انواع سنسورهای ساختمان هوشمند و نحوه کار آنها

دنیای سنسور های ساختمان هوشمند میتواند دنیایی گیج کننده باشد. گزینه های مختلف و اطلاعات فنی زیادی از ابتدایی تا امکان ناپذیر وجود دارد.

ما برای معرفی انواع مختلف سنسور موجود و توضیح مزایای اصلی هریک، این لیستها را گردآوری کرده ایم.

انواع سنسورهای ساختمان هوشمند:

  1. سنسورهای دما در هوشمند سازی ساختمان

  2. سنسورهای رطوبت در هوشمند سازی ساختمان

  3. سنسورهای حرکت/حضور در هوشمند سازی ساختمان

  4. سنسورهای تماس در هوشمند سازی ساختمان

  5. سنسورهای کیفیت گاز / هوا در هوشمند سازی ساختمان

  6. سنسورهای کنترل جریان الکتریکی در هوشمند سازی ساختمان

  7. انواع دیگر سنسور در هوشمند سازی ساختمان

سنسورهای دما در سنسور های ساختمان هوشمند

به زبان ساده، سنسورهای دما گرما را اندازه می گیرند تا تغییرات دما را تشخیص دهند. آنها سالها برای کنترل مواردی مانند گرمایش و تهویه مطبوع مورد استفاده قرار گرفته اند. اما به لطف ظهور اینترنت اشیا، کاربردهای بیشتری پیدا کرده اند.

به عنوان مثال، بسیاری از ماشین های مورد استفاده در ساخت و محاسبات به دما حساس هستند. و باید از آنها در برابر گرما محافظت شود. با استفاده از سنسورهای هوشمند دما، مشاغل می توانند کنترل های گرمایشی، تهویه و تهویه مطبوع را به صورت خودکار انجام دهند. تا شرایط ایده آل را حفظ کنند و به طور خودکار خرابی یا نقص را در صورت بروز تشخیص دهند.

دمای مناسب نه تنها برای راحتی افراد حیاتی است، بلکه می تواند در برخی موارد خطر آفرین نیز باشد. هر کسی که مسئول کنترل یا یک محل کار تجاری داشته باشد. یا ملکی را اجاره دهد وظیفه دارد خطر ابتلا به لژیونلا را کاهش دهد. این باکتری می تواند در سیستم های آب سرد و گرم پخش شود. و اگر آب در هر قسمت از سیستم بین 20 تا 45 درجه سانتیگراد باشد، می تواند رشد کند.

چهار نوع سنسور دما وجود دارد:

  • سنسورهای مبتنی بر نیمه هادی:

در این سنسورها دیودهای یکسان در مدار مجتمع قرار گرفته اند. و از مقایسه حساسیت ولتاژ با وضعیت جریان برای محاسبه دما استفاده می کنند. و به آنها امکان ثبت تغییرات دما را می دهند.

  • ترموکوپل:

همانطور که از نامش پیداست، این شامل دو سیم است. اینها از فلزات مختلف ساخته می شوند و نقاط مختلفی قرار می گیرند. با تغییر ولتاژ بین دو نقطه تغییرات دما نشان می دهد.

  • آشکارساز حرارتی مقاومت:

یک فیلم یا سیم به دور هسته سرامیک یا شیشه پیچیده می شود، دما از مقاومت بین المنت با دما اندازه گیری می شود. این سنسورها دقیق ترین نوع سنسورها هستند، اما ممکن است گرانترین ها نیز باشند.

  • ترمیستور ضریب دما منفی:

ایجاد مقاومت بالا در دماهای پایین، زیرا دما مقاومت را به سرعت کاهش می دهد. تغییرات را به سرعت و با دقت منعکس می کند.

سنسورهای رطوبت در سنسور های ساختمان هوشمند

رطوبت، همچنین به عنوان رطوبت نسبی شناخته می شود، به عنوان مقدار بخار آب در جو تعریف می شود. همانطور که بسیاری از ماشین آلات دمای خاصی را تحمل نمی کنند. شرایط مرطوب نیز مشکلاتی را به همراه خواهد داشت. رطوبت زیاد در هوا باعث ایجاد میعان می شود که باعث خوردگی برخی ماشین آلات می شود.

سنسورهای رطوبت به شما امکان می دهد شرایط ایده آل را حفظ کنید و در صورت ایجاد تغییر سریعاً اقدام کنید. در خانه ها و مشاغل از آنها برای کنترل سیستم های گرمایشی، تهویه و تهویه هوا استفاده می شود. از آنها در کارخانه های تولیدی، بیمارستان ها، موزه ها، گلخانه ها و ایستگاه های هواشناسی استفاده می شود یا هر محیطی که به رطوبت حساس باشد.

سه نوع رایج سنسور رطوبت وجود دارد:

  • خازنی:

با داشتن یک ماده دی الکتریک متخلخل در مرکز ، احاطه شده توسط دو الکترود ، سنسور از بخار آب برای نظارت بر رطوبت استفاده می کند – هنگامی که بخار به الکترودها می رسد ، تغییر ولتاژ ایجاد می کند.

  • مقاومتی:

حساسیت کمتری نسبت به خازنی دارند. آنها اساس کار مشابهی دارند و از تغییرات الکتریکی برای اندازه گیری رطوبت نسبی استفاده می کنند. با این حال، آنها از یونها در نمکها برای اندازه گیری این تغییر مقاومت در الکترودها استفاده می کنند.

  • حرارتی:

دو سنسور حرارتی منطبق بر اساس رطوبت هوای اطراف آنها برق را هدایت می کنند. یکی با نیتروژن خشک پوشانده شده است و دیگری هوای محیط را اندازه گیری می کند. اختلاف بین آنها برای اندازه گیری رطوبت می باشد.

سنسورهای حرکت/حضور در سنسور های ساختمان هوشمند

سنسورهای حرکتی حرکت فیزیکی اعم از شخص، حیوان یا جسم را در یک منطقه معین تشخیص میدهند. و این اطلاعات را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کنند. تشخیص حرکت از سال ها پیش در صنعت امنیت برای هشدار دادن حضور متجاوزان به مشاغل استفاده می شد. آنها در وسایلی که ما هر روز از آنها استفاده می کنیم یافت می شود، مانند درب های اتوماتیک، شستشوی توالت و خشک کن های دستی. و همچنین می تواند برای کنترل خودکار ساختمان مانند گرمایش و روشنایی بسته به حضور یا عدم حضور فضا مورد استفاده قرار گیرد – به کاهش مصرف انرژی و هزینه های جاری کمک می کند.

هر چند اخیراً، آنها کاربرد دیگری پیدا کرده اند:

کمک به مشاغل در درک چگونگی استفاده از اتاق ها و فضاها. با تشخیص حضور افراد یا اشیا در زمان واقعی، سنسورهای حضور به سازمان ها این امکان را می دهد تا بفهمند از کدام فضاها بیشترین استفاده را می کنند یا اینکه می دانند در هر زمان کدام میزها یا اتاق های اجتماعات افراد حضور دارند. در یک سازمان بزرگ، استفاده موثرتر از فضا می تواند موجب صرفه جویی در هزینه های هنگفت شود، نیازی به ذکر نیست افزایش بهره وری.

سنسورهای حرکت یا حضور با تشخیص انرژی مادون قرمز یا ارسال امواج فراصوت یا امواج رادیویی و اندازه گیری بازتاب آنها از یک جسم در حال حرکت کار می کنند. در حال حاضر گزینه سنسورهای حرکتی مادون قرمز پسیو (PIR) را تهیه می کنیم. این دستگاه بی سیم کوچک و دارای دو شکاف از ماده ای ساخته شده است که به نور مادون قرمز حساس است. هنگامی که سنسور بیکار است، هر دو شکاف میزان یکسانی از اشعه مادون قرمز محیط را تشخیص می دهند. وقتی شخصی وارد میدان دید سنسور می شود، این حرکت منجر نصف شدن دریافتی اشعه نسبت به قبل سنسور دیگری می شود. این تغییر بین تشعشع شناسایی شده توسط دو شکاف است که سنسور می گوید حضور شخص شناسایی شده است.

چهار نوع سنسور ردیاب حرکت وجود دارد که می تواند به روش های مختلف مورد استفاده قرار گیرد:

سنسورهای حرکتی یا مادون قرمز پسیو (PIR)

این سنسورها با تشخیص گرمای ساطع شده توسط افراد کار می کنند. وقتی شخصی وارد میدان دید سنسور می شود، سنسور حرکت را تشخیص می دهد و به شما می گوید شخصی در آن فضا حضور دارد. این سنسور همچنان بر فضا نظارت می کند و می تواند به روزرسانی منظم حضور را برای شما ارسال کند. این نوع سنسورها راه حل های سازگار با GDPR و حریم خصوصی هستند زیرا هیچ تصویر یا اطلاعات شخصی ذخیره یا منتقل نمی شود. سنسورهای PIR ما انواع مختلفی دارند، بعضی به عنوان واحدی که به دیوار یا سقف شما می چسبند، برخی دیگر زیر میز قرار می گیرند. نصب آنها بدون مانع، نصب آسان، نگهداری کم و گزینه بسیار مقرون به صرفه ای است.

  • سنسورهای اشغالی میز:

اینها به سادگی به قسمت زیرین میز می چسبند. سنسور PIR دارای یک پوشش است که نیمی از سنسور را پوشش می دهد، بنابراین فقط حرکت را در شعاع 180 درجه تشخیص می دهد. با یک لنز زاویه باریک، که باعث می شود کاملا دقیق باشد، فقط یک شخص زیر میز و نه افرادی که پشت و کنار آن قدم می زنند قابل تشخیص است.

  • سنسورهای اشغالی میز تحریر:

مشابه سنسورهای میز، اینها به زیر میز می چسبند و از یک لنز زاویه باریک استفاده می کنند. با این حال، سنسور PIR حرکت را در شعاع 360 درجه تشخیص می دهد، بنابراین می تواند افرادی را که دور یک میز نشسته اند تشخیص دهد. بر اساس ارتفاع متوسط میز، دامنه تشخیص 0.5 متر است.

  • سنسورهای اشغالی اتاق:

اینها به سقف می چسبند و دارای یک میدان دید 360 درجه هستند و از لنزهای زاویه باز برای تشخیص افراد در یک میدان دید وسیعتر استفاده می کنند. بر اساس ارتفاع 2.5 متری سقف و زاویه تشخیص 64 درجه، دامنه تشخیص برآورد شده 5 متر است.

  • سنسورهای اشغالی اتاقک:

همانند سنسورهای میز، اینها یک دید 180 درجه را تشخیص می دهند، بنابراین می توان آنها را بر روی دیوار یا سقف یک اتاقک قرار داد تا افراد درون آن فضا را شناسایی کرده و از اشغالی عبور افراد در گذشته، جلوگیری کند. اینها برای توالت یا اتاقهای ملاقات بسیار مناسب هستند.

سنسورهای زمان پرواز

یک پرتو نور مادون قرمز که از فرد بازتاب می شود و دوباره به سنسور باز می گردد (ساطع می شود) زمان صرف شده برای بازگشت محاسبه دقیق فاصله را نشان می دهد. سنسور از این اندازه گیری ها برای تعیین اینکه آیا فرد به سمت سنسور حرکت می کند یا از آن دور می شود، استفاده می کند، این منجر شده سنسور به یک سنسور ورود / خروج موثر تبدیل شود.

  • سنسورهای تشخیص جریان افراد:

با تشخیص افراد و جهت حرکت، می توان از اینها برای نظارت بر جریان حرکت بموقع افراد در داخل و خارج از یک راهرو تک نفره استفاده کرد. دو جهته، آنها افراد را هنگام حرکت به سمت سنسور یا دور شدن از آنها تشخیص می دهند، بنابراین می توانید تعداد افراد موجود در یک فضا را تعیین کنید. اینها فقط حرکات و نه صورت را تشخیص می دهند و دوربین هم نیستند و باعث می شود که با حریم خصوصی و GDPR سازگار باشند.

سنسورهای آرایه مادون قرمز

این سنسورها به شما امکان می دهد اشیا در حال حرکت یا بی حرکت، توزیع دما، تصویر حرارتی و جهت حرکت را با اندازه گیری درجه حرارت در هنگام نزدیک شدن فرد یا شی به سنسور و یا فاصله گرفتن از سنسور، تشخیص دهید. با افزایش فاصله از سنسور، میدان دید گسترش می یابد اما اندازه زاویه ای کوچکتر به نظر می رسد. با کم شدن فاصله به سنسور، سنسور می تواند دما و شکل دقیق را تشخیص دهد.

  • سنسورهای شمارنده و حرکتی افراد:

تعداد افراد درون یک فضا را دقیقاً در مکانی که در آن فضا قرار دارند و نحوه حرکت آنها را تشخیص دهید. این حسگرها فقط جنبش افراد را تشخیص می دهند و با حریم خصوصی و GDPR سازگار هستند.

سنسورهای اتصال در سنسور های ساختمان هوشمند

سنسورهای اتصالی به عنوان سنسورهای موقعیت یا وضعیت یا سنسورهای نظارت بر ساختمان نیز شناخته می شوند. سنسورهای اتصال راهی ساده برای تشخیص باز یا بسته بودن درب، پنجره یا سایر مکانیسم های مشابه است.

سنسورها دو قطعه هستند – یکی در درب یا پنجره ثابت است و دیگری در قاب ثابت است. این دو قسمت از میدان های مغناطیسی برای تشخیص زمان متصل شدن آنها (به معنای بسته بودن درب یا پنجره) و زمان جدا شدن از هم (با باز شدن درب یا پنجره) استفاده می کنند.

به دلایل مختلفی، از جمله ایمنی، امنیت و بهره وری انرژی، مفید است که بدانید هر زمان در اطراف ساختمان شما چه می گذرد. نظارت بر ساختمان با استفاده از سنسورهای اتصال به شما امکان می دهد وضعیت درها و پنجره های اطراف ساختمان خود را مشاهده کنید، از جمله درهای کمد، کابینت ها و یخچال ها. شما می توانید درها یا کابینت های قفل نشده، پنجره های باز یا شکسته یا حضور در یک اتاق را به طور خودکار تشخیص دهید و کنترل های ساختمان را بر اساس تشخیص حضور بصورت زنده انجام دهید.

سنسورهای کیفیت گاز/هوا در سنسور های ساختمان هوشمند

از سنسورهای گاز برای نظارت بر تغییرات کیفیت هوا و تشخیص وجود گازهای مختلف استفاده می شود. آنها برای نظارت بر کیفیت هوا، شناسایی گازهای سمی یا قابل احتراق و نظارت بر گازهای خطرناک در صنایع تولیدی، دارویی، پتروشیمی و معادن استفاده می شوند. بسته به استفاده، می توانید دی اکسید کربن، مونوکسیدکربن، هیدروژن، اکسید نیتروژن، اکسیژن، آلودگی هوا یا گاز را کنترل کنید.

در حالی که بسیاری از برنامه های کاربردی مربوط به ایمنی هستند، اما تأثیرات کیفیت پایین هوا همیشه شدید نیست، یا حتی به راحتی قابل تشخیص است. در ساختمانهای امروزه عایق بندی شده، افزایش سطح دی اکسیدکربن می تواند منجر به هوای کهنه، گرفتگی و شکایاتی مانند خستگی و سردرد شود. این می تواند بر راحتی و رفاه و همچنین بهره وری افراد تأثیر بگذارد. و با توجه به اینکه کارفرمایان مسئولیت تأمین محیط کار سالم را دارند، جای تعجب نیست که بیشتر مشاغل از نظارت محیطی برای حفظ دما و کیفیت هوا استفاده می کنند.

سه نوع متداول سنسور کیفیت هوا وجود دارد:

  • اکسیژن:

این سنسور الکتروشیمیایی می تواند هر گازی را که می تواند اکسید شود یا به صورت الکتروشیمیایی کاهش دهد، تشخیص دهد.

  • مونوکسید کربن:

این نیز یک سنسور الکتروشیمیایی است که به روشی مشابه سنسور اکسیژن کار می کند.

  • دی اکسید کربن:

یک سنسور تشخیص مادون قرمز، این یک پرتوی مادون قرمز را از طریق یک لوله نوری منتقل می کند، میزان انرژی باقی مانده را تشخیص می دهد و به سطح دی اکسید کربن تبدیل می کند.

سنسورهای کنترل جریان الکتریکی در سنسور های ساختمان هوشمند

سنسورهای جریان الکتریکی (CT) میزان مصرف انرژی در زمان واقعی را در سطح مدار، منطقه یا ماشین اندازه گیری می کنند. دانستن اینکه چه مقدار انرژی مصرف می شود، دو کاربرد اصلی دارد. در مرحله اول، می توانید مکان مورد استفاده خود را که بیشترین میزان هدر رفت مصرف انرژی دارید را شناسایی کرده و به شما امکان می دهد میزان مصرف را بهینه کنید همچنین در صورت عدم استفاده، می توانید به طور خودکار خاموش کنید.

ثانیاً، اگر بتوانید شرایط عملکرد عادی را تشخیص دهید، می توانید ببینید که ماشین آلات آنطور که باید کار نمی کنند. به عنوان مثال، یک جریان عملکردی بالاتر از حد متوسط می تواند به شما بگوید که یک موتور بیش از حد بارگیری شده است. این بینش به این معنی است که شما می توانید زمان نگهداری را به جای پرداخت هزینه های بازرسی معمول، برنامه ریزی کنید. همچنین می توانید بلافاصله مشکلات احتمالی را برطرف کرده و خرابی برنامه ریزی نشده را به حداقل برسانید.

انواع سنسورهای CT:

  • Split core:

اینها می توانند در اطراف یک هادی باز و نصب شوند، بنابراین برای تنظیمات موجود ایده آل هستند.

  • Effect Hall / DC:

این سنسورها برای اندازه گیری جریان AC و DC از آنچه تحت عنوان Hall Effect شناخته می شود، استفاده می کنند و ولتاژ متغیر را هنگام قرار دادن دستگاه در میدان مغناطیسی اندازه گیری می کنند. می توانند حلقه باز یا بسته باشند. حلقه باز جمع و جور ، کم هزینه و دقیق است، حلقه بسته پاسخ سریع و رانش دمای پایین را ارائه می دهد.

  • Rogowski coils:

ترانسفورماتور جریان انعطاف پذیر، نصب آنها آسان است. یک سیم پیچ نازک در اطراف هادی قرار دارد و بسته می شود.

  • Solid core:

بهترین برای تاسیسات جدید، این سنسورها حلقه های کاملی هستند و هیچ راهی برای باز شدن ندارند. آنها به دلیل دقت بالا مشهور هستند.

انواع دیگر سنسورها در سنسور های ساختمان هوشمند

  • سنسورهای نوری:

انرژی الکترومغناطیسی از جمله برق و نور را اندازه گیری می کنند. از آنها در صنایعی مانند مراقبت های بهداشتی، انرژی و ارتباطات برای نظارت بر متغیرهایی از جمله نور، تابش، میدان الکتریکی و مغناطیسی و دما استفاده می شود.

  • سنسورهای مجاورت:

دقیقاً مانند حسگرهای حرکت، وجود یک جسم را تشخیص می دهند و میزان نزدیک بودن آن را اندازه می گیرند. یکی از آشناترین کاربردها سنسورهای پارک معکوس در اتومبیل است.

  • سنسورهای فشار:

فشار را تشخیص داده و هرگونه انحراف از محدوده فشار استاندارد را به مدیر سیستم هشدار می دهند – شبیه به نظارت بر ماشین. این در ساخت و همچنین در سیستم های آب و گرمایش مفید است.

  • سنسورهای کیفیت آب:

از این سنسورها در مدیریت محیط زیست برای اندازه گیری مواد شیمیایی، یونها، عناصر آلی، جامدات معلق و سطح pH در آب استفاده می شود.

  • سنسورهای شیمیایی:

وجود مواد شیمیایی را در آب یا هوا تشخیص می دهند. از آنها برای ردیابی کیفیت هوا و آب در شهرها، نظارت بر فرآیندهای صنعتی و تشخیص مواد شیمیایی مضر، مواد منفجره و مواد رادیواکتیو استفاده می شود.

  • سنسورهای دود:

سطح ذرات معلق در هوا و گازها را تشخیص می دهند. در صورتیکه از مدتها وجود داشته است، اما توسعه اینترنت اشیا باعث شده است که اکنون آنها می توانند مشکلات را بلافاصله به کاربران اطلاع دهند.

  • سنسورهای سطح:

سطح مایعات، سیالات یا سایر مواد را در یک سیستم باز یا بسته تعیین می کنند. آنها عمدتا برای اندازه گیری سطح سوخت استفاده می شوند، اما همچنین برای اندازه گیری سطح دریا و مخزن و تجهیزات پزشکی، کمپرسورها و هیدرولیک استفاده می شوند.

  • سنسورهای تصویر:

این سنسورها را می توان در دوربین های دیجیتال، تصویربرداری پزشکی و تجهیزات دید در شب و دستگاه های بیومتریک یافت. آنها همچنین در صنعت خودرو استفاده می شوند و نقش مهمی در توسعه اتومبیل های بدون راننده دارند.

  • سنسورهای شتاب سنج:

ارتعاش، کج شدن و شتاب را در یک جسم تشخیص می دهند. موارد استفاده شامل دستگاه های ضد سرقت، نظارت بر ناوگان خودرو، صنایع هواپیمایی و لوازم الکترونیکی کاربردی، از جمله تلفن های هوشمند و گام شمار استفاده می شود.

  • سنسورهای ژیروسکوپ:

همراه با شتاب سنجها استفاده می شوند و سرعت زاویه ای را اندازه گیری می کنند، که به عنوان اندازه گیری سرعت چرخش در اطراف یک محور تعریف می شود. برنامه های اصلی آنها شامل سیستم های ناوبری اتومبیل، کنترل کننده های بازی، رباتیک و لوازم الکترونیکی مصرفی است.