Přeskočit na obsah

Senzor

Z Infopedia
Rozbalit box

Obsah boxu

Šablona:Infobox Senzor

Senzor (z latinského sensus, vjem) je zařízení, které detekuje a reaguje na určité typy fyzikálních, chemických nebo biologických podnětů z okolního prostředí a převádí je na elektrický signál. Tento signál je následně zpracován, analyzován a využit pro monitorování, řízení nebo sběr dat. Senzory jsou klíčovou součástí moderních technologií a hrají zásadní roli v automatizaci, Internetu věcí (IoT), robotice a mnoha dalších oblastech.

⏳ Historie a vývoj

Historie senzorů sahá až do starověku, kdy byly používány jednoduché mechanismy pro měření času nebo teploty, například sluneční hodiny nebo Galileův teploměr. Skutečný rozvoj senzorových technologií však nastal s nástupem průmyslové revoluce a rozvojem elektrotechniky.

V 19. století se objevily první elektrické senzory, jako například termočlánek (objevený Thomasem Johannem Seebeckem v roce 1821) pro měření teploty a Wheatstoneův můstek pro měření odporu, který byl základem pro mnoho pozdějších senzorů. Ve 20. století, zejména po druhé světové válce, došlo k masivnímu rozvoji senzorů v souvislosti s potřebami kosmického výzkumu, vojenství a průmyslové automatizace. Významný milník představoval vývoj MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) technologií v 70. a 80. letech 20. století, které umožnily miniaturizaci senzorů a jejich integraci do integrovaných obvodů. To vedlo k dramatickému snížení nákladů a rozšíření použití senzorů do spotřební elektroniky, jako jsou například chytré telefony nebo nositelná zařízení. V současné době (rok 2025) se vývoj soustředí na tzv. inteligentní senzory, které integrují nejen snímací prvek, ale i zpracování signálu, komunikaci a často i umělou inteligenci přímo do jednoho čipu.

⚙️ Principy fungování

Základní princip fungování senzoru spočívá v přeměně jedné formy energie (fyzikální, chemická, biologická veličina) na jinou, obvykle elektrickou, která je snadno měřitelná a zpracovatelná. Tento proces se nazývá transdukce. Každý senzor se skládá z několika klíčových částí:

Klíčové parametry senzorů zahrnují:

  • Citlivost: Poměr změny výstupního signálu ke změně vstupní veličiny.
  • Rozsah: Rozsah vstupních veličin, které senzor dokáže spolehlivě měřit.
  • Přesnost: Míra shody mezi naměřenou hodnotou a skutečnou hodnotou.
  • Linearita: Míra, do jaké je výstup senzoru úměrný vstupu.
  • Doba odezvy: Čas potřebný pro senzor k dosažení ustálené výstupní hodnoty po změně vstupu.
  • Selektivita: Schopnost senzoru reagovat pouze na konkrétní měřenou veličinu a ignorovat ostatní.

🔬 Typy senzorů

Senzory se klasifikují podle různých kritérií, nejčastěji podle měřené veličiny nebo principu fungování.

Fyzikální senzory

Tyto senzory detekují a měří fyzikální vlastnosti prostředí. 

   *   Akcelerometry: Měří zrychlení. Používají se v chytrých telefonech pro detekci orientace, v herních konzolích a v navigačních systémech.
   *   Gyroskopy: Měří úhlovou rychlost a orientaci. Doplňují akcelerometry v zařízeních, která vyžadují přesné určení polohy a pohybu (např. dron, virtuální realita).
   *   Senzory přiblížení: Detekují přítomnost objektu bez fyzického kontaktu. Mohou být indukční, kapacitní nebo optické. Běžné v výrobních linkách a v chytrých telefonech (vypnutí obrazovky při hovoru).
  • Optické senzory: Detekují světlo a elektromagnetické záření.
   *   Fotodiody a fotorezistory: Měří intenzitu světla.
   *   Infračervené senzory: Používají se pro detekci tepla, pohybu (PIR senzory) nebo dálkové ovládání.
   *   LIDAR a RADAR: Využívají laser nebo rádiové vlny pro měření vzdálenosti a mapování prostředí, klíčové pro autonomní vozidla a robotiku.

Chemické senzory

Tyto senzory detekují přítomnost a koncentraci specifických chemických látek.

Biologické senzory (Biosenzory)

Biosenzory kombinují biologický rozpoznávací prvek (např. enzym, protilátka, DNA) s fyzikálně-chemickým převodníkem.

Inteligentní senzory

Inteligentní senzory (také chytré senzory) integrují kromě snímacího prvku také mikroprocesor pro zpracování dat, paměť a komunikační rozhraní.

🌐 Aplikace a využití

Senzory jsou všudypřítomné a jejich aplikace se neustále rozšiřují.

Průmysl 4.0 a IoT

V kontextu Průmysl 4.0 a Internet věcí (IoT) jsou senzory základem pro sběr dat z výrobních procesů, strojů a zařízení.

  • Umožňují prediktivní údržbu (detekce anomálií před poruchou), optimalizaci spotřeby energie a zlepšení efektivity výroby.
  • Bezdrátové senzorové sítě monitorují podmínky ve skladech, logistických centrech a chytrých továrnách.
  • Do roku 2025 se očekává, že počet připojených IoT zařízení překročí 30 miliard, z nichž velká část bude obsahovat různé typy senzorů.

Automobilový průmysl

Moderní automobily jsou vybaveny desítkami až stovkami senzorů, které zajišťují bezpečnost, komfort a efektivitu.

Zdravotnictví

Senzory transformují zdravotnickou péči, umožňují vzdálené monitorování a personalizovanou diagnostiku.

  • Nositelná elektronika: Chytré hodinky a náramky monitorují srdeční tep, krevní tlak, SpO2, spánek a pohyb.
  • Implantabilní senzory: Monitorují glukózu u diabetiků, srdeční aktivitu nebo nitrooční tlak.
  • V nemocnicích se senzory používají pro monitorování životních funkcí pacientů, detekci pádů a sledování hygieny.
  • Nově se vyvíjejí senzory pro neinvazivní diagnostiku nemocí z dechu nebo potu.

Spotřební elektronika

Chytré telefony, tablety a další zařízení jsou plné senzorů.

  • Akcelerometry a gyroskopy pro orientaci obrazovky a hry.
  • Senzory okolního světla pro automatické nastavení jasu.
  • Senzory přiblížení pro vypínání obrazovky během hovoru.
  • Senzory otisků prstů a biometrické senzory pro zabezpečení.
  • Barometry pro měření atmosférického tlaku a nadmořské výšky.

Životní prostředí

Senzory hrají klíčovou roli v monitorování a ochraně životního prostředí.

📈 Trh a ekonomické aspekty

Globální trh se senzory je dynamický a rychle roste, poháněný poptávkou z automobilového průmyslu, IoT, zdravotnictví a průmyslové automatizace.

💡 Pro laiky

Představte si senzor jako malého detektiva, který má za úkol sledovat něco ve svém okolí a dát nám o tom vědět. Stejně jako má detektiv oči na vidění, uši na slyšení nebo nos na čichání, senzor má speciální "smysly" pro různé věci. Například:

  • Teplotní senzor je jako detektiv, který pořád drží teploměr a řekne nám, jestli je horko nebo zima.
  • Světelný senzor je jako detektiv, který se dívá, kolik je světla. Když je tma, řekne žárovce "rozsviť se!"
  • Pohybový senzor je jako detektiv, který hlídá, jestli se někdo hýbe. Když se hýbe, rozsvítí světlo na chodbě nebo spustí alarm.
  • Senzor v telefonu je jako celý tým detektivů. Jeden ví, jestli telefon držíte rovně, druhý vypne obrazovku, když si ho dáte k uchu, a třetí vám odemkne telefon, když přiložíte prst.

Všechny tyto "detektivy" pak svá zjištění převedou na elektrický signál – něco jako morseovka, kterou rozumí počítač. Díky tomu můžeme mít chytré domy, bezpečnější auta nebo přesnější předpovědi počasí.

Citováno z „https://infopedia.cz/index.php?title=Senzor&oldid=13168“