রোবোটিক ড্রাইভ চেইন থেকে শুরু করে সাপ্লাই চেইন অপারেশনের কনভেয়র বেল্ট এবং উইন্ড টারবাইন টাওয়ারের দোলন পর্যন্ত, বিস্তৃত পরিসরের অ্যাপ্লিকেশনে অবস্থান নির্ণয় একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ কাজ। এটি বিভিন্ন রূপ নিতে পারে, যার মধ্যে রয়েছে লিনিয়ার, রোটারি, অ্যাঙ্গুলার, অ্যাবসোলিউট, ইনক্রিমেন্টাল, কন্টাক্ট এবং নন-কন্টাক্ট সেন্সর। বিশেষায়িত সেন্সর তৈরি করা হয়েছে যা তিনটি মাত্রায় অবস্থান নির্ণয় করতে পারে। অবস্থান নির্ণয় প্রযুক্তির মধ্যে রয়েছে পটেনশিওমেট্রিক, ইন্ডাকটিভ, এডি কারেন্ট, ক্যাপাসিটিভ, ম্যাগনেটোস্ট্রিকটিভ, হল এফেক্ট, ফাইবার অপটিক, অপটিক্যাল এবং আল্ট্রাসনিক।
এই প্রশ্নোত্তর পর্বে প্রথমে অবস্থান নির্ণয়ের বিভিন্ন রূপের একটি সংক্ষিপ্ত পরিচিতি দেওয়া হয়েছে এবং এরপর অবস্থান নির্ণয় সমাধান বাস্তবায়নের সময় ডিজাইনাররা যে প্রযুক্তিগুলো থেকে বেছে নিতে পারেন, সেগুলোর একটি পর্যালোচনা করা হয়েছে।
পটেনশিওমেট্রিক পজিশন সেন্সর হলো রোধ-ভিত্তিক ডিভাইস, যা একটি স্থির রোধক ট্র্যাকের সাথে এমন একটি ওয়াইপারকে একত্রিত করে যার অবস্থান নির্ণয় করতে হবে। বস্তুটির নড়াচড়ার ফলে ওয়াইপারটি ট্র্যাক বরাবর চলে। রেল এবং ওয়াইপার দ্বারা গঠিত একটি ভোল্টেজ ডিভাইডার নেটওয়ার্ক ব্যবহার করে বস্তুটির অবস্থান পরিমাপ করা হয়, যা একটি স্থির ডিসি ভোল্টেজের সাহায্যে রৈখিক বা ঘূর্ণন গতি পরিমাপ করে (চিত্র ১)। পটেনশিওমেট্রিক সেন্সরগুলো স্বল্পমূল্যের, কিন্তু সাধারণত এগুলোর নির্ভুলতা এবং পুনরাবৃত্তিযোগ্যতা কম থাকে।
ইন্ডাক্টিভ পজিশন সেন্সর সেন্সর কয়েলে আবিষ্ট চৌম্বক ক্ষেত্রের বৈশিষ্ট্যের পরিবর্তনকে কাজে লাগায়। এদের গঠনের উপর নির্ভর করে, এরা রৈখিক বা ঘূর্ণনশীল অবস্থান পরিমাপ করতে পারে। লিনিয়ার ভ্যারিয়েবল ডিফারেনশিয়াল ট্রান্সফরমার (LVDT) পজিশন সেন্সর একটি ফাঁপা নলের চারপাশে তিনটি কয়েল ব্যবহার করে; একটি প্রাইমারি কয়েল এবং দুটি সেকেন্ডারি কয়েল। কয়েলগুলো সিরিজে সংযুক্ত থাকে এবং প্রাইমারি কয়েলের সাপেক্ষে সেকেন্ডারি কয়েলের দশা ১৮০° বিপরীত দশায় থাকে। আর্মেচার নামক একটি ফেরোম্যাগনেটিক কোর নলের ভিতরে স্থাপন করা হয় এবং পরিমাপ করা হচ্ছে এমন স্থানের বস্তুর সাথে সংযুক্ত করা হয়। প্রাইমারি কয়েলে একটি এক্সাইটেশন ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয় এবং সেকেন্ডারি কয়েলে একটি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফোর্স (EMF) আবিষ্ট হয়। সেকেন্ডারি কয়েলগুলোর মধ্যে ভোল্টেজের পার্থক্য পরিমাপ করে, আর্মেচারের আপেক্ষিক অবস্থান এবং এটি যার সাথে সংযুক্ত আছে তার অবস্থান নির্ধারণ করা যায়। একটি রোটেটিং ভোল্টেজ ডিফারেনশিয়াল ট্রান্সফরমার (RVDT) ঘূর্ণনশীল অবস্থান ট্র্যাক করার জন্য একই কৌশল ব্যবহার করে। LVDT এবং RVDT সেন্সরগুলো ভালো নির্ভুলতা, রৈখিকতা, রেজোলিউশন এবং উচ্চ সংবেদনশীলতা প্রদান করে। এগুলো ঘর্ষণহীন এবং প্রতিকূল পরিবেশে ব্যবহারের জন্য সিল করা যেতে পারে।
এডি কারেন্ট পজিশন সেন্সর পরিবাহী বস্তুর সাথে কাজ করে। এডি কারেন্ট হলো এক প্রকার আবিষ্ট প্রবাহ যা পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্রের উপস্থিতিতে পরিবাহী পদার্থে সৃষ্টি হয়। এই প্রবাহগুলো একটি বদ্ধ লুপে প্রবাহিত হয় এবং একটি গৌণ চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে। এডি কারেন্ট সেন্সর কয়েল এবং লিনিয়ারাইজেশন সার্কিট দিয়ে গঠিত। পরিবর্তী প্রবাহ কয়েলকে শক্তি প্রদান করে প্রাথমিক চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে। যখন কোনো বস্তু কয়েলের কাছে আসে বা দূরে সরে যায়, তখন এডি কারেন্ট দ্বারা সৃষ্ট গৌণ ক্ষেত্রের মিথস্ক্রিয়ার মাধ্যমে এর অবস্থান নির্ণয় করা যায়, যা কয়েলের ইম্পিডেন্সকে প্রভাবিত করে। বস্তুটি কয়েলের যত কাছে আসে, এডি কারেন্টের কারণে সৃষ্ট ক্ষয় তত বাড়ে এবং স্পন্দিত ভোল্টেজ তত কমে যায় (চিত্র ২)। এই স্পন্দিত ভোল্টেজকে একটি লিনিয়ারাইজার সার্কিট দ্বারা রেকটিফাই ও প্রক্রিয়াজাত করে বস্তুর দূরত্বের সমানুপাতিক একটি রৈখিক ডিসি আউটপুট তৈরি করা হয়।
এডি কারেন্ট ডিভাইস হলো মজবুত ও স্পর্শবিহীন ডিভাইস, যা সাধারণত প্রক্সিমিটি সেন্সর হিসেবে ব্যবহৃত হয়। এগুলো সর্বমুখী এবং কোনো বস্তুর আপেক্ষিক দূরত্ব নির্ণয় করতে পারে, কিন্তু বস্তুটির দিক বা পরম দূরত্ব নির্ণয় করতে পারে না।
নাম থেকেই বোঝা যায়, ক্যাপাসিটিভ পজিশন সেন্সর কোনো বস্তুর অবস্থান নির্ণয় করার জন্য ক্যাপাসিট্যান্সের পরিবর্তন পরিমাপ করে। এই স্পর্শবিহীন সেন্সরগুলো রৈখিক বা ঘূর্ণনশীল অবস্থান পরিমাপ করতে ব্যবহার করা যায়। এগুলো একটি ডাইইলেকট্রিক পদার্থ দ্বারা পৃথক করা দুটি প্লেট নিয়ে গঠিত এবং কোনো বস্তুর অবস্থান শনাক্ত করতে দুটি পদ্ধতির মধ্যে একটি ব্যবহার করে:
ডাইইলেকট্রিক ধ্রুবকের পরিবর্তন ঘটানোর জন্য, যে বস্তুর অবস্থান নির্ণয় করতে হবে, সেটিকে ডাইইলেকট্রিক পদার্থের সাথে সংযুক্ত করা হয়। ডাইইলেকট্রিক পদার্থটি নড়াচড়া করার ফলে, এর ক্ষেত্রফল এবং বায়ুর ডাইইলেকট্রিক ধ্রুবকের সম্মিলিত প্রভাবে ক্যাপাসিটরের কার্যকর ডাইইলেকট্রিক ধ্রুবক পরিবর্তিত হয়। বিকল্পভাবে, বস্তুটিকে ক্যাপাসিটরের যেকোনো একটি পাতের সাথে সংযুক্ত করা যেতে পারে। বস্তুটি নড়াচড়া করলে পাতগুলো কাছাকাছি বা দূরে সরে যায় এবং এই ক্যাপাসিট্যান্সের পরিবর্তন ব্যবহার করে আপেক্ষিক অবস্থান নির্ণয় করা হয়।
ক্যাপাসিটিভ সেন্সর বস্তুর সরণ, দূরত্ব, অবস্থান এবং পুরুত্ব পরিমাপ করতে পারে। এদের উচ্চ সংকেত স্থিতিশীলতা এবং রেজোলিউশনের কারণে, ক্যাপাসিটিভ সরণ সেন্সর পরীক্ষাগার এবং শিল্প পরিবেশে ব্যবহৃত হয়। উদাহরণস্বরূপ, স্বয়ংক্রিয় প্রক্রিয়ায় ফিল্মের পুরুত্ব এবং আঠার প্রয়োগ পরিমাপ করতে ক্যাপাসিটিভ সেন্সর ব্যবহার করা হয়। শিল্প যন্ত্রপাতিতে, এগুলি সরণ এবং যন্ত্রের অবস্থান পর্যবেক্ষণ করতে ব্যবহৃত হয়।
ম্যাগনেটোস্ট্রিকশন হলো ফেরোম্যাগনেটিক পদার্থের একটি ধর্ম, যার ফলে চৌম্বক ক্ষেত্র প্রয়োগ করা হলে পদার্থটির আকার বা আকৃতি পরিবর্তিত হয়। একটি ম্যাগনেটোস্ট্রিক্টিভ পজিশন সেন্সরে, পরিমাপ করা বস্তুর সাথে একটি চলনযোগ্য পজিশন ম্যাগনেট সংযুক্ত থাকে। এটি একটি ওয়েভগাইড নিয়ে গঠিত, যা কারেন্ট পালস বহনকারী তার দ্বারা তৈরি এবং ওয়েভগাইডের শেষ প্রান্তে অবস্থিত একটি সেন্সরের সাথে সংযুক্ত থাকে (চিত্র ৩)। যখন ওয়েভগাইডের মধ্য দিয়ে একটি কারেন্ট পালস পাঠানো হয়, তখন তারের মধ্যে একটি চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি হয় যা স্থায়ী চুম্বকের (সিলিন্ডার পিস্টনের চুম্বক, চিত্র ৩ক) অক্ষীয় চৌম্বক ক্ষেত্রের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে। এই ক্ষেত্রের মিথস্ক্রিয়াটি মোচড়ানোর (উইডেম্যান প্রভাব) কারণে ঘটে, যা তারটিকে প্রসারিত করে এবং একটি অ্যাকোস্টিক পালস তৈরি করে। এই পালসটি ওয়েভগাইড বরাবর সঞ্চারিত হয় এবং ওয়েভগাইডের শেষ প্রান্তে অবস্থিত একটি সেন্সর দ্বারা শনাক্ত হয় (চিত্র ৩খ)। কারেন্ট পালসের শুরু এবং অ্যাকোস্টিক পালসের শনাক্তকরণের মধ্যবর্তী সময় পরিমাপ করে পজিশন ম্যাগনেটের এবং ফলস্বরূপ বস্তুটির আপেক্ষিক অবস্থান নির্ণয় করা যায় (চিত্র ৩গ)।
ম্যাগনেটোস্ট্রিক্টিভ পজিশন সেন্সর হলো এক প্রকার স্পর্শবিহীন সেন্সর যা রৈখিক অবস্থান নির্ণয়ে ব্যবহৃত হয়। এর ওয়েভগাইডগুলো প্রায়শই স্টেইনলেস স্টিল বা অ্যালুমিনিয়ামের টিউবের মধ্যে আবদ্ধ থাকে, যার ফলে এই সেন্সরগুলো নোংরা বা ভেজা পরিবেশে ব্যবহার করা যায়।
যখন একটি পাতলা, সমতল পরিবাহীকে একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে রাখা হয়, তখন এর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত যেকোনো তড়িৎপ্রবাহ পরিবাহীটির একপাশে জমা হতে থাকে, যা একটি বিভব পার্থক্য তৈরি করে, যাকে হল ভোল্টেজ বলা হয়। যদি পরিবাহীটির মধ্য দিয়ে তড়িৎপ্রবাহ স্থির থাকে, তবে হল ভোল্টেজের মান চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তিকে প্রতিফলিত করবে। একটি হল-ইফেক্ট পজিশন সেন্সরে, বস্তুটি সেন্সরের শ্যাফটে থাকা একটি চুম্বকের সাথে সংযুক্ত থাকে। বস্তুটি যখন নড়াচড়া করে, তখন হল এলিমেন্টের সাপেক্ষে চুম্বকের অবস্থান পরিবর্তিত হয়, যার ফলে হল ভোল্টেজও পরিবর্তিত হতে থাকে। হল ভোল্টেজ পরিমাপের মাধ্যমে কোনো বস্তুর অবস্থান নির্ণয় করা যায়। বিশেষায়িত হল-ইফেক্ট পজিশন সেন্সর রয়েছে যা তিনটি মাত্রায় অবস্থান নির্ণয় করতে পারে (চিত্র ৪)। হল-ইফেক্ট পজিশন সেন্সর হলো স্পর্শবিহীন ডিভাইস যা উচ্চ নির্ভরযোগ্যতা ও দ্রুত সেন্সিং প্রদান করে এবং বিস্তৃত তাপমাত্রা পরিসরে কাজ করে। এগুলো বিভিন্ন ভোক্তা, শিল্প, স্বয়ংচালিত এবং চিকিৎসা ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়।
ফাইবার অপটিক সেন্সর মূলত দুই প্রকারের হয়। ইন্ট্রিনসিক ফাইবার অপটিক সেন্সরে, ফাইবারটি সেন্সিং এলিমেন্ট হিসেবে ব্যবহৃত হয়। এক্সটার্নাল ফাইবার অপটিক সেন্সরে, ফাইবার অপটিক্সকে অন্য কোনো সেন্সর প্রযুক্তির সাথে যুক্ত করে সিগন্যালকে প্রক্রিয়াকরণের জন্য দূরবর্তী ইলেকট্রনিক্সে পাঠানো হয়। ইন্ট্রিনসিক ফাইবার পজিশন পরিমাপের ক্ষেত্রে, টাইম ডিলে বা সময় বিলম্ব নির্ণয়ের জন্য অপটিক্যাল টাইম ডোমেইন রিফ্লেক্টোমিটারের মতো ডিভাইস ব্যবহার করা যেতে পারে। অপটিক্যাল ফ্রিকোয়েন্সি ডোমেইন রিফ্লেক্টোমিটার ব্যবহারকারী একটি যন্ত্রের সাহায্যে তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পরিবর্তন গণনা করা যায়। ফাইবার অপটিক সেন্সর তড়িৎচুম্বকীয় হস্তক্ষেপ থেকে মুক্ত, উচ্চ তাপমাত্রায় কাজ করার জন্য ডিজাইন করা যায় এবং অপরিবাহী হওয়ায় এগুলো উচ্চ চাপ বা দাহ্য পদার্থের কাছাকাছি ব্যবহার করা যায়।
ফাইবার ব্র্যাগ গ্রেটিং (এফবিজি) প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে আরেকটি ফাইবার-অপটিক সেন্সিং পদ্ধতি অবস্থান পরিমাপের জন্যও ব্যবহার করা যেতে পারে। এফবিজি একটি নচ ফিল্টার হিসেবে কাজ করে, যা ব্রড-স্পেকট্রাম আলো দ্বারা আলোকিত হলে ব্র্যাগ তরঙ্গদৈর্ঘ্যে (λB) কেন্দ্রীভূত আলোর একটি ক্ষুদ্র অংশকে প্রতিফলিত করে। এটি ফাইবার কোরের মধ্যে মাইক্রোস্ট্রাকচার খোদাই করে তৈরি করা হয়। এফবিজি ব্যবহার করে তাপমাত্রা, স্ট্রেইন, চাপ, টিল্ট, সরণ, ত্বরণ এবং লোডের মতো বিভিন্ন প্যারামিটার পরিমাপ করা যায়।
অপটিক্যাল পজিশন সেন্সর দুই প্রকারের হয়, যা অপটিক্যাল এনকোডার নামেও পরিচিত। এক ক্ষেত্রে, সেন্সরের অপর প্রান্তে থাকা একটি রিসিভারে আলো পাঠানো হয়। দ্বিতীয় প্রকারে, নির্গত আলোক সংকেত পর্যবেক্ষণাধীন বস্তু দ্বারা প্রতিফলিত হয়ে আলোর উৎসে ফিরে আসে। সেন্সরের নকশার উপর নির্ভর করে, কোনো বস্তুর অবস্থান নির্ণয় করার জন্য আলোর বিভিন্ন বৈশিষ্ট্য, যেমন তরঙ্গদৈর্ঘ্য, তীব্রতা, দশা বা পোলারাইজেশন, ব্যবহার করা হয়। এনকোডার-ভিত্তিক অপটিক্যাল পজিশন সেন্সর রৈখিক এবং ঘূর্ণন গতির জন্য উপলব্ধ। এই সেন্সরগুলোকে প্রধানত তিনটি শ্রেণীতে ভাগ করা যায়; ট্রান্সমিসিভ অপটিক্যাল এনকোডার, রিফ্লেক্টিভ অপটিক্যাল এনকোডার এবং ইন্টারফেরোমেট্রিক অপটিক্যাল এনকোডার।
আল্ট্রাসনিক পজিশন সেন্সর উচ্চ-কম্পাঙ্কের আল্ট্রাসনিক তরঙ্গ নির্গত করার জন্য পাইজোইলেকট্রিক ক্রিস্টাল ট্রান্সডিউসার ব্যবহার করে। সেন্সরটি প্রতিফলিত শব্দ পরিমাপ করে। আল্ট্রাসনিক সেন্সর সাধারণ প্রক্সিমিটি সেন্সর হিসেবে ব্যবহার করা যেতে পারে, অথবা আরও জটিল নকশা দূরত্বের তথ্য প্রদান করতে পারে। আল্ট্রাসনিক পজিশন সেন্সর বিভিন্ন উপাদান এবং পৃষ্ঠতলের বৈশিষ্ট্যযুক্ত লক্ষ্যবস্তুর সাথে কাজ করে এবং অন্যান্য অনেক ধরণের পজিশন সেন্সরের তুলনায় বেশি দূরত্ব থেকে ছোট বস্তু সনাক্ত করতে পারে। এগুলি কম্পন, পারিপার্শ্বিক কোলাহল, ইনফ্রারেড বিকিরণ এবং তড়িৎচুম্বকীয় হস্তক্ষেপ প্রতিরোধী। আল্ট্রাসনিক পজিশন সেন্সর ব্যবহার করে এমন কিছু প্রয়োগের উদাহরণ হলো তরলের স্তর সনাক্তকরণ, দ্রুত গতিতে বস্তু গণনা, রোবোটিক নেভিগেশন সিস্টেম এবং স্বয়ংচালিত সেন্সিং। একটি সাধারণ স্বয়ংচালিত আল্ট্রাসনিক সেন্সরে একটি প্লাস্টিকের হাউজিং, একটি অতিরিক্ত মেমব্রেনসহ একটি পাইজোইলেকট্রিক ট্রান্সডিউসার এবং সংকেত প্রেরণ, গ্রহণ ও প্রক্রিয়াকরণের জন্য ইলেকট্রনিক সার্কিট ও মাইক্রোকন্ট্রোলারসহ একটি প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ড থাকে (চিত্র ৫)।
পজিশন সেন্সর বস্তুর পরম বা আপেক্ষিক রৈখিক, ঘূর্ণন এবং কৌণিক গতি পরিমাপ করতে পারে। পজিশন সেন্সর অ্যাকচুয়েটর বা মোটরের মতো ডিভাইসের নড়াচড়া পরিমাপ করতে পারে। এগুলি রোবট এবং গাড়ির মতো মোবাইল প্ল্যাটফর্মেও ব্যবহৃত হয়। পজিশন সেন্সরে বিভিন্ন ধরনের প্রযুক্তি ব্যবহার করা হয়, যেগুলিতে পরিবেশগত স্থায়িত্ব, খরচ, নির্ভুলতা, পুনরাবৃত্তিযোগ্যতা এবং অন্যান্য বৈশিষ্ট্যের বিভিন্ন সমন্বয় থাকে।
৩ডি ম্যাগনেটিক পজিশন সেন্সর, অ্যালেগ্রো মাইক্রোসিস্টেমস; স্বচালিত যানবাহনের জন্য আলট্রাসনিক সেন্সরের নিরাপত্তা বিশ্লেষণ ও উন্নয়ন, আইইইই ইন্টারনেট অফ থিংস জার্নাল; কীভাবে একটি পজিশন সেন্সর নির্বাচন করবেন, কেমব্রিজ ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটস; পজিশন সেন্সরের প্রকারভেদ, ইক্সথাস ইনস্ট্রুমেন্টেশন; ইন্ডাক্টিভ পজিশন সেন্সর কী?, কিয়েন্স; ম্যাগনেটোস্ট্রিক্টিভ পজিশন সেন্সিং কী?, অ্যামেটেক
ব্যবহার-বান্ধব ও উচ্চ-মানের ফরম্যাটে ডিজাইন ওয়ার্ল্ড-এর সাম্প্রতিক ও পুরোনো সংখ্যাগুলো ব্রাউজ করুন। শীর্ষস্থানীয় ডিজাইন ইঞ্জিনিয়ারিং ম্যাগাজিনটির সাথে আজই সম্পাদনা করুন, শেয়ার করুন এবং ডাউনলোড করুন।
বিশ্বের শীর্ষস্থানীয় সমস্যা সমাধানকারী ইলেকট্রিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং ফোরাম, যেখানে মাইক্রোকন্ট্রোলার, ডিএসপি, নেটওয়ার্কিং, অ্যানালগ ও ডিজিটাল ডিজাইন, আরএফ, পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স, পিসিবি রাউটিং এবং আরও অনেক কিছু অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।
কপিরাইট © ২০২২ WTWH Media LLC। সর্বস্বত্ব সংরক্ষিত। WTWH Media-এর পূর্ব লিখিত অনুমতি ব্যতীত এই সাইটের কোনো উপাদান পুনরুৎপাদন, বিতরণ, প্রেরণ, ক্যাশ করা বা অন্য কোনোভাবে ব্যবহার করা যাবে না। গোপনীয়তা নীতি | বিজ্ঞাপন | আমাদের সম্পর্কে