچنین، طراحی مجتمع آن‌ها باعث می‌شود که بتوان از آن‌ها به‌سادگی در سیستم‌های میکروکنترلر، ترموستات هوشمند، سیستم‌های تهویه مطبوع، یخچال‌های صنعتی و تجهیزات پزشکی استفاده کرد.

۲. سنسور دیجیتالی رطوبت

سنسور دیجیتال ابزاری الکترونیکی برای اندازه‌گیری مقدار رطوبت نسبی (RH) است. این سنسور با استفاده از عناصر حساس به پلیمرهای خازنی یا مواد مقاومتی، میزان را به صورت دیجیتال و دقیق به سیستم کنترلی منتقل می‌کند.

این سنسورها معمولاً شامل یک عنصر حسگر، تقویت کننده و فیلتر، مبدل آنالوگ به دیجیتال و ارتباط دیجیتال مانند I2C، SPI یا PWM هستند. خروجی نهایی، به‌صورت یک مقدار پردازش دیجیتال دیجیتال در سامانه‌های هوشمند خواهد بود.

ویژگی‌هایی مانند دقت اندازه‌گیری تا 2% RH، پایداری بلندمدت، کالیبراسیون کارخانه‌ای، مقاومت بالا باعث می‌شود که سنسورهای دیجیتال رطوبت به انتخاب اول در صنایع دارویی کشاورزی، هوشمند، گلخانه‌ها، سیستم‌های تهویه مطبوع پیشرفته و دستگاه‌های پایش محیط تبدیل شوند.

۳. سنسور دیجیتال نور (سنسور نور دیجیتال / سنسور نور محیطی)

سنسور دیجیتال نور یا حسگر نور، ابزاری الکترونیکی برای تشخیص نور محیط است. این نوع سنسور می‌تواند سطح روشنایی محیط را با دقت بالا اندازه‌گیری کرده و آن را به‌صورت دیجیتالی برای کنترل خودکار روشنایی، صفحه‌نمایش یا مصرف انرژی ارسال کند.

این سنسورها بر اساس دیودهای نوری (Photodiodes) یا ترانزیستورهای حساس به نور طراحی می‌شوند. همچنین تغییرات شدید نور محیط را به ولتاژ آنالوگ تبدیل می‌کنند. سپس از طریق مدار A/D داخلی به خروجی دیجیتال تبدیل می‌شوند.

با استفاده از این سنسورها می‌توان به مصرف انرژی بسیار کم، امکان نصب در فضای محدود، دقت بالا در نور کم و زیاد، پاسخ‌گویی سریع به تغییرات نور و ارتباط کمتر با میکروکنترلرها اشاره کرد. کاربرد آن‌ها در گوشی‌های هوشمند، تلویزیون‌های هوشمند، گلخانه‌های نورکنترل‌شده، و سیستم‌های روشنایی خودکار دیده می‌شوند.

خواندن این مقاله را از دست ندهید:تفاوت سنسور آنالوگ و دیجیتال

۴. سنسور دیجیتال مجاورت (سنسور مجاورت دیجیتال)

سنسور دیجیتال مجاورت، قادر به تشخیص نزدیکی یا اجسام بدون نیاز به دسترسی است. این حسگر معمولاً با استفاده از فناوری‌های خازنی، القایی یا نوری کار می‌کند. این حسگرها، میدان الکترومغناسی، بازتاب نوری یا مکانیکی را تغییر می‌دهند و در صورت حضور یک جسم در محدوده تعریف‌شده، دیجیتال دیجیتال فعال می‌سازند.

سنسورهای مجاورت القایی برای اجسام فلزی، خازنی برای اجسام رسا و نارسانا، و نوری برای محدوده وسیعی از اهداف به کار می‌روند. این سنسورها در نسخه‌های Normally Open یا Normally Closed با خروجی دیجیتال مخصوص طراحی می‌شوند.

مواردی مانند عمر بسیار طولانی به‌دلیل عدم برخورد، مقاومت بالا در برابر گردوغبار و رطوبت، نصب ساده، و پاسخ سریع باعث می‌شود که در خطوط تولید، سیستم‌های تشخیص اشیاء، نوار نقاره‌های هوشمند، ربات‌ها و دستگاه‌های CNC بسیار پرکاربرد هستند.

۵. سنسور دیجیتال حرکت (سنسور حرکتی دیجیتال / PIR)

سنسور دیجیتال حرکت، به‌ویژه نوع مادون‌قرمز غیرفعال (Passive Infrared – PIR)، برای تشخیص حرکت انسان یا حیوان در یک منطقه خاص طراحی شده است. این سنسور در الگوهای تابش مادون قرمز محیط را به‌صورت گزارش دیجیتالی می‌دهد.

این سنسورها دارای لنزهای مخصوصی (معمولاً Fresnel Lens) هستند که انرژی مادونقرمز منتشر شده از بدن انسان را دریافت و به اهمیت حرارتی انتقال می‌دهند. زمانی که الگوی تابش IR تغییر کند، سنسور آن را به‌عنوان حرکت شناسایی کرده و خروجی دیجیتال فعال می‌کند.

مصرف انرژی بسیار پایین، محدوده وسیع، قابل نصب در فضای داخلی و خارجی و قیمت اقتصادی آن‌ها را به انتخاب عالی برای سیستم‌های امنیتی، خانه‌های هوشمند، روشنایی خودکار و دستگاه‌های صرفه‌جویی انرژی تبدیل می‌کنند.

۶. سنسور دیجیتال گاز (Digital Gas Sensor)

سنسور دیجیتال گاز، نوعی حسگر بسیار حساس و پیشرفته در حوزه‌ی ایمنی، محیط‌زیست و کنترل صنعتی به‌شمار می‌آید. این سنسور به‌منظور شناسایی، اندازه‌گیری و پایش غلظت گازهای مختلف در یک محیط خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد. آنها با استفاده از مواد نیمه‌رسانا یا شیمیایی خاص – مانند اکسید فلزات (نظیر SnO₂) – طراحی می‌شوند که در حضور گاز هدف، ویژگی‌های الکتریکی آن‌ها تغییر می‌کند.

تغییرات ولتاژ یا جریان ناشی از واکنش گاز با سطح سنسور، توسط یک مدار پردازشگر داخلی آنالیز و نهایتاً به یک داده‌ی دیجیتال تبدیل می‌شود. این داده ها می‌تواند از طریق پروتکل‌هایی مانند I2C، UART یا PWM به سیستم‌های کنترلی ارسال گردد.

از مهم‌ترین ویژگی‌های این دسته از سنسورها می‌توان به تشخیص سریع گازهای سمی، اشتعال‌پذیر و آلاینده مانند CO، CH₄، NH₃، H₂S یا VOCها اشاره کرد. این ویژگی ها آن‌ها را به اجزایی کلیدی در سیستم‌های ایمنی منازل، آزمایشگاه‌ها، معادن، صنایع پتروشیمی و سامانه‌های تهویه هوای هوشمند تبدیل کرده است.

۷. سنسور دیجیتال فشار (Digital Pressure Sensor)

سنسور دیجیتال فشار، تجهیزی بسیار دقیق و پرکاربرد در صنایع مختلف به‌ویژه در فرآیندهای مکانیکی، پنوماتیکی و هیدرولیکی محسوب می‌شود. هدف اصلی آن اندازه‌گیری میزان فشار گاز یا مایع در یک محفظه‌ی بسته و ارسال این مقدار به‌صورت داده‌ی دیجیتال به سیستم‌های مانیتورینگ یا کنترل است.

این سنسورها عموماً با استفاده از المان‌های اندازه‌گیری مبتنی بر اثر پیزوالکتریک، تغییر شکل دیافراگم، یا مقاومت تنسومتریک عمل می‌کنند. به‌طوری که فشار اعمال‌شده باعث تغییر مشخصات الکتریکی آن‌ها می‌شود. این تغییرات سپس به کمک یک مدار پردازشگر داخلی به سیگنال دیجیتال استاندارد تبدیل و با پروتکل‌های رایج مانند SPI یا I2C به پردازنده منتقل می‌شود.

ویژگی‌هایی نظیر اندازه‌گیری با دقت بالا، امکان نصب در فضاهای فشرده، تحمل فشارهای بالا و مقاومت در برابر نوسانات حرارتی و رطوبتی، سبب شده این سنسورها نقش کلیدی در تجهیزات پزشکی، رباتیک صنعتی، سیستم‌های کنترل فشار دیگ‌های بخار، و ابزارهای دقیق ایفا کنند.

ما در این مقاله در رابطه با اینکه سنسور فشارچیست و چگونه عمل می‌کند؟ و انواع سنسور فشار مفصل صحبت کرده ایم.

۸. سنسور دیجیتال مغناطیسی (Digital Magnetic Sensor – Hall Effect)

سنسور دیجیتال مغناطیسی،معمولاً مبتنی بر اثر هال (Hall Effect) طراحی شده است. این سنور ابزاری الکترونیکی است که حضور، جهت یا شدت میدان مغناطیسی را تشخیص می دهد. سپس آن را به سیگنال دیجیتال قابل‌استفاده در سیستم‌های پردازشی تبدیل می‌کند.

در این سنسورها، عبور میدان مغناطیسی از ماده‌ی حسگر باعث ایجاد ولتاژ جانبی در نتیجه‌ی اثر هال می‌شود که مقدار آن با شدت میدان مغناطیسی متناسب است. این ولتاژ سپس توسط مبدل داخلی سنسور به داده‌ای دیجیتال تبدیل شده و به‌صورت خروجی منطقی (HIGH/LOW) یا مقدار عددی در دسترس قرار می‌گیرد.

سنسورهای دیجیتال مغناطیسی به دلیل دقت بالا، عمر طولانی، عدم نیاز به تماس فیزیکی با قطعه‌ی متحرک، و ایمنی بالا در شرایط آلوده یا مرطوب، به‌طور گسترده در موقعیت‌یابی، اندازه‌گیری سرعت چرخش، تشخیص درب باز/بسته، و سامانه‌های رمزگذاری مغناطیسی استفاده می‌شوند.

۹. سنسور دیجیتال لمسی (Digital Touch Sensor)

سنسور دیجیتال لمسی، تجهیزی است که برای شناسایی تماس مستقیم یا نزدیکی انگشت انسان با سطح حسگر طراحی می شود. این سنسور با بهره‌گیری از اصول خازنی یا مقاومتی، تغییراتی که در اثر لمس به وجود می‌آید را تشخیص داده و آن را به سیگنال دیجیتال تبدیل می‌کند.

در سنسورهای خازنی، ورود انگشت باعث تغییر ظرفیت خازنی در سطح سنسور می‌شود. این تغییر توسط مدار داخلی تحلیل شده و به‌صورت یک سیگنال دیجیتال (مثلاً “لمس شده” یا “لمس نشده”) به میکروکنترلر ارسال می‌شود.

استفاده آسان، مقاومت بالا در برابر سایش و گردوغبار، واکنش سریع و امکان طراحی در قالب سطوح شیشه‌ای یا پلاستیکی، موجب شده این نوع سنسور در تجهیزات لمسی، پنل‌های صنعتی، دستگاه‌های پزشکی، و لوازم خانگی هوشمند نقش کلیدی ایفا کند.

۱۰. سنسور دیجیتال ترکیبی (Digital Multi-Sensor / Combo Sensor)

سنسور دیجیتال ترکیبی، مجموعه‌ای پیشرفته از چند حسگر دیجیتال در یک پکیج مجتمع است. این سنسورها به‌منظور اندازه‌گیری هم‌زمان چند پارامتر فیزیکی یا محیطی طراحی شده‌اند. آنها با ادغام فناوری‌های مختلف مانند سنسور دما، رطوبت، فشار و گاز، می‌توانند اطلاعات چندگانه‌ای را به‌طور هم‌زمان و با دقت بالا در اختیار سیستم‌های تحلیل‌گر قرار دهند.

این حسگرها معمولاً دارای یک میکروکنترلر داخلی هستند که داده‌های چند سنسور را دریافت، دیجیتالی و یکپارچه‌سازی کرده و سپس از طریق یک رابط دیجیتال مانند I2C یا UART، خروجی نهایی را ارائه می‌دهند.

چنین سنسورهایی به‌دلیل کوچک بودن، کاهش تعداد اجزای سخت‌افزاری، مصرف انرژی کمتر، و ساده‌سازی طراحی سیستم‌های هوشمند، در دستگاه‌هایی مانند ایستگاه‌های هواشناسی دیجیتال، گجت‌های پوشیدنی، سیستم‌های تهویه هوشمند، تجهیزات اینترنت اشیا (IoT) و رباتیک استفاده گسترده‌ای دارند.

مشاوره قبل از خرید

برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با خرید محصولات می‌توانید با شماره تلفن‌های زیر تماس بگیرید: