Senzory - typy a aplikace

Senzory tlaku

Senzory tlaku se obvykle používají k měření tlaku plynu nebo kapalin. Snímač tlaku obvykle funguje jako převodník. Generuje tlak v analogovém elektrickém nebo digitálním signálu. Existuje také kategorie tlakových snímačů, které jsou klasifikovány z hlediska tlaku, některé z nich jsou snímače absolutního tlaku, snímače tlaku měřidla. K dispozici je také typ tlakového senzoru, který vám dá vědět, kdy má vaše auto nedostatek plynu nebo oleje.

Snímače tlaku jsou typické snímače, které snímají tlak a převádějí jej na parametry elektrického signálu. Typickými příklady tlakových snímačů jsou tenzometry, kapacitní snímače tlaku a piezoelektrické snímače tlaku. Tenzometry pracují na principu změny odporu s aplikací tlaku, kde jako piezoelektrické snímače tlaku pracují na principu změny napětí v celém zařízení při aplikaci tlaku.

Schéma zapojení snímače tlaku:

Toto je schéma zapojení měřiče tlaku založeného na mikrokontroléru PIC:

Obvod zahrnuje následující komponenty:

• Mikrokontrolér PIC, který získává vstup z tlakového senzoru a podle toho dává výstup do 4segmentového zobrazovacího panelu.
• 6pinový IC snímač tlaku MPX4115, který je snímačem tlaku křemíku a poskytuje vysoký analogový výstupní signál.
• 4 sedmisegmentové displeje přijímající vstup z mikrokontroléru PIC a poháněné každým tranzistorem.
• Křišťálové uspořádání zajišťující hodinový vstup do mikrokontroléru.

Provoz snímače tlaku:

Výše uvedené video popisuje, jak je snímač tlaku propojen s mikrokontrolérem, aby zobrazoval hodnotu tlaku na sedmisegmentovém displeji. Snímač tlaku se skládá ze 6 pinů a je připojen k napájení 5 V.

Pin 3 je připojen k napájecímu zdroji, pin 2 je uzemněn a pin 1 je připojen k pinu RA0 / AN0 mikrokontroléru jako analogový vstup. Pro zobrazení hodnot zde používáme čtyřmístný sedmisegmentový displej, který je poháněn společnou anodovou konfigurací čtyř tranzistorů.

Zde je k mikrokontroléru připojen snímač tlaku 28,50 PSI, takže když můžeme změnit hodnotu senzoru na nízkou nebo vysokou, mikrokontrolér tyto hodnoty detekuje a zobrazí se na sedmisegmentovém displeji.

Pokud tato hodnota tlaku překročí své prahové úrovně, mikrokontrolér vydá poplach uživateli. Tímto způsobem lze propojit jakýkoli typ senzoru s mikrokontrolérem pro sledování, zpracování a zobrazení hodnot v reálném čase.

Aplikace snímače tlaku:

Existuje mnoho aplikací pro tlakové senzory, jako je snímání tlaku, snímání nadmořské výšky, snímání průtoku, snímání čar nebo hloubky.

• Používá se také v reálném čase, autoalarmy a dopravní kamery používají snímače tlaku ke zjištění, zda někdo překračuje rychlost.
• Senzory tlaku se také používají na displejích dotykové obrazovky k určení bodu aplikace tlaku a udání vhodného směru procesoru.
• Používají se také v digitálních tlakoměrech a ventilátorech.
• Průmyslová aplikace tlakových senzorů zahrnuje monitorování plynů a jejich parciálního tlaku.
• Používají se také v leteckých rovinách k zajištění rovnováhy mezi atmosférickým tlakem a řídicím systémem.
• Používají se také ke stanovení hloubky oceánů v případě námořních operací k určení vhodných provozních podmínek pro elektronické systémy.

Příklad snímače tlaku - piezoelektrický snímač

Piezoelektrický měnič je měřicí zařízení, které převádí elektrické impulsy na mechanické vibrace a naopak. Piezoelektrický křemenný krystal a piezoelektrický efekt jsou dvě věci potřebné k pochopení piezoelektrických měničů.

Piezoelektrický křemenný krystal:

Křemenný krystal je piezoelektrický materiál. Může generovat napětí, když na krystal působí určité mechanické napětí. Piezoelektrický krystal se ohýbá různými směry při různých hodnotách frekvencí. Tomu se říká režim vibrací. K dosažení různých režimů vibrací může být krystal vyroben v různých tvarech.

Piezoelektrický efekt:

Piezoelektrický efekt je tvorba elektrického náboje v určitých krystalech a keramice v důsledku aplikovaného mechanického namáhání. Rychlost generování elektrického náboje je úměrná síle působící na něj. Piezoelektrický efekt funguje v obráceném pořadí také tak, že když je na piezoelektrický materiál přivedeno napětí, může generovat určitou mechanickou energii.

Piezoelektrické měniče lze použít v mikrofonech kvůli jejich vysoké citlivosti, kde převádějí zvukový tlak na napětí. Mohou být použity v akcelerometrech, detektorech pohybu a mohou být použity jako ultrazvukové detektory a generátory. Šíření ultrazvuku není v materiálu ovlivněno jeho průhledností.

Aplikace:

Piezoelektrické převodníky lze použít jako akční členy i senzory. Senzor přeměňuje mechanickou sílu na elektrické napěťové impulsy a akční člen převádí napěťové impulsy na mechanické vibrace. Piezoelektrické snímače mohou detekovat nerovnováhu rotujících částí stroje. Mohou být použity při ultrazvukovém měření hladiny a měření průtoku. Kromě vibrací pro detekci nerovnováh je lze použít k měření ultrazvukových hladin a průtoků.

Senzor vlhkosti

Čidlo vlhkosti snímá relativní vlhkost. To znamená, že měří jak teplotu vzduchu, tak vlhkost. Snímání vlhkosti je nezbytné v řídicích systémech v průmyslu i v domácnosti. Jsou určeny pro velkoobjemové a nákladově citlivé aplikace, jako je například automatizace kanceláří, řízení vzduchu v automobilech, domácí spotřebiče a systémy řízení průmyslových procesů, a také v aplikacích, kde je vyžadována kompenzace vlhkosti. Vlhkostní senzory jsou obecně kapacitního nebo odporového typu.

Odezva kondenzátorových senzorů je ve srovnání s odporovými senzory lineárnější. Kapacitní snímače jsou navíc použitelné v celém rozsahu 0 až 100 procent relativní vlhkosti (RH), kde je odporový prvek obvykle omezen na přibližně 20 až 90 procent relativní vlhkosti (RH). Zde budeme diskutovat o kapacitním senzoru.

Kapacitní snímač vlhkosti mění svoji kapacitu na základě relativní vlhkosti okolního vzduchu. Dielektrická konstanta snímače se mění s úrovní vlhkosti způsobem, který lze měřit. Kapacita se zvyšuje s relativní vlhkostí.

Senzor vlhkosti

Funkce:

• Vysoká spolehlivost a dlouhodobá stabilita.
• Používá se v obvodech s napěťovým nebo frekvenčním výstupem.
• Bezolovnatá součástka. Součásti neobsahují olovo.
• Okamžitá změna k desaturaci z nasycené fáze.
• Rychlá doba odezvy.

Specifikace:

• Požadavky na napájení: 5 až 10 VDC.
• Komunikace: Kapacitní komponenta.
• Rozměry: průměr 0,25 x 0,40 palce (průměr 6,2 x 10,2 mm).
• Rozsah provozních teplot: -40 až 212 ° F (-40 až 100 ° C).

Vlhkostní senzory mají širokou škálu aplikací, jako jsou průmyslové a domácí aplikace, lékařské aplikace a jsou používány k poskytování indikace úrovně vlhkosti v prostředí.

Měření vlhkosti je obtížné. Vlhkost ve vzduchu se obecně měří jako zlomek maximálního množství vody, které může vzduch při určité teplotě absorbovat. Za atmosférických podmínek a za dané teploty se tato frakce může pohybovat mezi 0 a 100%. Tato relativní vlhkost platí pouze při určité teplotě a atmosférickém tlaku. Proto je důležité, aby snímač vlhkosti nebyl ovlivňován teplotou ani tlakem.

Obvod snímače vlhkosti

Proud procházející termistorem způsobuje jeho zahřívání, čímž zvyšuje jeho teplotu. Odvod tepla je více v uzavřeném termistoru ve srovnání s exponovaným termistorem kvůli rozdílu v tepelné vodivosti vodní páry a suchého dusíku. Rozdíl v odporu termistorů je úměrný absolutní vlhkosti.

Senzor plynu:

Senzory plynu jsou základní součástí mnoha bezpečnostních systémů a moderní metodiky a poskytují systému klíčovou zpětnou vazbu kontroly kvality. A ty jsou k dispozici v širokých specifikacích v závislosti na úrovních citlivosti, typu snímaného plynu, fyzikálních měřeních a různých různých prvcích.

Senzory plynu jsou obvykle napájeny z baterie. Přenášejí varování prostřednictvím řady zvukových a viditelných signálů, jako jsou alarmy a blikající světla, když jsou identifikovány nebezpečné úrovně plynných par. Další plyn je používán jako referenční bod senzorem, protože měří koncentraci plynu.

Senzor plynu

Modul snímače se skládá z ocelového exoskeletu, pod kterým je uložena snímací součástka. Tato snímací součást je vystavena proudu prostřednictvím připojovacích vodičů. Tento proud je známý jako topný proud, kterým se ionizují plyny přicházející v blízkosti snímací složky a jsou snímanou složkou absorbovány. Tím se změní odpor snímací složky, který změní hodnotu proudu, který z ní vychází.

Funkce:

1. Stabilní výkon, dlouhá životnost, nízké náklady.
2. Jednoduchý obvod pohonu.
3. Rychlá odpověď.
4. Vysoká citlivost na hořlavý plyn v širokém rozsahu.
5. Stabilní výkon, dlouhá životnost, nízké náklady.

Detektory plynů lze použít k detekci hořlavých, hořlavých a jedovatých plynů a spotřeby kyslíku. Tento typ zařízení je široce používán v průmyslu a lze jej nalézt v různých oblastech, například na ropných plošinách, k testování forem produkce a nových technologií, jako je fotovoltaika. Mohly by být navíc použity při hašení požáru.

Čidlo plynu je vhodné pro detekci hořlavých plynů, například vodíku, metanu nebo propan / butanu (LPG).

Obvod snímače plynu

Když se hořlavé nebo redukční plyny dostanou do kontaktu s měřicím prvkem, jsou vystaveny katalytickému spalování, což způsobí zvýšení teploty, které způsobí změnu odporu prvku. Změna odporu senzoru se získá změnou výstupního napětí na zatěžovacím rezistoru (RL) v sérii s odporem senzoru (RS). Koncentrace zkoušeného plynu je určena změnou vodivosti, když povrch snímače absorbuje redukční plyny. Konstantní 5V výstup desky pro sběr dat je k dispozici pro ohřívač senzoru (VH) a pro detekční obvod (VC).

Nyní máte představu o typech senzorů a jejich aplikacích, pokud máte nějaké dotazy k tomuto tématu nebo k elektrickým a elektronické projekty zanechat komentáře níže.

Typický pracovní obvod