فهرست

مقدمه ....................................................................................................................................7

فصل 1 : سنسور چیست ؟................................................................................................... 8

فصل 2 : تکنیک های تولید سنسور.......................................................................................11

فصل 3 : سنسور سیلیکانی ...................................................................................................13

3_1 : خواص سیلیکان ..................................................................................................15-13

3_2 : مراحل تولید در تکنولوژی سیلیکان.....................................................................16-15

3_3 : سنسور درجه حرارت ................................................................................................17

3_4 : سنسور درجه حرارت مقاومتی ....................................................................................17

3_5 : سنسور حرارت اینترفیس ............................................................................................19

3_6 : سنسورهای حرارتی دیگر و کاربرد آنها.......................................................................20

3_7 : سنسورهای فشار..........................................................................................................21

3-8 : اثر پیزو مقاومتی ..........................................................................................................22

3-9 : سنسورهای فشار پیزو مقاومتی ...................................................................................23

3_10 : اصول سنسورهای فشار جدید...................................................................................25

3_11 : سنسورهای نوری ......................................................................................................26

3_12 : مقاومت های نوری ..................................................................................................27

3_13 : دیودهای نوری و ترانزیستورهای نوری....................................................................28

3-14 : سنسورهای میدان مغناطیسی .....................................................................................30

فصل 4 : مولدهای هال و مقاومتهای مغناطیسی......................................................................31

4_1 : کاربردهای ممکن سنسورهای میدان مغناطیسی............................................................32

فصل 5 : سنسورهای میکرومکانیکی ......................................................................................34

5-1 : سنسورهای شتاب / ارتعاش ........................................................................................35

5_2 : سنسورهای میکروپل ...................................................................................................37

فصل 6 : سنسورهای فیبر نوری ............................................................................................39

6_1 : ساختمان فیبر ها .........................................................................................................40

6_2 : سنسورهای چند حالته ................................................................................................41

6_3 : سنسورهای تک حالته .................................................................................................44

6_4 : سنسورهای فیبر نوری توزیع شده ..............................................................................46

فصل 7 : سنسورهای شیمیایی ..............................................................................................52

7_1 : بیو سنسورها ................................................................................................................56

7_2 : سنسورهای رطوبت .....................................................................................................58

فصل 8 : سنسورهای رایج و کاربرد آن .................................................................................60

8_1 : سنسورهای خازنی .......................................................................................................60

فصل 9 : سنسور ویگاند..........................................................................................................62

فصل 10 : سنسورهای تشدیدی..............................................................................................66

10_1 : سنسورهای تشدیدی کوارتز.......................................................................................67

10_2 : سنسورهای موج صوتی سطحی ................................................................................69

فصل 11 : سنسورهای مافوق صوت ......................................................................................71

فصل 12 : سنسور پارک .........................................................................................................79

12-1: پتاسیومترها .................................................................................................................79

12-2 : خطی بودن پتاسیومترها .............................................................................................80

12-3 : ریزولوشن پتاسیومترها .............................................................................................82.

12-4 : مسائل نویزالکتریکی در پتاسیومترها..........................................................................84

12-5 : ترانسدیوسرهای جابه جایی القایی ...........................................................................85

12-6 : ترانسدیوسرهای رلوکتانس متغیر................................................................................85

12-7 : ترانسفورمورهای تزویج متغیر: LDTوLVDT ......................................................89

12-8 : ترانسدیوسرهای تغییرمکان جریان ادی..................................................................... 94

12-9 : ترانسدیوسرهای تغییرمکان خازنی .......................................................................... 96

12-10 : رفتارخطی ترانسدیوسرهای تغییرمکان خازنی ....................................................... 99

12-11: سنسورهای حرکت ازنوع نوری .............................................................................100

12-12 : ترانسدیوسرهای تغییرمکان اولتراسوند ..................................................................101

12-13 : سنسورهای پرآب هال سرعت چرخش وسیتم های بازدارنده

(کمک های پارکینگ ) .......................................................................................................104

12-14 : سیستم های اندازه گیری تغییرمکان اثرهال ...........................................................105

12-15 : سنسوردوبل پارک ................................................................................................106

12-16 : آی سی 555 درمواد ترانسمیتر..............................................................................107

مقدمه:

امروز وابستگی علوم کامپیوتر، مکانیک و الکترونیک نسبت به هم زیاد شده‌اند و هر مهندس و با محقق نیاز به فراگیری آن‌ها دارد، و لذا چون فراگیری هر سه آنها شکل به نظر می‌رسد حداقل باید یکی از آن‌ها را کاملاً آموخت و از مابقی اطلاعاتی در حد توان فرا گرفت. اینجانب که در رشته مهندسی مکانیک سیالات تحصیل می‌کنم، اهمیت فراگیری علوم مختلف را هر روز بیشتر حس می‌کنم و تصمیم گرفتم به غیر از رشته تحصیلی خود سایر علوم مرتبط با خودرو را محک بزنم. می‌دانیم که سال‌هاست علوم کامپیوتر و الکترونیک با ظهور میکروچیپ‌ها پیشرفت قابل ملاحظه‌ای کرده‌اند و این پیشرفت دامنگیر صنعت خودرو نیز شده است، زیرا امروزه مردم نیاز به آسایش، ایمنی، عملکرد بالا از خودرو خود توقع دارند. از نشانه‌های ظهور الکترونیک و کامپیوتر در خودرو پیدایش سنسورها در انواع مختلف، و سیستم‌های اداره موتور و سایرتجهیزات متعلقه می باشد. این تجهیزات روز و به روز تعدادشان بیشتر و وابستگی علم مکانیک به آن ها بشتر می‌شود. در ادامه سعی دارم نگاهی به تولید وسنسورهای موجود در بازار بیاندازیم و زمینه را برای ساخت یک سنسور پارک مهیا کنم، تا از ابزارهای موجود حداکثر بهره‌ را برده وعملکرد مطلوب ارائه داد.

فصل اول

سنسور چیست؟

امروزه بحث سنسور به اهمیت مفاهیمی از قبیل میکروپرسسور (پردارزش گر)، انواع مختلف حافظه وسایر عناصر الکترونیکی رسیده است، با این وجود سنسور هنوز هم فاقد یک تعریف دقیق است همچنانکه کلمات الکترونیکی از قبیل پروب، بعدسنج، پیک آپ یا ترنسدیوسر هنوز هم معانی لغوی ندارند. جدا از این‌ها کلمه سنسور خود ریشه بعضی کلمات هم خانواده نظیر المان سنسور، سیستم سنسور، سنسور باهوش و تکنولوژی سنسور شده است کلمه سنسور یک عبارت تخصصی است که از کلمه لاتین Sensorium، به معنی توانایی حس کرد، یا Sensus به معنی حس برگرفته شده است. پیش از آن که بحث را ادامه دهیم لازم است عبارت سنسور را در صنعت الکترونیک تعریف کنیم:

یک سنسور هم کمیت فیزیکی معین را که باید اندازه‌گیری شود به شکل یک کمیت الکتریکی تبدیل می‌کند، که می‌تواند پردازش شود یا به صورت الکترونیکی انتقال داده شود. مثلاً یک سنسور رنگ می‌تواند تغییر در شدت نور را به یک پروسه تبدیل نوری الکترونی به صورت یک سیگنال الکتریکی تبدیل کند. بنابراین سنسور را می‌توان به عنوان یک زیر گروه از تفکیک کننده‌ها که وظیفه‌ی آن گرفتن علائم ونشانه‌ها از محیط فیزیکی و فرستادن آن به واحد پردازش به صورت علائم الکتریکی است تعریف کرد. البته سنسوری مبدلی نیز ساخته شده‌اند که خود به صورت IC می‌باشند و به عنوان مثال (سنسورهای پیزوالکترونیکی، سنسورهای نوری).

وقتی ما از سنسوری مجتمع صحبت می‌کنیم منظور این است که تکیه پروسه آماده‌سازی شامل تقویت کردن سیگنال، فیلترسازی، تبدیل آنالوگ به دیجیتال و مدارات تصحیح‌ می‌باشند، در غیر این صورت سنسوری که تنها سیگنال تولید می‌کند به نا سیستم موسوم هستند.

در نوع پیشرفته به نام سنسور هوشمند یک واحد پردازش به سنسور اضافه شده است تا خورجی آن عاری از خطا باشد منطقی‌تر شود. واحد پردازش سنسور که به صورت یک مدار مجتمع عرضه می‌شود اسمارت (Smart) نامیده می‌شود. یک سنسور باید خواص عمومی زیر را داشته باشد تا بتوان در سیستم به کار برد که عبارتند از:

حساسیت کافی، درجه بالای دقت و قابلیت تولید دوباره خوب، درجه بالای خطی بودن، عدم حساسیت به تداخل و تاثیرات محیطی، درجه بالای پایداری و قابلیت اطمینان، عمر بالای محصول و جایگزینی بدون مشکل.

امروزه با پیشرفت صنعت الکترونیک سنسوری مینیاتوری ساخته می‌شود که از جمله مشخصه‌ی آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

سیگنال خروجی بدون نویز، سیگنال خروجی سازگار با باس، احتیاج به توان پایین.

فصل 2

تکنیک های تولید سنسور

تکنیک‌هایی در تولید سنسور:

تکنولوژی سنسور امروزه براساس تعداد نسبتاً زیادی از سنسورهای غیرمینیاتوری استوار شده است. این امر با بررسی ابعاد هندسی سنسوریهایی برای اندازه‌گیری فاصله، توان، شتاب، سیال عبوری فشار و غیره مشاهده می‌شود. برای اکثر سنسورها این ابعاد از cm10 تجاوز می‌کند. اغلب ابعاد، سنسورها توسط خود سنسور تعیین نمی‌شود بلکه وسیله پوشش خارجی آن مشخص می‌گردد. با این وجود، حتی در چنین مواردی خود سنسورها از نظر اندازه در حد چند سانتی‌متر هستند. چنین سنسوریهایی که می‌تواند گاهی خیلی گرانبها باشند، برای مثال در زمینة اندازه‌گیری پروسة. تکنولوژی تولید و ربات‌ها، تکنولوژی‌های میکروالکترونیک زیر اکثراً به کار برده می‌شوند:

تکنولوژی سیلیکان، تکنولوژی لایه نازک، تکنولوژی لایه ضخیم/هیبرید، سایر تکنولوژی‌های نیمه هادیپرسوه‌های دیگری نیز در تولید سنسور بکار برده می‌شود، از قبیل تکنولوژی‌های فویل سینتر، تکنولوژی فیبرنوری، مکانیک دقیق، تکنولوژی لیزر نوری، تکنولوژی مایکروویو و تکنولوژی بیولوژی. بعلاوه، تکنولوژی‌هایی از قبیل پلیمرها، آلیاژهای فلزی یا مواد پیزوالکتریکی نیز نقش حساسی را در تولید سنسور بازی می‌کنند.از آنجایی که سیلیکان و نیمه هادی‌های دیگر بطور خیلی گسترده در میکروالکترونیک بکار برده می شوند. در ادامه به تشریح این پروسه تولید می‌پردازم.