Typy senzorů s jejich obvodovými diagramy

Vyzkoušejte Náš Nástroj Pro Odstranění Problémů





Obecně používáme běžné nástěnné rozvaděče pro zapínání průmyslových spotřebičů nebo domácích spotřebičů, jako jsou ventilátory, chladiče, průmyslové motory atd. Je však velmi obtížné pravidelně spínače ovládat. Proto, automatizace domácnosti a průmyslové automatizační systémy jsou vyvinuty pro snadné ovládání všech požadovaných elektrických a elektronických zátěží. Tuto automatizaci v energetickém systému lze navrhnout pomocí různých typy senzorů a obvody senzorů. Tento článek tedy poskytuje ucelený přehled toho, co je senzor, různé typy, princip spolu s schématy zapojení.

Co je to senzor?

Zařízení, které poskytuje výstup detekcí změn množství nebo událostí, lze definovat jako senzor. Obecně se senzory označují jako zařízení, která generují elektrický signál nebo optický výstupní signál odpovídající změnám úrovně vstupů. Existují různé typy senzorů, například zvažte termočlánek, který lze považovat za teplotní senzor, který produkuje výstupní napětí na základě změn vstupní teploty.




Lze pozorovat mnoho druhů senzorů v mnoha doménách používaných pro různé aplikace. Zvažme několik z typy senzorů .

Typy senzorů

Typy senzorů



Různé typy senzorů v elektronice

V našem každodenním životě jsme zvyklí implementovat různé typy senzorů často do našich energetických systémů, jako jsou elektrické a elektronické přístroje, systémy řízení zátěže, domácí automatizace nebo průmyslová automatizace atd.

Všechny typy senzorů lze v zásadě rozdělit na analogové senzory a digitální senzory . Ve většině elektronických aplikací se ale často používá několik typů senzorů, jako jsou teplotní senzory, infračervené senzory, ultrazvukové senzory, tlakové senzory, přibližovací senzory a dotykové senzory.

  1. Teplotní senzor
  2. IR senzor
  3. Ultrazvukový senzor
  4. Dotykový senzor
  5. Senzory přiblížení
  6. Snímač tlaku
  7. Hladinové senzory
  8. Senzory kouře a plynu

Teplotní senzor

Teplota je z různých důvodů jedním z nejčastěji měřených veličin prostředí. Existují různé typy teplotních senzorů, které mohou měřit teplotu, například a termočlánek , termistory, snímače teploty polovodičů, odporové detektory teploty (RTD) atd. Na základě požadavku se používají různé typy senzorů pro měření teploty v různých aplikacích.


Teplotní senzor

Teplotní senzor

Obvod snímače teploty

K zapnutí nebo vypnutí zátěže při určité teplotě, která je detekována teplotním čidlem (zde se používá termistor), lze použít jednoduché teplotní čidlo s obvodem. Obvod se skládá z baterie, termistoru, tranzistorů a relé, které jsou připojeny, jak je znázorněno na obrázku.

Obvod snímače teploty

Obvod snímače teploty

Relé je aktivováno teplotním senzorem detekcí požadované teploty. Relé tedy zapíná připojenou zátěž (zátěž může být střídavá nebo stejnosměrná). Tento obvod můžeme použít k automatickému ovládání ventilátoru na základě teploty.

Praktická aplikace teplotního senzoru

Především zvažte teplotní senzory které se opět dělí na různé typy senzorů, jako jsou termistory, digitální teplotní senzory atd.

Programovatelný digitální regulátor teploty je praktický vestavěný systémový elektronický projekt, který je navržen a který se používá k řízení teploty jakéhokoli zařízení na základě požadavků průmyslových aplikací. Sada obvodu digitálního teplotního senzoru je zobrazena na obrázku níže.

Blokové schéma projektového obvodu může být znázorněno následovně s různými bloky, jak je znázorněno na obrázku.

The blok napájení sestává ze zdroje střídavého napětí 230 V, transformátoru pro snižování napětí, usměrňovače pro usměrňování napětí ze střídavého na stejnosměrný proud, regulátoru napětí pro udržování konstantního výstupního stejnosměrného napětí pro vstup do projektového obvodu.

LCD displej je propojen s mikrokontroléry 8051 pro zobrazování naměřených teplot v rozsahu -55 stupňů C až + 125 stupňů C. Digitální teplotní senzor IC DS1621 se používá k poskytování 9bitových odečtů teploty do mikrokontroléru.

Energeticky nezávislá paměť EEPROM se používá k ukládání uživatelem definovaných (maximálních a minimálních) nastavení teploty prostřednictvím sady přepínačů mikrokontrolérů 8051. K mikrokontroléru je připojeno relé, které lze ovládat pomocí tranzistorového budiče. Zátěž lze pohánět pomocí tohoto relé (zde je zátěž pro demonstrační účely představována jako lampa).

IR senzor

Malé fotočipy s fotobuňkou, které se používají k vyzařování a detekci infračerveného světla, se nazývají IR senzory. Infračervené senzory se obecně používají pro návrh technologie dálkového ovládání. IR senzor lze použít k detekci překážek robotického vozidla a tím řídit směr robotického vozidla. K detekci infračerveného světla lze použít různé typy senzorů.

IR senzor

IR senzor

Obvod infračerveného senzoru

V našem každodenním životě se jako dálkový ovladač pro televizi používá jednoduchý obvod infračerveného senzoru. Skládá se z obvodů IR vysílače a IR přijímače, které mohou být navrženy tak, jak je znázorněno na obrázku.

Obvod infračerveného senzoru

Obvod infračerveného senzoru

Obvod infračerveného vysílače, který se používá jako dálkový ovladač, se používá k vyzařování infračerveného světla. Toto infračervené světlo je vysíláno nebo přenášeno směrem k obvodu IR přijímače, který je propojen se zařízením jako TV nebo IR dálkově ovládaný robot. Na základě přijatých příkazů je televizor nebo robot řízen.

Praktická aplikace infračerveného senzoru

Infračervené senzory se často používají k návrhu televizních dálkových ovladačů. Jedná se o jednoduchý elektronický projekt založený na infračervených senzorech, který se používá k dálkovému ovládání robotického vozidla pomocí obecného dálkového ovladače televizoru nebo IR dálkové ovládání . Na obrázku je znázorněn projektový obvod robotického vozidla ovládaný infračerveným senzorem.

Blokové schéma robotických vozidel ovládaných infračerveným paprskem se skládá z různých bloků, jako jsou motory a motorový potápěč propojené s mikrokontroléry 8051, baterie pro napájení, blok infračerveného přijímače a dálkový ovladač TV nebo IR dálkový ovladač, jak je znázorněno na obrázku.

Zde se dálkové ovládání založené na infračerveném senzoru používá k dálkovému odesílání příkazů do robotického vozidla uživatelem. Na základě příkazů přijatých infračerveným přijímačem došlo k propojení s mikrokontrolérem na konci přijímače. Mikrokontrolér generuje příslušné signály k pohonu motorů tak, aby řídil směr robotického vozidla dopředu nebo dozadu nebo doleva nebo doprava.

Ultrazvukový senzor

Převodník, který pracuje na principu podobném sonaru nebo radaru a odhaduje atributy cíle pomocí interpretace, se nazývá ultrazvukové senzory nebo transceivery. Existují různé typy senzorů, které jsou klasifikovány jako aktivní a pasivní ultrazvukové senzory, které lze rozlišit na základě činnosti senzorů.

Vysokofrekvenční zvukové vlny generované aktivními ultrazvukovými senzory jsou přijímány zpět ultrazvukovým senzorem pro vyhodnocení ozvěny. Časový interval potřebný pro vysílání a příjem echa se tedy použije pro určení vzdálenosti k objektu. Pasivní ultrazvukové senzory se ale používají pouze k detekci ultrazvukového šumu, který je přítomen za určitých podmínek.

Ultrazvukový senzor s obvodem

Ultrazvukový senzor s obvodem

Ultrazvukový modul zobrazený na výše uvedeném obrázku sestává z ultrazvukového vysílače, přijímače a řídicího obvodu. Praktická aplikace ultrazvukový senzor s obvodem lze použít jako obvod ultrazvukového snímače vzdálenosti, jak je znázorněno níže.

Kdykoli je obvod napájen, generují se ultrazvukové vlny, které se přenášejí ze snímače a odrážejí se zpět od překážky nebo předmětu před ní. Poté jej přijímač přijme a celková doba potřebná k odeslání a přijetí se použije pro výpočet vzdálenosti mezi objektem a senzorem. Mikrokontrolér se používá ke zpracování a řízení celých operací pomocí programovacích technik. LCD displej je propojen s obvodem pro zobrazení vzdálenosti (obvykle v cm).

Praktická aplikace ultrazvukového senzoru

K měření vzdálenosti objektu lze použít ultrazvukové senzory s obvody. Tato metoda se používá tam, kde nemůžeme implementovat konvenční metody měření jako nepřístupné oblasti, jako jsou zóny s vysokou teplotou nebo tlakem atd. Na obrázku je zobrazena sada obvodů projektu měření vzdálenosti pomocí ultrazvukového senzoru.

Měření vzdálenosti blokovým schématem obvodu projektu projektu ultrazvukového snímače je uvedeno v níže uvedeném blokovém schématu. Skládá se z různých bloků, jako je blok napájení, LCD displej, ultrazvukový modul, objekt, jehož vzdálenost musí být změřena, a 8051 mikrokontrolérů .

Ultrazvukový měnič použitý v tomto projektu se skládá z ultrazvukového vysílače a přijímače. Vlny vysílané z ultrazvukového vysílače se odráží zpět do ultrazvukového přijímače od objektu. Čas potřebný k odeslání a přijetí těchto vln se vypočítá pomocí rychlosti zvuku.

Dotykový senzor

Dotykové senzory lze definovat jako spínače, které se aktivují dotykem. Existují různé typy dotykových senzorů, které se klasifikují podle typu dotyků, jako je kapacitní dotykový spínač, odpor dotykový spínač a piezo dotykový spínač.

Dotykový senzor

Dotykový senzor

Obvod dotykového senzoru

Obvod představuje jednoduchou aplikaci dotykového senzoru, který se skládá z časovače 555 pracujícího v monostabilním režimu, dotykového senzoru nebo desky, LED, baterie a základních elektronických součástek.

Obvod dotykového senzoru

Obvod dotykového senzoru

Obvod je připojen, jak je znázorněno na obrázku výše. Během normálního stavu, kdy se dotykové desky nedotknete, pak LED zůstane ve vypnutém stavu. Pokud se jednou dotknete dotykové desky, je vydán signál 555 časovačům. Snímáním signálu přijatého z dotykové desky aktivuje časovač 555 LED, a tak LED dioda svítí a indikuje dotek dotykového senzoru nebo desky.

Praktická aplikace dotykového senzoru

K ovládání zátěže je určena zátěž citlivá na dotek. Dotykově ovládaná sada obvodů projektu spínače zátěže je znázorněna na obrázku.

Dotykový senzor založený na principu dotykového spínače zátěže se skládá z různých bloků, jako je blok napájení, 555 časovačů , dotyková deska senzoru nebo dotyková deska, relé a zátěž, jak je znázorněno v blokovém schématu dotykového spínače zátěže.

555 časovačů použitých v obvodu je připojeno v monostabilním režimu, který se používá k řízení relé pro zapnutí zátěže na pevně stanovenou dobu. Spouštěcí kolík časovačů 555 je připojen k dotykové desce, takže 555 časovačů lze spustit dotykem. Kdykoli je 555 časovačů spuštěno dotykem (napětí se vyvíjí s dotykem lidského těla), poskytuje logicky vysokou hodnotu pro pevný časový interval. Tento pevný časový interval lze změnit změnou připojení RC časové konstanty k časovači. Takže výstup časovače 555 pohání zátěž přes relé a zátěž se automaticky vypne po stanovené době trvání.

Podobně můžeme vyvinout jednoduché a inovativní elektrické a projekty elektroniky pomocí pokročilejších senzorů, jako je automatický systém otevírání dveří založený na PIR senzorech. Výroba elektřiny na základě tlakových senzorů, kterou lze realizovat umístěním piezoelektrických desek (jedná se o jeden typ tlakových senzorů) pod jistič rychlosti na dálnicích pro výrobu elektřiny pro dálniční pouliční osvětlení. Obvod snímače přiblížení na bázi snímače přiblížení.

Nyní se pojďme posunout vpřed a poznejme typy senzorů založené na každé doméně, například v IoT, robotice, budování a v mnoha průmyslových odvětvích.

Senzory v IoT

IoT je platforma, kde v poslední době stojí jako středový prostor pro všechny věci spojené s technologiemi. Funkcí IoT je doručování více typů informací a inteligence prostřednictvím implementace různých druhů senzorů. Tyto senzory fungují, aby shromažďovaly informace, fungovaly na nich a sdílely je na více připojených zařízeních. Se všemi shromážděnými informacemi umožňují senzory automatickou funkčnost a inteligentnější technologii. Níže jsou typy senzorů v IoT doména.

Senzory přiblížení

Jedná se o typ senzoru IoT, kde identifikuje existenci nebo neexistenci okolního objektu nebo najde vlastnosti objektu. Poté převede detekovaný signál do formy, která je uživateli jasně srozumitelná, nebo může jít o jednoduché elektronické zařízení, které s nimi není v kontaktu.

Obvod snímače přiblížení

Obvod snímače přiblížení

Aplikace senzorů přiblížení je hlavně v maloobchodní doméně, kde mohou zjistit pohyb a asociaci, která existuje mezi produktem a spotřebitelem. Díky tomu mohou uživatelé dostávat rychlá upozornění na aktualizace slev a exkluzivní nabídky zajímavých produktů. A další doménou jsou automobily.

Například při couvání s vozidlem budete vydávat zvuky, pokud najdete nějakou překážku, a zde je implementována činnost senzoru přiblížení.

Existuje mnoho dalších typů bezdotykových senzorů a to jsou:

Chemický senzor

Tyto senzory jsou implementovány v různých průmyslových odvětvích. Hlavním cílem těchto senzorů je signalizovat jakýkoli druh změn v kapalině nebo detekovat jakékoli chemické chemické změny vzduchu. Ty jsou zásadně implementovány ve větších městech, protože je důležité hledat změny a zajistit bezpečnost obyvatel.

Zásadní implementaci chemických senzorů lze pozorovat v komerčních pozorováních atmosféry a v řízení procesů, kterými mohou být záměrně nebo náhodně vyvinuté chemikálie, nebezpečné nebo radioaktivní expozice, opakovaně použitelné operace ve vesmírných stanicích, farmaceutický průmysl a mnoho dalších.

Nejčastěji používané chemické senzory jsou

  • Elektrochemický typ plynu
  • Chemický FET
  • Chemi rezistor
  • Nedisperzní IR
  • pH skleněná elektroda
  • Nanorod z oxidu zinečnatého
  • Typ fluorescenčního chloridu

Senzor plynu

Jsou téměř stejné jako chemické senzory, ale jsou implementovány výhradně za účelem sledování změn kvality vzduchu a zjištění existence různých druhů plynů. Podobně jako chemické senzory se používají v různých oblastech, jako je zemědělství, zdravotnictví, výroba a využívají se k pozorování kvality ovzduší, rozpoznávání toxických nebo hořlavých plynů, dohled nad nebezpečnými plyny v uhelném průmyslu, ropném a plynárenském průmyslu, vyšetřování chemických laboratoří, strojírenství - barvy , plasty, guma, léčiva a petrochemie a další.

Některé z nejvíce implementovaných plynových senzorů jsou

  • Typ vodíku
  • Typ monitorování ozónu
  • Vlhkoměr
  • Senzor oxidu uhličitého
  • Elektrochemický plynný typ
  • Katalytický typ patky
  • Typ znečištění ovzduší
  • Typ detekce oxidu uhelnatého
  • Typ detekce plynu

To je všechno o plynové a chemické senzory a jejich typy.

Senzory vlhkosti

Vlhkost je termín, který je specifikován jako množství páry, které existuje v atmosférickém vzduchu nebo v jiných plynných látkách. Senzory vlhkosti obecně dodržují použití teplotních senzorů, protože většina výrobních operací vyžaduje přesné provozní podmínky. Při měření vlhkosti se lze ujistit, že celá procedura proběhne snadno a pokud dojde k náhlé modifikaci, provede se okamžitá akce, protože tyto senzory rychleji identifikují odchylku.

Mnoho z těchto domén, jako jsou domácnosti, komerční, používá tyto snímače vlhkosti pro účely vytápění, ventilace a chlazení. I tyto senzory lze pozorovat v mnoha dalších oblastech, jako je malířství, nemocnice, farmaceutický, meteorologický, automobilový, skleníkový a nátěrový průmysl.

Jedná se o hlavně používané typy senzorů v IoT doména.

Senzory v robotice

Senzory mají v robotickém průmyslu větší význam, protože umožňují robotovi být informováni o okolním prostředí a usnadňují mu tak provádění nezbytných operací. Bez implementace těchto senzorů mohou roboti provádět jen několik monotónních činností, které omezují možnosti robotů.

Se všemi těmito schopnostmi mohou roboti provádět mnoho operací na vysoké úrovni. Pojďme diskutovat jasněji o různých typy senzory v robotice .

Senzor zrychlení

Tento typ snímače se používá k výpočtu hodnot úhlu a zrychlení. Akcelerometr se používá hlavně pro výpočet zrychlení. Existují dva typy sil, které ukazují vliv na akcelerometr, a to jsou:

Statická síla - Toto je třecí síla, která existuje mezi dvěma libovolnými objekty. Při výpočtu gravitační síly lze zjistit hodnotu naklonění robota. Tento výpočet je užitečný pro robotické vyvážení nebo pro zjištění, zda má robot hnací pohyb do kopce nebo na rovnou hranu.

Dynamická síla - To se měří jako množství zrychlení, které je nutné pro pohyb objektu. Výpočet dynamické síly pomocí akcelerometru definuje rychlost nebo rychlost rychlosti pohybu robota.

Tyto senzory akcelerometru jsou k dispozici v několika konfiguracích. Typ výběru závisí na požadavcích daného odvětví. Některé z parametrů, které je třeba zkontrolovat před správným výběrem snímače, jsou šířka pásma, typ výstupu digitální nebo analogový, celkový počet os a citlivost.

Níže uvedený obrázek ukazuje schematický diagram snímače zrychlení.

Senzor zrychlení

Senzor zrychlení

Zvukový senzor

Tyto senzory jsou obvykle mikrofonní zařízení, která se používají ke zjištění zvuku a dodávání odpovídající úrovně napětí na základě detekované hladiny zvuku. Díky implementaci zvukového senzoru lze vyrobit malého robota pro navigaci v závislosti na úrovni přijímaného zvuku.

Ve srovnání se světelnými senzory je proces návrhu zvukových senzorů poněkud komplikovaný. Je tomu tak proto, že zvukové senzory dodávají velmi minimální rozdíl napětí, což je nutné zesílit, aby se zajistila měřitelná kolísání napětí. Spínací obvod snímače zvuku je zobrazen níže:

Zvukový senzor

Zvukový senzor

Světelný senzor

Světelné senzory jsou druh měničů, které se používají k identifikaci světla a generují změnu napětí, která je stejná jako intenzita světla, které přichází pod světelné senzory .

V robotickém průmyslu existují hlavně dva typy senzorů, a to fotorezistor a fotovoltaika. Dokonce existují i ​​jiné typy světelných senzorů, které nejsou příliš implementovány, jako fototranzistor a fototrubice.

Fotoodpor

Jedná se o druh rezistoru, který se používá hlavně pro účely detekce světla. V tomto případě se hodnota odporu změní v souladu s úrovní intenzity světla. Světlo, které dopadá na fotorezistor, má inverzní vztah k hodnotě odporu fotorezistoru. Ve většině případů je fotorezistor dokonce označován jako LDR, což je rezistor závislý na světle. Schéma zapojení fotorezistoru je uvedeno níže:

Fotovoltaické články

Fotovoltaické články jsou zařízení pro přeměnu energie, která se používají k přeměně slunečního záření na formu elektrické energie. Používají se hlavně ve výrobním procesu solárních robotů. Samostatně jsou fotovoltaické články brány v úvahu jako zařízení zdroje energie, což je aplikace, která je sloučena s kondenzátory i tranzistory a mohou ji transformovat na senzorové zařízení.

Hmatové senzory

Toto je typ senzoru, který udává kontakt mezi senzorem a objektem. Hmatové senzory jsou pravděpodobně implementovány v každodenních scénářích, například v lampách, které ztlumí nebo zvýší jas dotykem jejich základny a ve zvedacích tlačítkách. Kromě toho existuje mnoho rozsáhlých aplikací hmatových senzorů, kde lidé přesně nevědí. Hlavní typy hmatových senzorů jsou

Dotykový senzor

Jedná se o senzor, který má schopnost snímat a identifikovat dotek objektu a senzoru. Několik zařízení, kde se používají dotykové senzory, jsou omezovací spínače, mikrospínače a další. Když se některý z konektorů dostane do kontaktu s některou z pevných částí, bude toto zařízení šikovnější a zastaví tak robotický pohyb. Dále se používá pro účely kontroly, kde má sondu používanou pro měření velikosti součásti.

Senzor síly

To se používá k měření hodnot síly u více operací, jako je vykládání a nakládání stroje, přeprava materiálu a další, které jsou obsluhovány robotem. Tento senzor je také široce používán v montážním přístupu k analýze problémů. V tomto senzoru existuje několik přístupů, jako je společné snímání, snímání hmatového pole.

Kromě toho existuje v mnoha průmyslových odvětvích mnoho typů senzorů. Pojďme si rychle prohlédnout tyto:

Typy senzorů používaných v budově

Hlavními senzory ve stavebnictví jsou:

  • Teplotní senzory
  • Senzory detekce pohybu
  • Elektrické snímače napětí a proudu
  • Senzory kouře a požáru
  • Senzory kamery
  • Senzory plynu

Typy senzorů v dálkovém průzkumu Země

Existují hlavně dva typy senzorů dálkového průzkumu a to jsou aktivní a pasivní senzory.

Aktivní senzory

Ty generují energii pro skenování věcí a míst a poté senzor identifikuje a vypočítá množství zpětně rozptýleného nebo odraženého záření z cílového objektu. Příklady aktivních senzorů jsou RADAR a LIDAR, kde se časový rozdíl mezi procesem vyzařování a procesem návratu vypočítá určením oblasti, rychlosti a směru objektu.

Pasivní snímače

Tyto senzory shromažďují záření, které je buď vyzařováno, nebo odráženo okolními místy nebo objektem. Nejdůležitějším příkladem pasivního snímače je odražené sluneční světlo. A dalšími příklady jsou radiometry, objekty spojené s nábojem, infračervené záření a práce s filmovou kamerou.

Klasifikace senzorů v dálkovém průzkumu je

Typy senzorů v dálkovém průzkumu Země

Typy senzorů v dálkovém průzkumu Země

Pro návrh různé typy obvodů založených na čidlech si můžete stáhnout naši bezplatnou e-knihu a sami navrhovat projekty elektroniky. Můžete nás také požádat o technickou pomoc zveřejněním vašich nápadů v sekci komentáře níže. Zde je otázka, jaké jsou další typy senzorů a hlavně návrh obvodu snímačů průtoku ?