تصویر شتاب سنج شوک

سنسورهای ضربه برای شناسایی و ثبت ضربه یا ضربه به محصول یا بسته بندی استفاده می شوند.

سنسورهای شوک نشان دهنده زیرنوعی از سنسورهای اینرسی است که شامل شتاب سنج ها و سنسورهای لرزش می شود . در واقع، شتاب سنج ها می توانند و اغلب برای اندازه گیری شوک و همچنین شتاب مناسب طراحی شوند. سنسورهای ضربه و ضربه برای تشخیص موارد ضربه ناگهانی یا لرزش شدید به منظور خروجی یک مقدار یا در مورد سوئیچ ضربه، فعال یا غیرفعال کردن یک مدار یا دستگاه طراحی شده‌اند.

برنامه های کاربردی

سنسورهای ضربه در کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند که در زیر به برخی از آنها اشاره می شود.

تشخیص ضربه - شتاب سنج های شوک اغلب در رابط های ضربه ای استفاده می شود که اجزای جدایی ناپذیر رابط های کاربری پیشرفته هستند. سنسورهای شوک برای تشخیص جهت ضربه انگشت و تمایز بین یک ضربه و دو ضربه استفاده می شود.

حفاظت از میکرو درایو - سنسورهای شوک در لپ‌تاپ‌ها و سایر دستگاه‌های قابل حملی که از درایو دیسک استفاده می‌کنند به طور فزاینده‌ای رایج می‌شوند. بسیاری از لپ‌تاپ‌ها مجهز به سنسور شوک سه محوره هستند که حرکات ناگهانی از جمله سقوط آزاد و ضربه‌های ناگهانی را تشخیص می‌دهد. هنگامی که سنسور لرزش یا ضربه ای را تشخیص می دهد که از سطح از پیش تعیین شده فراتر می رود، باعث می شود هد خواندن/نوشتن دیسک سخت از روی خود دیسک جمع شود و از خراشیدن هد روی دیسک در هنگام ضربه جلوگیری کند. برخی از سنسورها نیز باعث می شوند که درایو در هنگام ضربه به طور کامل خاموش شود. تصویر سنسور شوک

حمل و نقل و جابجایی - حسگرهای شوک را می توان به موارد حمل و نقل به منظور شناسایی و ثبت حمل خشن متصل کرد. با اتصال سنسور با یک برچسب بصری که به کنترل کننده در مورد وجود سنسور هشدار می دهد، شرکت ها می توانند آسیب وارده به محموله های خود را کاهش دهند و دقیقاً زمان وقوع آسیب را مشخص کنند.

سیستم های امنیتی خودرو - سنسورهای شوک در سیستم های امنیتی برای تشخیص شوک مربوط به دستکاری استفاده می شود. اگر حسگر لرزش های شدید ناشی از دستکاری را تشخیص دهد، زنگ هشدار خودرو را برای جلوگیری از سرقت به صدا در می آورد. ویدئوی زیر اثرات دستکاری خودروی مجهز به سنسور شوک را نشان می دهد.

ضد دستکاری عمومی - به غیر از خودروها، حسگرهای شوک در سیستم‌های ضد سرقت و هشدار در خزانه‌ها، اتاق‌های قوی، گاوصندوق و ماشین‌های باجه خودکار (ATM) نیز مفید هستند.

انواع دستگاه

تصویر ماژول ضربه

سنسورهای شوک انواع فناوری را با شتاب‌سنج‌ها و سنسورهای لرزش به اشتراک می‌گذارند . شوک ممکن است با استفاده از ابزارهای پیزوالکتریک یا پیزوالکتریک و همچنین فشار سنج اندازه گیری شود.

سنسورهای پیزوالکتریک

سنسورهای پیزوالکتریک به دلیل استحکام و سازگاری ذاتی خود یکی از پرکاربردترین سنسورها برای اندازه گیری شوک هستند. این حسگرها برای حس کردن تغییرات نیرو به یک ماده پیزوالکتریک - اغلب کریستال کوارتز یا مواد سرامیکی پلی کریستالی - متکی هستند. اثر پیزوالکتریک به تجمع بار الکتریکی در یک ماده به دلیل تنش مکانیکی اشاره دارد. سنسورهای شوک پیزوالکتریک از نوعی ماده پیزوالکتریک در مجاورت یک جرم جامد استفاده می کنند. هنگامی که نیرو به دستگاه وارد می شود، ماده به فشار یا کرنش ایجاد شده توسط جرم پاسخ می دهد. با توجه به قانون دوم حرکت نیوتن (F=ma)، تغییر بار الکتریکی درون ماده برابر با نیروی وارد بر آن است و به حسگر اجازه می‌دهد تا شوک را به طور موثر اندازه‌گیری کند.

نمودار اصلی یک سنسور پیزوالکتریک

سنسورهای مقاومت پیزو

سنسورهای پیزوالکتریک مشابه انواع پیزوالکتریک هستند، با این تفاوت که خروجی آنها به جای بار الکتریکی به عنوان تغییر در مقاومت اندازه گیری می شود. آنها معمولاً به عنوان نیمه هادی ها ساخته می شوند و مدارهای مقاومتی جداگانه برای هر محور اندازه گیری می شوند. هر محور شامل چندین پیزورزیستور است که با اعمال نیرو مقدار مقاومتی خود را کاهش می دهد.

شتاب‌سنج‌های پیزورزیستیو که برای اندازه‌گیری ضربه و ضربه در نظر گرفته شده‌اند، معمولاً به گونه‌ای طراحی می‌شوند که دارای کرنش سنج‌های نیمه هادی برای پایداری باشند. این نوع سنسور معمولا برای کاربردهایی انتخاب می شود که نیاز به اندازه گیری شوک های ثابت و طولانی مدت دارند. یکی از معایب اصلی استفاده از سنسور پیزومقاومتی، احتمال ارتعاشات شوک است - که فرکانس آنها بیشتر از ارتعاشات معمولی یا نیروهای شتاب معمولی است - که باعث می شود سنسور در فرکانس طبیعی تشدید خود ارتعاش کند. در بهترین حالت، تحریک به تشدید باعث می‌شود که سنسور خوانش‌های غیرعادی بالایی را ثبت کند، در حالی که در بدترین حالت می‌تواند به سنسور آسیب برساند یا از بین ببرد.

نمودار زیر تأثیر اندازه گیری در پیک تشدید سنسور را نشان می دهد. حساسیت دستگاه در اوج به حدی است که می تواند به راحتی باعث آسیب یا خرابی دستگاه شود.

نمودار شتاب سنج Strain Gage

سنسورهای استرین گیج

کرنش سنج ها اغلب علاوه بر یا به جای سنسورهای دیگر استفاده می شوند. هنگامی که به طور جداگانه مورد استفاده قرار می گیرند، می توانند به صورت استراتژیک در مناطق بحرانی یک دستگاه قرار گیرند تا اندازه گیری فشار و ضربه اضافی را ارائه دهند که ممکن است به طور دقیق توسط یک سنسور اولیه شناسایی نشود. تصویر زیر یک شتاب سنج strain gage پایه را نشان می دهد.

استانداردها

سنسورهای ضربه و ضربه ممکن است بر اساس استانداردهای منتشر شده توسط آژانس ها و سازمان های داخلی و بین المللی ساخته، آزمایش و استفاده شوند. برخی از استانداردهای مربوط به اندازه گیری شوک و ارتعاش عبارتند از:

ISO 18312 - اندازه گیری لرزش و شوک مکانیکی [سری]

BS EN 4866 - تست و اندازه گیری شوک در اتصالات فیبر نوری و اجزای غیرفعال

ISO TS 15694 - اندازه گیری تک تک شوک ها از ماشین های هدایت شونده دستی به سیستم های دست-بازو

منبع

globalspec

سنسور ضربه