دستگاههای حضور و غیاب

سنسور اثر انگشت پلیمری چیست و چطور کار می‌کند؟

توسط 25 آگوست 2021 بدون نظر
سنسور اثرانگشت پلیمری

سنسور اثر انگشت پلیمری نوعی از حسگرهای اثر انگشتی است که کارکردی بسیار دقیق دارد. این سنسور هم مانند دیگر حسگرهای اثر انگشتی مثل حسگرهای نوری، آلتراسونیک و خازنی از طریق روش‌هایی تصویر اثر انگشت را ثبت می‌کند.

از این سنسور در تولید دستگاه‌های ثبت اثر انگشت استفاده می‌شود. در ادامه این مطلب با این سنسور بیشتر آشنا خواهیم شد.

سنسور اثر انگشت پلیمری چیست؟

سنسور اثر انگشت پلیمری از مواد پلیمری لایه نازک که قابلیت ایجاد اتصال متقابل بین اشعه ماورا بنفش دارند ساخته شده است. این سنسورها از طریق فشار بر چند نانوسیم و کپسوله سازی نانوسیم‌های اکسید زینک در اسکنرهای اثر انگشت کار می‌کنند.

نوع سنجش در این سنسورها که از سنسورهای بسیار مدرن ثبت اثر انگشت به حساب می‌آیند براساس سنجش مبتنی بر خاصیت پیزوالکتریک نانو سیم های اکسید زینک است.

مبنای کار این سنسورها به این صورت است که با ایجاد فشار انگشت روی سنسور نانوسیم‌های اکسید زینک اختلاف پتانسیلی ایجاد می‌کنند و براثر همین اختلاف پتانسیل الگوی اثر انگشت ثبت می‌شود.

ساختار سنسور اثر انگشت پلیمری

به طور کلی برای درک ساختار سنسور اثر انگشت پلیمری باید دانست که این سنسورها از آرایه‌ای نانوسیم‌های اکسید روی پیزوالکتریک‌های جداگانه ساخته شده اند.

کارکرد سنسور اثرانگشت پلیمریاین پیزو الکتریک ها در تماس با ماده شیمیایی رشد می کنند و از طریق ویندوزهای هسته ای روی لایه ای از دانه های اکسید روی گالیم اتصال یافته به گالیم (رسوبات شیمیایی بخار شده) ساخته می شوند.

بر اثر فشار اثر انگشت و تغییر شکل‌های مکانیکی ناشی از آن، نانوسیم های اکسید روی نیروی پتانسیل کمی تولید کرده و منجر به جمع آوری پتانسیل های هر نانو سیم می شود. این اتفاق باعث می شود تا مدل سه بعدی اثر انگشت بازسازی شود. اما به چه صورت؟

به این صورت که چون پتانسیل الکتریکی هر نانوسیم با توجه به میزان دفرم شدگی هر نانو سیم با نانوسیم های دیگر متفاوت است، نرم افزار اسکنر قادر است اختلاف پتانسیل هر نانوسیم را مشخص کند و براثر این اختلاف پتانسیل تصویر نهایی از سطح اثر انگشت فرد به دست بیاید.

حال پلیمر در کجای این دستگاه استفاده می شود؟ چون که نمی توان به صورت مستقیم روی نانوسیم ها که بسیار هم شکننده اند فشار وارد کرد، نیاز به یک ماده پلیمری وجود دارد که بین انگشت و نانو سیم های پیزو الکتریک قرار بگیرد و اجازه بدهد اثر انگشت ثبت شود.

این ماده پلیمری باید ویژگی هایی داشته باشد. این ماده باید دی الکتریک باشد و همچنین سختی قابل قبولی داشته باشد تا بتواند از شکستن نانو سیم ها محافظت کند.

از طرفی این پلیمر باید به حد مطلوبی نرم باشد تا از دفرم شدن نانوسیم ها پیشگیری کرده و مانع ایجاد شار الکتریکی شود.

مشخصه های مکانیک و ضخامت

تمامی مشخصه‌های مکانیکی و ضخامت لایه پلیمری به کار رفته در سنسورهای اثر انگشتی پلیمری با استفاده از نرم افزار COMSOL شبیه سازی شده است.

براساس داده های این نرم افزار می توان مشخص کرد که پلیمر باید به چه ضخامتی روی نانوسیم ها قرار بگیرد تا کار ثبت اثر انگشت به خوبی و بدون ایجاد اختلال انجام شود.

سنسور اثر انگشت پلیمری که در پروژه اروپایی PiezoMAT FP7 تولید شده است تصویری با وضوح بسیار بالا از اثر انگشت به دست می‌دهد که دقت این تصویر به میزان فناوری ارتباط دارد که در نانوسیم ها به کار رفته است.

سنسورهای پلیمری نسل جدیدی از سنسورهای اثر انگشتی

استفاده از سنسورهای پلیمری در دستگاه های احراز هویت و ثبت اثر انگشت قدمت زیادی ندارد. این فناوری خیلی مدرن و نوظهور است.

با این وجود امروزه می توان انواع دستگاه های ورود و خروج اثر انگشتی را در بازار مشاهده کرد. یکی از انواع معروف این دستگاه ها سنسورهای پلیمری نوری هستند که به LE یا Light Emitting هم معروفند.

کارکرد این سنسورها به این صورت است که در حین تماس نور را در شیارهای اثر انگشت دست انتشار می‌دهد و با ایجاد یک میدان الکتریکی دارای الکترون های زیادی می شوند. در این حالت الکترون ها که انرژی زیادی پیدا کردند حین بازگشت به تراز قبلی خود نور زیادی را منتشر می کنند.

یکی از ویژگی های مهم سنسورهای پلیمری این است که از آن ها حتی در فضاهایی که نور شدید آفتاب وجود دارد یا کثیفی و چربی زیاد است می توان برای ثبت تردد استفاده کرد.

از طرفی سنسورهای پلیمری در برابر عواملی مثل سایش، خوردگی، مواد شیمیایی و حرارت هم بسیار مقاومند. می توان گفت سنسور پلیمری اثر انگشتی خیلی کم آسیب می بیند و به همین دلیل برای کارخانه های صنعتی بزرگ می تواند بهترین گزینه باشد.

ساختار سنسور اثر انگشت پلیمری

ویژگی های دستگاه ثبت اثر انگشت پلیمری

درصد خطای دستگاه های حضور و غیاب اثر انگشتی پلیمری بسیار پایین است و حتی می توان گفت صفر است. عمر این دستگاه ها صد برابر بیشتر از سایر دستگاه هاست. این دستگاه ها همچنین می توانند اثر انگشت زنده را حتی از لاتکس که خیلی بافتی شبیه به پوست انسان دارد تشخیص بدهند.

سرعت تشخیص این دستگاه ها کمتر از دو دهم ثانیه است. این سنسورها به راحتی می‌توانند اثر انگشت های آلوده، چرب و پوست های خشک را تشخیص بدهند و همچنین در محیطهای نورانی هم کاملا قابل استفاده اند.

نکته دیگر اینکه این سنسورها به راحتی می‌توانند اثر انگشت های ساییده شده و آلوده را تشخیص بدهند. اثر انگشت تقلبی را به سرعت تشخیص می دهند و در شرایط دشوار محیطی و صنعتی نظیر گرد و خاک، خشکی یا کثیفی انگشت و حتی در تابش مستقیم نور خورشید بهترین عملکرد را دارند.

سخن پایانی

دستگاه های ثبت اثر انگشت پلیمری با اینکه مدت زمان زیادی نیست که به بازار عرضه شده اند، اما بسیار کاربردی اند و خرید آن ها به صرفه است.

در این مطلب قصد ما این بود که شما را به طور کامل با سنسور اثر انگشت پلیمری آشنا کنیم و توضیح بدهیم که این سنسورها چه ویژگی هایی دارند.

بی شک اگر می خواهید یک سیستم بی خطای ثبت اثر انگشت داشته باشید، دستگاه ثبت اثر انگشت پلیمری بهترین گزینه می تواند باشد. این سیستم ها دقت بالایی دارند و در شرایط مختلف هم کارایی دارند.

ارسال پاسخ