Offset یک پارامتر مهم در سنسور است که انحراف بین خروجی سنسور در ورودی صفر و مقدار خروجی مورد انتظار را توصیف میکند که نشان دهنده یک جهت گیری یا تغییر ذاتی در سیگنال خروجی سنسور، حتی زمانیکه سیگنال ورودی در کمترین مقدار خود یا مقدار صفر است، میباشد.
چرا آفست سنسور مهم است؟
آفست سنسور از این رو اهمیت دارد که مستقیماً بر درستی و قابلیت اطمینان اندازه گیری سنسور تأثیر می گذارد. در واقع آفست سنسور به انحراف یا بایاس در هنگام خواندن خروجی سنسور از مقدار واقعی یا نقطه مرجع آن اشاره دارد. در اینجا چند مورد از دلایل اهمیت افست سنسور را باهم بررسی میکنیم:
دقت و صحت سنسور
آفست حسگر می تواند خطاهایی را در اندازه گیری های به دست آمده از سنسورها ایجاد کند. اگر آفست به درستی محاسبه نشود، مقادیر خوانده شده توسط سنسور به طور مداوم از مقادیر واقعی دور می شوند. با کالیبره کردن و جبران آفست سنسور، میتوان اندازه‌گیری‌ها را اصلاح و به بهبود دقت و درستی سنسور کمک کرد.
کالیبراسیون
کالیبراسیون فرآیند تعیین رابطه بین خروجی سنسور و کمیت فیزیکی واقعی است که اندازه گیری می شود. آفست سنسور یکی از عواملی است که در هنگام کالیبراسیون مورد توجه قرار می گیرد. فرآیند کالیبراسیون با اندازه‌گیری دقیق و محاسبه آفست می‌تواند در تنظیم سنسور برای بدست آوردن نتایج دقیق‌تر موثر باشد.
عملکرد سیستم
در بسیاری از سیستم ها، از سنسورها به عنوان سیستم‌های فیدبک برای کنترل فرآیندها و عملیات های مختلف استفاده می شود. بنابراین درستی این سیستم های کنترلی به اندازه گیری های درست سنسورها وابسته است. آفست سنسور به طور بالقوه می تواند منجر به عدم دقت در حلقه کنترل شود که بر عملکرد کلی سیستم تأثیر می گذارد. با به حداقل رساندن یا جبران آفست سنسورها، سیستم کنترل می تواند به طور موثرتری عمل کند.
قابلیت اطمینان
آفست سنسور می تواند در طول زمان به دلیل افزایش سن سنسور، شرایط محیطی یا عوامل دیگر تغییر کند. برای حفظ قابلیت اطمینان اندازه‌گیری‌های سنسور، ارزیابی دوره‌ای و محاسبه هرگونه تغییر در آفست بسیار مهم است. عدم رسیدگی به جابجایی افست می تواند منجر به تفسیر نادرست داده یا عملکرد نادرست سیستم شود.
ثبات
در مواردی که از چندین سنسور برای جمع آوری داده ها استفاده می شود، داشتن اندازه گیری های ثابت برای تجزیه و تحلیل و مقایسه داده های قابل اعتماد ضروری است. با جبران آفست سنسور، مقادیر خوانده شده توسط سنسورهای مختلف را می توان تراز و همگام کرده و از ثبات در سراسر سیستم اطمینان حاصل کرد.
درنهایت باید گفت درک افست یک سنسور برای رسیدن به مقادیری دقیق و قابل اعتماد بسیار مهم است. با به کارگیری تکنیک های کالیبراسیون مناسب و جبران افست، کاربران می توانند اطمینان حاصل کنند که خروجی سنسور با مقدار ورودی صفر واقعی همسو بوده و خطاها را در اندازه گیری های خود به حداقل برسانند.
انواع آفست سنسور
آفست صفر(zero offset) و اسپن آفست(span offset) دو نوع خاص از آفست سنسور هستند که معمولا در سنسورها اتفاق می افتد. بیایید هر یک از آنها را بررسی کنیم:
1.آفست صفر
افست صفر که به عنوان خطای صفر نیز شناخته می شود، به انحراف خروجی سنسور از صفر در زمانی که هیچ محرک ورودی وجود ندارد، اشاره دارد. به عبارت دیگر، آفست صفر، اختلاف بین خروجی خوانده شده توسط سنسور در ورودی صفر و مقدار مورد انتظار در صفر است.
آفست صفر می تواند ناشی از عواملی مانند نویز الکتریکی، اخلال در تولید، یا تغییرات در ویژگی های سنسور در طول زمان باشد. معمولاً به عنوان یک مقدار افزودنی بیان می شود که باید هنگام تفسیر اندازه گیری های سنسور در نظر گرفته شود.
2.اسپن(span)آفست
Span offset که به آن افست گین(gain) یا جبران حساسیت نیز می‌گویند، نشان دهنده تغییر در حساسیت یا فاکتور گین سنسور است. این نوع آفست باعث انحراف خروجی سنسور از مقدار مورد انتظار بر اساس بزرگی محرک ورودی می‌شود. برخلاف آفست صفر که بر خط پایه یا نقطه شروع خروجی سنسور تأثیر میگذارد، اسپن آفست بر مقیاس یا تقویت خروجی سنسور تأثیر می گذارد. این آفست می تواند به دلیل عواملی مانند خطاهای کالیبراسیون، تغییرات در خواص اجزا یا تغییرات در شرایط محیطی ایجاد شود. اسپن آفست اغلب به عنوان یک عامل ضربی نشان داده می شود که برای به دست آوردن اندازه گیری های دقیق باید در خوانش‌های سنسور نو اعمال شود.
برای اطمینان از اندازه گیری های دقیق، هم آفست صفر و هم اسپن آفست باید در طی فرآیندهای کالیبراسیون و جبران سنسور در نظر گرفته شوند. تکنیک های کالیبراسیون را می توان برای تعیین انحرافات واقعی به کار برد و سپس اصلاحاتی را در خروجی سنسور اعمال کرد تا تأثیر این آفست ها بر اندازه گیری ها به حداقل برسد.
عوامل مختلف تاثیرگذار بر آفست سنسور
آفست می تواند توسط عوامل مختلفی از جمله تلرانس تولید، مدارهای الکترونیکی یا شرایط محیطی ایجاد شود. برای اطمینان از اندازه‌گیری‌های دقیق، به‌ویژه زمانی که سیگنال ورودی نزدیک یا در انتهای پایین محدوده اندازه‌گیری سنسور است، درک و محاسبه آفست بسیار مهم است.
چند مورد از عواملی که میتوانند منجر به به وجود آمدن آفست سنسور شوند در زیر آورده شده است:
تغییرات تدریجی در کالیبراسیون
با گذشت زمان، ممکن است به دلیل افزایش سن، شرایط محیطی یا عوامل دیگر تغییراتی در کالیبراسیون سنسورها ایجاد شود که می تواند منجر به یک افست در اندازه گیری‌ها شود.
تاثیرات دما
تغییرات دما می تواند بر رفتار سنسورها تأثیر بگذارد، به ویژه آن دسته از رفتارهایی که به ویژگی های فیزیکی سنسور مانند مقاومت یا ظرفیت متکی هستند. تغییرات دما می تواند باعث ایجاد تغییر در خوانش سنسور شود.
شرایط محیطی
عواملی مانند رطوبت، فشار، تداخل الکترومغناطیسی یا نویز محیط می توانند بر دقت سنسور تأثیر بگذارند و باعث ایجاد افست شوند.
فشار مکانیکی
سنسورها ممکن است تحت فشار مکانیکی قرار گیرند که می تواند حساسیت آنها را تغییر دهد یا تغییراتی را در خوانش خروجی آنها ایجاد کند.
تلرانس تولید
تغییرات در فرآیند تولید می‌تواند منجر به تفاوت‌های جزئی در ویژگی‌های سنسور شود که منجر به ایجاد آفست بین سنسورهای هم نوع می‌شود.
نوسانات منبع تغذیه
منبع تغذیه ناکافی یا نوسانات ولتاژ می تواند بر عملکرد سنسورها تأثیر بگذارد و منجر به ایجاد آفست در اندازه گیری شود.
مدار سیگنال کاندیشنینگ (Signal conditioning)
خطا در طراحی یا اجرای مدارهای آماده سازی سیگنال می تواند باعث ایجاد انحراف در خروجی سنسور شود.
چگونه افست سنسور را جبران کنیم؟
برای جبران افست، معمولاً از تکنیک های کالیبراسیون استفاده می شود. کالیبراسیون شامل تعیین مقدار افست و تنظیم سیگنال خروجی سنسور بر اساس مقدار آفست تعیین شده است. این کار را می توان با اندازه گیری خروجی سنسور در ورودی صفر و ایجاد یک نقطه مرجع یا با استفاده از روش های کالیبراسیون خاص توصیه شده توسط سازنده سنسور انجام داد.
با جبران افست، خروجی سنسور را میتوان به طور موثری با مقدار صفر واقعی هم تراز کرد و خطاهای اندازه گیری را به حداقل رساند. جبران دقیق افست تضمین می کند که سنسور اندازه گیری های قابل اعتماد و دقیقی را در سراسر محدوده عملیاتی خود ارائه می دهد و عملکرد کلی و دقت سنسور را افزایش می دهد.
مهم است که توجه داشته باشید که افست می تواند تحت تأثیر عوامل خارجی مانند دما، رطوبت یا اثرات فرسودگی در طول زمان، باشد. بنابراین، کالیبراسیون دوره ای و نظارت بر افست سنسور برای حفظ اندازه گیری های دقیق در طول زمان ضروری است.
درک افست یک سنسور برای به دست آوردن اندازه گیری های دقیق و قابل اعتماد بسیار مهم است. با به کارگیری تکنیک های کالیبراسیون مناسب و جبران افست، کاربران می توانند اطمینان حاصل کنند که خروجی سنسور با مقدار ورودی صفر واقعی همسو بوده و خطاها را در اندازه گیری های خود به حداقل برسانند.