تفاوت سنسور دیجیتال و آنالوگ

سنسور المان حس کننده ای است که کمیت های فیزیکی مانند فشار، حرارت، رطوبت، دما، و … را به کمیت های الکتریکی پیوسته (آنالوگ) یا غیرپیوسته (دیجیتال) تبدیل می کند. استفاده از سنسورها به ویژه در صنعت و برای فرایند کنترل مساله ای حیاتی محسوب می شود.یک سیگنال آنالوگ مقداری پیوسته در زمان است که نوعی از اطلاعات را منتقل می کند. سیگنال های دیجیتال برخلاف سیگنال های آنالوگ سیگنال های گسسته هستند و مقادیر محدودی را چه از نظر زمان و چه از نظر مقدار در بر می گیرند. از نظر ریاضی می توان گفت که این سیگنال ها تنها از صفر و یک تشکیل شده اند. کار کردن با ابزارهای الکترونیک به معنی سر و کار داشتن با هر دو سیگنال آنالوگ و دیجیتال است، چرا که ورودی و خروجی آن ها به نوعی با دنیای طبیعی و آنالوگ در تعامل بوده اما اغلب ریزپردازنده ها، کامپیوترها و … دیجیتال هستند.

سیگنال ­های آنالوگ: این نوع سیگنال­ ها در طول زمان به صورت مرتب تغییرات پیوسته دارند و يا به عبارت ديگر یعنی هیچ­گاه بصورت ناگهانی تغییر نخواهند کرد. سیگنال­ های دیجیتال: تمامی سيگنال های موجود در طبيعت، ذاتا آنالوگ بوده و سيگنال های دیجیتال طراحی و ساخت بشر می­ باشند و به طور جداگانه شخصیت مستقلی ندارند. این نوع سیگنال ­ها، گسسته در زمان بوده و مقادیر آن بصورت اعدادی فاصله دار از یکدیگر می ­باشد.

سنسورهای آنالوگ و دیجیتال:

سنسورها در گذشته از نوع آنالوگ بودند، اما امروزه هر چه بیشتر از سنسورهای دیجیتال استفاده می شود. سنسورهای دیجیتال جایگزین مدرنی برای سنسورهای آنالوگ هستند. حال این سوال مطرح است که چرا با وجودی که سنسورهای آنالوگ به اطمینان و دقت بالا شناخته می شوند، روز به روز بر تعداد سنسورهای دیجیتال معرفی شده در بازار افزوده می شود. سنسورها معمولا بخشی از یک زنجیره هستند. این زنجیره شامل خود سنسور، یک کابل و یک فرستنده است. در سیستم های آنالوگ سنتی سنسور مقادیر اندازه گیری شده را به سیگنال های آنالوگ تبدیل می کند. این سیگنال ها توسط کابل به فرستنده متصل شده اند و فرستنده آن ها را در فرمتی که قابل خواندن باشد ارسال می کند. سنسورهای دیجیتال نیز همچون سنسورهای آنالوگ بخشی از زنجیره کابل، فرستنده و خود سنسور هستند. اما آنچه این سنسورها را با سنسورهای آنالوگ متفاوت می سازد وجود یک تراشه الکترونیکی است که مقادیر اندازه گیری شده را مستقیما به سیگنال های دیجیتال تبدیل می کند. انتقال داده ها توسط کابل نیز به صورت دیجیتال انجام می گیرد. در واقع سنسورهای دیجیتال دارای خروجی های دیجیتال می باشند و سنسورهای آنالوگ خروجی آنالوگ دارند. این نکته را باید مد نظر داشت که در بازار ایران و در اصطلاح عام این تقسیم بندی نه براساس روش ارسال داده در سنسورها، بلکه با توجه به نوع داده ای که انتقال می یابد انجام می گیرد. یعنی سنسورهایی که کمیت های پیوسته ای همچون دما را آنالیز می کنند به سنسورهای آنالوگ و آن هایی که کمیت های گسسته و در اصطلاح صفر و یک _ مانند مگنت های در که حالت باز یا بسته دارند_ را آنالیز می کنند سنسورهای دیجیتال می نامند. بر این اساس بخش زیادی از سنسورهایی که در بازار به عنوان سنسور آنالوگ موجود هستند، در حقیقت و با توجه به روش ارسال داده دیجیتال می باشند.

یک سنسور دیجیتال تنها قابلیت تشخص دو حالت را دارد: یا100٪ کار می کند یا اصلا کار نمی کند. یک سنسور آنالوگ به طور مداوم متغیر را اندازه می گیرد و مقادیر بین 100٪ و 0٪ را تشخیص می دهد. به همین دلیل، اندازه گیری ارائه شده توسط سنسور آنالوگ دقیق تر از سنسور دیجیتال است. برای مثال یک سنسور که دمای بین 0 تا 100 درجه سانتی گراد را می خواهد اندازه گیری کند در نظر بگیرد: – یک سنسور دیجیتال تنها می تواند دمای اندازه گیری شده بیش از 50 درجه سانتی گراد با عدد 1 و یا دمای کمتر از 50 درجه سانتیگراد را با عدد 0 نمایش دهد، – ولی یک سنسور آنالوگ می تواند فواصل دمایی کوتاه را با وضوح بالا (تقریبا 0/1 درجه سانتی گراد) اندازه گیری کند.

مزایا و معایب همانطور که پیش از این اشاره شد، به دلیل ماهیت پیوسته سیگنال های آنالوگ سنسورهای آنالوگ از دقت و درجه اطمینان بالایی برخوردارند اما به جز این مزیت ها، این سیستم دارای چهار اشکال عمده می باشد. رطوبت و خوردگی اتصال دهنده ها در این سیستم به سادگی می تواند محتوای سیگنال ارسالی را تحت تاثیر قرار داده و آن را تحریف کند. نوع کابل مورد استفاده در این سیستم بسیار با اهمیت بوده و این کابل ها باید دارای کیفیت بالایی باشند تا بتوانند سیگنال ها را از تغییر در اثر تداخل های الکترومغناطیسی حفظ کنند. در این روش سنسورها تنها زمانی می توانند سنجش و تنظیم شوند که به طور کامل نصب شده باشند چرا که تاثیرات کابل از قبیل طول و مقاومت آن حتما باید مد نظر قرار گیرد. طول کابلی که در این سیستم می تواند مورد استفاده قرار گیرد محدود می باشد. سنسورهای دیجیتال دارای مزایای بسیاری می باشند، از جمله کاهش هزینه های سیم کشی و امکان استفاده از کابل های طولانی، همچنین در این سیستم چند سنسور می توانند به طور همزمان از یک کابل استفاده کنند. تداخل الکترومغناطیسی دیگر بر آن موثر نیست و از کابل های استاندارد معمولی می توان استفاده نمود. در این سیستم سنسورها جدا از سیستم هم می توانند سنجش شوند. امکان قطع و وصل کردن ناگهانی سنسور از سیستم بدون اینکه کل مجموعه را تحت تاثیر قرار دهد وجود دارد. همچنین می توان سنسورها را بدون نیاز به تغییر برنامه ریزی سیستم با سنسورهای دیگری جایگزین کرد. تکنولوژی دیجیتال همچنین امکان نظارت بر سنسور ها و آگاهی از خرابی های احتمالی را را فراهم کرده است.