همانگونه که می دانیم سیستم کنترل مجموعه ای از اجزاء و بخش های مختلف مانند سنسور، دستگاه کنترل کننده، دستگاه کنترل شونده و نرم افزار کنترلی می باشد. در این میان، سنسورها به عنوان اولین بخش کنترلی، وظیفه دریافت اطلاعات و وضعیت ساختمان و فضا را برعهده دارند.
سنسورهای مورد استفاده در سیستم کنترل ساختمان علاوه بر اینکه می بایست وضعیت موجود را به سیستم کنترل گزارش نمایند، حتی وظیفه ارسال پاسخ و فیدبک های کنترلی و تاثیر آنها بر محیط را نیز بر عهده دارند به نحویکه فضای داخلی ساختمان می بایست به صورت مداوم تحت کنترل و گزارش گیری باشد چه در زمان قبل از اعمال تغییرات و چه در زمان پس از اعمال تغییرات، با این هدف که تغییرات اعمال شده از طرف دستگاه کنترل کننده به دستگاه کنترل شونده بر اساس اطلاعات دریافتی از سنسورها، مورد تغییر قرار گیرد. بخش اول مقاله حاضر به بررسی انواع سنسورهای آنالوگ مورداستفاده در سیستم کنترل ساختمان پرداخته است. 

سیگنال های مورد استفاده در سنسورها:

برای برداشت اطلاعات و گزارش گیری از وضعیت موجود ساختمان، سنسورهای مختلفی مورد استفاده قرار میگیرند که در ادامه اشاره ای به آنها خواهد گردید. لیکن برای هر یک از این اطلاعات و سنسورهای مورداستفاده، می بایست یک نوع خاص از سیگنال های الکتریکی مورداستفاده قرار گیرند. این سیگنال ها میتوانند از نوع مقاومتی، جریان و یا ولتاژی باشند. برخی از سیگنال های مورداستفاده در سنسورهای سیستم کنترل عبارتند از:

• 24VDC
• 10 kOhm
• 20 kOhm
• 0-10 VDC
• 2-10 VDC
• 4-20 mA
• …

فلذا میتوان سنسورهای مورد استفاده در سیستم کنترل ساختمان را به دو دسته اصلی آنالوگ (تدریجی) و دیجیتال دسته بنده نمود. 

سنسورهای آنالوگ (تدریجی):

بخشی از اطلاعاتی که از ساختمان دریافت میگردد می بایست به صورت طیفی از داده ها در اختیار سیستم کنترل قرار گیرد که سیستم کنترل با داشتن مقدار مشخص از این طیف بتواند تصمیم بگیرد که دستگاه های کنترل شونده را در چه وضعیتی برای عملکرد قرار دهد. از مهمترین سنسورهایی که در این دسته قرار می گیرند میتواند به موارد ذیل اشاره نمود:

اندازه گیری دما:

برای اندازه گیری دمای محیط در ساختمان از این سنسور استفاده می شود که ارتباط این سنسور با سیستم کنترل در بیشتر مواقع از طریق یک سیگنال مقاومتی می باشد. سنسورهای دما می توانند برای کاربری های ذیل مورداستفاده قرارگیرند:

• اندازه گیری دمای اتاق
• اندازه گیری دمای هوای بیرون
• اندازه گیری دمای هوای داخل کانال
• اندازه گیری دمای آب
• اندازه گیری دمای جداره لوله برای تشخیص دمای آب

اندازه گیری رطوبت:

رطوبت نیز مانند دما یکی از اصلی ترین موارد تامین کننده شرایط آسایش ساکنین در ساختمان می باشد، فلذا همواره باید رطوبت نیز موردکنترل و اندازه گیری قرار گیرد. برای اندازه گیری کنترل در ساختمان معمولاً از سیگنال های جریانی و یا ولتاژی استفاده میگردد. سنسورهای اندازه گیری رطوبت نیز مانند سنسور دمای می توانند برای موارد ذیل مورداستفاده قرار گیرند:

• اندازه گیری رطوبت اتاق
• اندازه گیری رطوبت هوای بیرون
• اندازه گیری رطوبت هوای داخل کانال

اندازه گیری فشار:

فشار نیز یکی از عوامل تاثیرگذار در سیستم کنترل و تامین شرایط آسایش می باشد. سیگنال مورداستفاده در سنسورهای فشار نیز میتواند سیگنال های جریانی و یا ولتاژی باشد. سنسور اندازه گیری فشار برای موارد ذیل می تواند مورد استفاده قرار گیرد:

• اندازه گیری فشار هوای داخل فضا
• اندازه گیری فشار هوای بیرون از ساختمان
• اندازه گیری فشار هوای داخل کانال هوا
• اندازه گیری فشار آب در لوله و یا کلکتور

اندازه گیری جریان الکتریکی:

اندازه گیری جریان الکتریکی در سیستم کنترل ساختمان از اهمیت بالایی برخوردار است به این دلیل که اول اینکه، در بسیاری موارد نیاز داریم که وضعیت جریان مصرفی یک تجهیز را بدانیم و دوم اینکه برای محاسبه توان مصرفی یک تجهیز حتماً نیاز داریم که جریان را اندازه گیری نمائیم. 

اندازه گیری جریان سیال (آب و هوا):

برای اندازه گیری میزان انرژی مصرفی و یا فرمان دادن به یک سیستم مبتنی بر حجم و یا سرعت متغیر، بسیار مهم است که میزان دبی سیال عبوری از آن بخش و یا تجهیز را اندازه گیری نمائیم. 

اندازه گیری وضعیت آب و هوای بیرون:

طبیعتاً کنترل فضای داخل ساختمان متاثر از وضعیت هوای بیرون از ساختمان می باشد، جدای از سنسورهای انفرادی اندازه گیری دما و رطوبت، یک سری ایستگاه های هواشناسی نیز با هدف اندازه گیری دمای هوا، وزش باد، بارش باران و … وجود دارند که استفاده از آنها در کنار سیستم مدیریت ساختمان میتوان بسیار موثر و مفید واقع گردد. 
 

بررسی نقش سنسورها در سیستم کنترل ساختمان (بخش دوم-سنسورهای دیجیتال)

سنسورها به عنوان اولین بخش کنترلی، وظیفه دریافت اطلاعات و وضعیت ساختمان و فضا را برعهده دارند. سنسورهای مورد استفاده در سیستم کنترل ساختمان علاوه بر اینکه می بایست وضعیت موجود را به سیستم کنترل گزارش نمایند، حتی وظیفه ارسال پاسخ و فیدبک های کنترلی و تاثیر آنها بر محیط را نیز بر عهده دارند به نحویکه فضای داخلی ساختمان می بایست به صورت مداوم تحت کنترل و گزارش گیری باشد چه در زمان قبل از اعمال تغییرات و چه در زمان پس از اعمال تغییرات، با این هدف که تغییرات اعمال شده از طرف دستگاه کنترل کننده به دستگاه کنترل شونده بر اساس اطلاعات دریافتی از سنسورها، مورد تغییر قرار گیرد. مقاله حاضر به بررسی انواع سنسورهای مورداستفاده در سیستم کنترل ساختمان پرداخته است. 

سنسورهای دیجیتال:

علاوه بر سنسورهایی که به صورت آنالوگ به سیستم کنترل وصل می شوند در بخش اول مقاله، اشاره ای به آنها شد، سنسورهای دیگری نیز در سیستم کنترل ساختمان مورد استفاده قرار میگرند که وظیفه گزارش یک وضعیت خاص را برعهده دارند و از آنها به عنوان سنسور دیجیتال نام برده می شود و معمولاً برای ارتباط با سیستم کنترل از یک سیگنال 220 ولت و یا 24 ولت استفاده می کنند. برخی از مواردی که در آن از سنسورهای تشخیص وضعیت در ساختمان استفاده می شود، می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

سوئیچ روشنایی:

در بسیاری از بخش های ساختمان، نیاز است که کنترل مسیر روشنایی با استفاده از سوئیچ های سنتی صورت گیرد. این سوئیچ هم میتواند به عنوان کنترل کننده یک مسیر روشنایی مورد استفاده قرار گیرد و هم می توان به عنوان انتخاب یک سناریوی کنترلی در ساختمان مانند (سناریوی خروج، ورود و…) بکار گرفته شود. 

سنسورهای تشخیص حرکت: 

جهت تشخیص حضور شخص در یک فضا با استفاده از تشخیص حرکت یا عدم حرکت که بیشتر در راهروها، راه پله ها، سرویس های بهداشتی و … مورداستفاده قرار میگیرند. استفاده از این سنسور در فضاهایی پیشنهاد میگردد که شخص با حضور در آن عملکرد مداوم داشته و یا حضور کوتاهی داشته باشد. برای فضاهایی مانند اتاق خواب و … که احتمال بی تحرکی فرد وجود دارد، استفاده از این سنسور پیشنهاد نمی گردد. 

سنسورهای تشخیص حضور: 

مشابه سنسور تشخیص حرکت، برای تشخیص حضور شخص در یک فضا مورداستفاده قرار میگیرند با این تفاوت که این سنسور برای تشخیص حضور از سنسورهای مادون قرمز و الگوی تشخیص حرارتی، اقدام به تشخیص حضور افراد براساس تغییر دمای بدن با محیط اطراف می نمایند. این سنسور مناسب برای استفاده در اتاق های کار، اتاق خواب، اتاق های هتل و … که در آن احتمال بی حرکت ماندن شخص برای یک بازه زمانی وجود دارد استفاده می گردد. 

سنسور تشخیص بازشدگی درب و پنجره: 

یک مگنت ساده بوده که برای تشخیص باز یا بسته بودن درب یا پنجره مورداستفاده قرار میگیرد. علاوه بر اهمیت این سنسور برای مباحث امنیتی، استفاده از این سنسور میتواند برای دستور روشن و خاموش شدن به مسیرهای روشنایی و یا سیستم های سرمایشی و گرمایشی در ساختمان نیز مورداستفاده قرار گیرد.

 

سنسور تشخیص دود: 

برای تشخیص وجود دود که میتواند ناشی از احتراق ناقص و یا آتش سوزی باشد در ساختمان مورد استفاده قرار میگیرد. استفاده از این سنسورها در فضاهای آشپزخانه، موتورخانه و پارکینگ بسیار ضروری می باشد. عملکرد این سیستم میتواند همزمان با سیستم اعلان و اطفاء حریق بوده و مواردی که سیستم اعلان و اطفاء انجام نمی دهد، را انجام دهد. مواردی مانند اطلاع رسانی، کنترل آسانسور و پله های برقی، کنترل دستگاه های هواساز و فن های تخلیه هوا و … از مواردی است که میتواند با تشخیص دود در ساختمان توسط سیستم کنترل انجام شود. 

سنسور تشخیص کیفیت هوا: 

مطمئناً در بسیاری از ساختمان ها فضاهایی وجود دارند که کیفیت هوا در آن فضاها بسیار مهم است. کیفیت هوا میتواند با تشخیص میزان دی اکسید کربن، مونواکسید کربن و یا سایر گازهای موجود درهوا تفسیر شود. این سنسور برای این فضاهای مورداستفاده قرار می گیرد تا به تجهیزات تهویه مطبوع فرمان دهد که در شرایطی فعالیت نمایند که کیفیت هوا را به بهترین شرایط ممکن برگردانند. 

سنسور تشخیص نشت آب: 

بسیار پیش آمده است که به دلیل عدم وجود شخصی در ساختمان و عدم اطلاع ایشان از نشتی آب پیش آمده بنابه دلایل مختلف (ترکیدگی لوله، نشت آب لباسشوئی، ظرفشوئی و …) خسارات بسیار زیادی به ساختمان و حتی به سایر واحدهای مسکونی موجود در مجتمع مسکونی وارد شده است. برای پیشگیری از این موارد، استفاده از سنسور تشخیص نشت آب میتواند بسیار موثر واقع گردد که با تشخیص نشتی آب، سریعاً همزمان با ارسال هشدار به ساکنین ساختمان، به شیر ورودی اصلی آب ساختمان فرمان بسته شدن دهد. 

ترموستات تشخیص یخ زدگی: 

یک ترموستات حرارتی که حساس به دمای پائین بوده و برای پیشگیری از یخ زدگی در تاسیسات مکانیکی ساختمان مورد استفاده قرار میگیرد به عنوان مثال استفاده از این سنسور برای پیشگیری از یخ زدگی و ترکیدگی کویل دستگاه هواساز در فصول سرد سال میتوان بسیار موثر واقع گردد. 

سنسور اندازه گیری سطح سیال: 

برای اندازه گیری سطح سیال در مخازن موجود در ساختمان مانند مخزن آب و سوخت و … از این سنسور استفاده میگردد. این سنسور میتواند فقط یک سطح سیال را اندازه گیری نموده و یا چندین سطح تعریف شده مانند کم، بسیار کم، متوسط، زیاد و … را اندازه گیری نماید. 

سنسور تشخیص وجود جریان سیال: 

در بسیاری موارد نیاز است که جهت اطلاع از کارکرد صحیح پمپ و یا فن در تاسیسات مکانیکی، از وجود جریان سیال (هوا یا آب) در این بخش ها اطمینان حاصل نمود. این سنسور بهترین گزینه برای رسیدن به این هدف می باشد. 

سنسور تشخیص گرفتگی فیلتر: 

برای تشخیص گرفتگی فیلتر در دستگاه های هواساز و … از این سنسور استفاده میگردد که در واقع یک سوئیچ تشخیص اختلاف فشار در دو طرف فیلتر می باشد که با تشخیص افت فشار، سیگنال مربوطه را به نشانه گرفتگی فیلتر به سیستم کنترل ارسال می نماید. 

منبع: دپارتمان هوشمندسازی کارگشا