سنسور (sensor) یا حسگر ابزاری است که توانایی تشخیص، اندازه گیری و انتقال اطلاعات مربوط به تغییرات به وجود آمده را دارد. به طور کلی، یک سنسور مبدلی است که یک کمیت فیزیکی را اندازه می گیرد و آن را به سیگنال های قابل فهم برای ابزارهای الکترونیکی تبدیل می کند. با توجه به پیشرفت روز افزون تکنولوژی، از سنسورها به صورت گسترده در تمام شاخه های صنعت نساجی استفاده می شود. بدون اعمال تکنولوژی حسگر، راندمان دستگاه ها کاهش یافته و همچنین ضایعات و هزینه های کلی افزایش می یابند.
علاوه بر استفاده از سنسورها در ماشین آلات، از این تکنولوژی برای جمع آوری داده های فیزیولوژیکی جامع از بدن، در پوشاک هوشمند هم استفاده می شود. استفاده از سنسورهای پوشیدنی یک روش بسیار ساده و کاربر پسند برای به دست آوردن داده های مربوط به سلامت است. در حال حاضر، سنسورها به صورت گسترده ای در منسوجات هوشمند استفاده می شوند. در این مطلب قصد داریم درباره فناوری حسگر، روش کار و عملکرد آن در صنعت نساجی صحبت کنیم، پس تا انتها همراه ما باشید.
منسوجات هوشمند و سنسورهای نساجی
به طور کلی سنسورهای نساجی کاربردهای گوناگونی دارند. حسگرهای نساجی که در برابر تاثیرات مکانیکی، شیمیایی و حرارتی مقاوم هستند، باید به انواع مختلفی از نیرو واکنش نشان بدهند. بنابراین، آن دسته از سنسورهایی که بر مکانیسم های عمل فیزیکی، شیمیایی و حرارتی تکیه دارند، برای کاربرد مناسب هستند. این ابزارها به شناسایی انواع نیرو، جابجایی، انرژی حرارتی، رطوبت، مواد شیمیایی، اشعه فرابنفش و غیره کمک می کنند.
علاوه بر این، پوشاک هوشمند و منسوجات الکترونیکی می توانند مانند پوست دوم عمل کنند و بر آنچه در زیر پوست اتفاق می افتد، نظارت کنند. حسگرهای الکترونیکی یا دیجیتالی بافته شده یا چاپ شده روی لباس می توانند تغییرات بدن و شرایط محیطی اطراف را ردیابی کنند. برخی از محققان امیدوارند که بتوانند از انرژی طبیعی بدن برای تامین انرژی لباس های هوشمند استفاده کنند. همچنین از آنجایی که حسگرها بخشی از لباس هستند، می توانند در تماس مستقیم با پوست قرار بگیرند و طیف شگفت انگیزی از اطلاعات را جمع آوری کنند.
ویژگی های سنسورهای تهیه شده از منسوجات
حسگرهایی که از منسوجات ساخته می شوند، دارای ویژگی ها و مزایای زیادی هستند. برخی از این ویژگی ها عبارتند از:
- طول عمر بیشتر
- راندمان بالا
- نگهداری آسان
- عملیات قابل اعتماد
انواع سنسورهای مورد استفاده در صنعت نساجی
به طور کلی در نساجی از سنسورهای زیادی از جمله علاوه بر این از سنسورهای مجاورتی، القایی، نامور (Namur)، فتوالکتریک، سنسورها و ماژول های الکترونیکی نساجی و غیره استفاده می شود، اما می توان سنسورهای مورد استفاده در این صنعت را به دو گروه کلی تقسیم کرد که عبارتند از:
- سنسور خازنی: خازن یک جزء الکتریکی است که از دو الکترود متضاد و یک ماده عایق بین آن ها تشکیل می شود. سنسور خازنی برای تعیین تغییرات جرمی استفاده می شود. در صنعت ریسندگی، حسگر خازنی به طور گسترده به منظور تعیین پارامترهای تولید استفاده می شود. تنظیمات برخی از ماشین آلات نساجی مورد استفاده در خط ریسندگی، با استفاده از نتیجه محاسباتی حسگرهای خازنی انجام می شود.
- سنسور نوری: سنسور نوری برای تعیین تغییر قطر استفاده می شود و به دو دسته سنسور نوری یک بعدی و دو بعدی تقسیم می شود. سنسور یک بعدی به مشاهده چشم انسان بسیار نزدیک است. در حالی که سنسور نوری دو بعدی مزایایی را برای تعیین قطر و چگالی نخ ارائه می دهد.
کاربرد حسگرها در صنعت نساجی
محصولات تولید شده در پروسه های نساجی، بر اساس حوزه کاربردشان به دو دسته منسوجات پوشیدنی و منسوجات فنی تقسیم می شوند. حسگرهای نساجی عموما در دسته منسوجات کاربردی قرار می گیرند. بسته به هدف تولید و نحوه عملکرد، در ساخت هر سنسور از مواد اولیه و روش تولید متفاوتی استفاده می شود. در نتیجه، منسوجات مورد استفاده برای حسگرهای نساجی باید به دقت برای برنامه های خاص تنظیم شوند تا عملکرد مناسب سیستم را تضمین کنند. از این حسگرها می توان در کاربردهای پزشکی، ثبت عملکرد فیزیکی بدن ورزشکاران یا افراد دارای بیماری های مزمن (مثل دما و نبض)، تشخیص حرکت و تنفس، ثبت بازخورد حرکات اشتباه در فرایندهای توانبخشی، سیستم های حفاظتی و غیره استفاده کرد.
کاربرد حسگرها در منسوجات پزشکی
پوشاک در کنار غذا و مسکن، یکی از نیازهای اساسی انسان است. حدود ۶۰۰۰ سال پیش، انسان شروع به جایگزینی پوست غیرقابل انعطاف حیوانات با پارچه کرد. در نتیجه مفهوم محافظت از بدن به وسیله لباس، با ویژگی های زیبایی شناختی پارچه ها ترکیب شد. فراتر از عملکردهای محافظتی و زیبایی شناختی، لباس ها به عنوان پوست دوم ما این پتانسیل را دارند که به عنوان یک پلتفرم اطلاعاتی شخصی سازی شده و انعطاف پذیر، مزایای بیشتری را ارائه دهند.
در دنیای امروزی افراد به صورت فعال درگیر سلامتی خود هستند. آن ها سطح فعالیت خود را افزایش می دهند تا از بروز خطرات و بیماری های مختلف پیشگیری کنند. اپلیکیشن های ارائه شده در زمینه پزشکی به دلیل مزایایی مانند افزایش طول عمر به واسطه پیشگیری از بیماری و یا مدیریت بیماری بر اساس اقدامات عینی، طرفداران زیادی دارند. برای استفاده از این برنامه ها لازم است علائم حیاتی مانند ECG، EEG یا تنفس توسط سنسورهای خاص، به صورت مداوم جمع آوری شده و اطلاعاتی را در مورد سیستم قلبی عروقی بیمار ارائه کند.
سخن پایانی
همان طور که دیدید در این مطلب درباره فناوری حسگرها، روش کار و عملکرد آن ها در نساجی صحبت کردیم. به طور کلی سنسورها ابزارهای دقیقی هستند که می تواند تغییرات را تشخیص دهند و اطلاعات مربوط به آن را به سیگنال های قابل فهم برای ابزارهای الکترونیکی تبدیل کنند. در صنعت نساجی از سنسورها برای کنترل دقیق فرآیندهای تولید منسوجات در ماشین آلات استفاده می شود. همچنین از سنسورهای ساخته شده از منسوجات در پوشاک هوشمند و پزشکی استفاده می شود. به طور کلی توسعه و بکارگیری حسگرهای مبتنی بر نساجی نیازمند شیوه تفکر جدیدی است. تخصص در شاخه های نساجی، الکترونیک و کامپیوتر باید با دانش شاخه های بیولوژیکی، شیمیایی، فیزیکی و پزشکی ترکیب شود تا به راه حل های کاربردی جدید برسد. اگر به سنسورها و منسوجات هوشمند علاقه مند هستید، مطالعه این مطلب برای شما مفید خواهد بود.
