Датчик определение: Датчик — это… Что такое Датчик?

Содержание

Датчик - это... Что такое Датчик?

Датчик, сенсор (от англ. sensor) — понятие систем управления, первичный преобразователь, элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующий контролируемую величину в удобный для использования сигнал. [1]

  • В настоящее время различные датчики широко используются при построении систем автоматизированного управления.

Общие сведения

Датчики являются элементом технических систем, предназначенных для измерения, сигнализации, регулирования, управления устройствами или процессами. Датчики преобразуют контролируемую величину (давление, температура, расход, концентрация, частота, скорость, перемещение, напряжение, электрический ток и т. п.) в сигнал (электрический, оптический, пневматический), удобный для измерения, передачи, преобразования, хранения и регистрации информации о состоянии объекта измерений.

Исторически и логически датчики связаны с техникой измерений и измерительными приборами, например термометры, расходомеры, барометры, прибор «авиагоризонт» и т.

 д. Обобщающий термин датчик укрепился в связи с развитием автоматических систем управления, как элемент обобщенной логической концепции датчик — устройство управления — исполнительное устройство — объект управления. В качестве отдельной категории использования датчиков в автоматических системах регистрации параметров можно выделить их применение в системах научных исследований и экспериментов.

Определения понятия датчик

Широко встречаются следующие определения:

  • чувствительный элемент, преобразующий параметры среды в пригодный для технического использования сигнал, обычно электрический, хотя возможно и иной по природе, например — пневматический сигнал;
  • законченное изделие на основе указанного выше элемента, включающее, в зависимости от потребности, устройства усиления сигнала, линеаризации, калибровки, аналого-цифрового преобразования и интерфейса для интеграции в системы управления. В этом случае чувствительный элемент датчика сам по себе может называться сенсором.
  • датчиком называется часть измерительной или управляющей системы, представляющая собой конструктивную совокупность измерительных преобразователей, включающую преобразователь вида энергии сигнала, размещенную в зоне действия влияющих факторов объекта и воспринимающий естественно закодированную информацию от этого объекта.
  • датчик – конструктивно обособленная часть измерительной системы, содержащая один или несколько первичных преобразователей, а также один или несколько промежуточных преобразователей.

Эти определения соответствуют практике использования термина производителями датчиков. В первом случае датчик это небольшое, обычно монолитное устройство электронной техники, например, терморезистор, фотодиод и т. п., которое используется для создания более сложных электронных приборов. Во втором случае — это законченный по своей функциональности прибор, подключаемый по одному из известных интерфейсов к системе автоматического управления или регистрации. Например, фотодиоды в матрицах (фото) и др. В третьем и четвертом определении акцент делается на том, что датчик является конструктивно обособленной частью измерительной системы, воспринимающей информацию, а следовательно обладающий самодостаточностью для выполнения этой задачи и определенными метрологическими характеристиками.

Применение датчиков

В последнее время в связи с удешевлением электронных систем всё чаще применяются датчики со сложной обработкой сигналов, возможностями настройки и регулирования параметров и стандартным интерфейсом системы управления. Имеется определённая тенденция расширительной трактовки и перенесения этого термина на измерительные приборы, появившиеся значительно ранее массированного использования датчиков, а также по аналогии — на объекты иной природы, например, биологические. Понятие датчика по практической направленности и деталям технической реализации близко к понятиям измерительный инструмент и измерительный прибор, но показания этих приборов в основном читаются человеком, а датчики, как правило, используются в автоматическом режиме.

Классификация датчиков

Классификация по виду выходных величин

  • Активные (генераторные)
  • Пассивные (параметрические)

Классификация по измеряемому параметру

  • Датчики давления
    • абсолютного давления
    • избыточного давления
    • разрежения
    • давления-разрежения
    • разности давления
    • гидростатического давления
  • Датчики расхода
  • Уровня
    • Поплавковые
    • Ёмкостные
    • Радарные
    • Ультразвуковые
  • Температуры
  • Датчик концентрации
    • Кондуктометры
  • Радиоактивности (также именуются детекторами радиоактивности или излучений)
  • Перемещения
    • Абсолютный шифратор
    • Относительный шифратор
    • LVDT
  • Положения
  • Фотодатчики
  • Датчик углового положения
  • Датчик вибрации
    • Датчик Пьезоэлектрический
    • Датчик вихретоковый
  • Датчик механических величин
    • Датчик относительного расширения ротора
    • Датчик абсолютного расширения
  • Датчик дуговой защиты

Классификация по принципу действия

Классификация по характеру выходного сигнала

  • Дискретные
  • Аналоговые
  • Цифровые
  • Импульсные

Классификация по среде передачи сигналов

  • Проводные
  • Беспроводные

Классификация по количеству входных величин

  • Одномерные
  • Многомерные

Классификация по технологии изготовления

  • Элементные
  • Интегральные

См.

также

Примечания

Ссылки

  • Г. Виглеб. Датчики. Устройство и применение. Москва. Издательство «Мир», 1989
  • Capacitive Position/Displacement Sensor Theory/Tutorial
  • Capacitive Position/Displacement Overview
  • M. Kretschmar and S. Welsby (2005), Capacitive and Inductive Displacement Sensors, in Sensor Technology Handbook, J. Wilson editor, Newnes: Burlington, MA.
  • C. A. Grimes, E. C. Dickey, and M. V. Pishko (2006), Encyclopedia of Sensors (10-Volume Set), American Scientific Publishers. ISBN 1-58883-056-X
  • Sensors — Open access journal of MDPI
  • M. Pohanka, O. Pavlis, and P. Skladal. Rapid Characterization of Monoclonal Antibodies using the Piezoelectric Immunosensor.
    Sensors
    2007, 7, 341—353
  • SensEdu; how sensors work
  • Clifford K. Ho, Alex Robinson, David R. Miller and Mary J. Davis. Overview of Sensors and Needs for Environmental Monitoring. Sensors 2005, 5, 4-37
  • Wireless hydrogen sensor
  • Sensor circuits
  • Современные датчики. Справочник. ДЖ. ФРАЙДЕН Перевод с английского Ю. А. Заболотной под редакцией Е. Л. Свинцова ТЕХНОСФЕРА Москва Техносфера-2005
  • Датчики. Перспективные направления развития. Алейников А. Ф., Гридчин В. А., Цапенко М. П. Изд-во НГТУ — 2001.
  • Датчики в современных измерениях. Котюк А. Ф. Москва. Радио и связь — 2006
  • ГОСТ Р 51086-97 Датчики и преобразователи физических величин электронные. Термины и определения . раздел 3 «Термины и определения».

Датчики – что это такое, их виды, назначение и применение различных типов

Датчик это электронное или электромеханическое устройство, предназначенное для преобразования определенного воздействия в электрический сигнал. Это одно из нескольких определений, которое кажется мне наиболее простым и подходящим.

Датчик можно представить как "черный ящик", имеющий нечто на входе и формирующий на выходе сигнал, пригодный для дальнейшей передачи и обработки (рис.1).

В большинстве случаев мы будем рассматривать параметры и характеристики входного воздействия и вид (способ формирования) выходного сигнала, а также, как это можно использовать для решения конкретных задач.

Схемотехника на уровне принципиальных схем в данном контексте нас не интересует.

Датчики различных типов широко применяются в:


УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Для начала давайте рассмотрим типы устройств с точки зрения характера регистрируемых ими воздействий. Здесь можно выделить две группы:

  • контактные;
  • бесконтактные.

Первые подразумевают механическое воздействие. Характерным представителем такой группы являются конечные выключатели, приборы регистрирующие и измеряющие давление, скорость потока жидкостей и газов.

Бесконтактные типы используют несколько принципов обнаружения события: магнитный, оптический, микроволновый, емкостной, индукционный, ультразвуковой.

Каждый из них имеет особенности, определяющие область применения. Например, индукционные датчики не реагирует на предметы из немагнитных материалов. Кроме того, тип устройства определяет дальность действия (обнаружения).

Оптические (оптико электронные), микроволновые, ультразвуковые способны работать на значительном удалении от объекта контроля. Остальные предназначены для использования на небольших расстояниях.

Область применения различных видов датчиков.

В зависимости от назначения, датчики позволяют обнаруживать наличие предмета в зоне своего действия, определять его положение, скорость и направление перемещения, геометрические размеры.

Кстати, техническими характеристиками определяется минимальный размер контролируемого объекта, который может составлять от нескольких миллиметров до десятков сантиметров.

Кроме того датчики используются для контроля температуры, состава, свойств и состояния окружающей среды.

К примеру, датчики дыма в системах пожарной сигнализации позволяют обнаруживать пожар на начальных стадиях. Широко используются датчики уровня, причем как жидкостей, так и сыпучих материалов.

ТИПЫ И ПАРАМЕТРЫ ВЫХОДНЫХ СИГНАЛОВ

Поскольку назначением любого преобразователя является не только обнаружение воздействия, но также его преобразование, то классификация датчиков по способу формирования выходного сигнала не менее важна, чем по обнаруживаемому параметру.

Различают следующие типы выходов:

  • пороговый;
  • аналоговый;
  • цифровой.

Первый самый простой и характеризуется двумя состояниями "0", "1" – выключено, включено. В качестве элементов, формирующих такой сигнал выступают "сухие контакты" (реле) или электронные ключи (транзисторные, тиристорные, симисторные и пр.).

Основным параметром такого выхода является коммутируемые ток и напряжение.

Причем, обратите внимание, могут быть указаны максимальные и (или) номинальные значения. В первом случае имеется в ввиду непродолжительное время работы в указанном режиме, во втором – неограниченно.

Достоинством таких устройств является универсальность – возможность работы практически во всех системах контроля и управления. Исключение могут составлять специализированные системы, "заточенные" под решение специфичных задач и использующие собственную линейку оборудования.

Аналоговый датчик имеет на выходе сигнал, электрические характеристики которого (чаще напряжение) пропорционально зависят от контролируемого воздействия.

В качестве примера можно привести некоторые виды термодатчиков. Для анализа и обработки такого сигнала требуются специальные схемотехнические решения. Плюсом такого исполнения является высокая информативность.

Наверное многие знают что существует двоичный код, то есть последовательность логических уровней ("0" – низкий, "1" – высокий). Таким способом можно передавать информацию о состоянии устройства (значение измеряемого параметра), а также его уникальный адрес.

Датчики, использующие такую технологию называются цифровыми. Подобный сигнал также требует дополнительной обработки, следовательно оборудование, работающее по такому принципу должно быть совместимо. Но в простых системах контроля и управления чаще используется первый способ.

В завершение нужно заметить, что датчики, работающие в системах автоматики и управления могут иметь различную степень пыле-влаго защиты и рабочие температурные диапазоны.

Конкретный тип и конструктивное исполнение устройства определяется в зависимости от решаемых задач и условий эксплуатации.

  *  *  *


© 2014-2021 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

Определение датчик общее значение и понятие. Что это такое датчик

Датчик - это устройство, которое способно обнаруживать внешние воздействия или стимулы и реагировать соответствующим образом . Эти устройства могут преобразовывать физические или химические величины в электрические величины.

Например: в транспортных средствах установлены датчики, которые обнаруживают, когда скорость перемещения превышает допустимую; в этих случаях они издают звук, который предупреждает водителя и пассажиров.

Другой тип датчика очень распространен, который устанавливается на входе в дома и реагирует на движение. Если человек приближается к датчику, он издает сигнал и зажигает лампу. Использование этих датчиков связано с безопасностью, поскольку они не позволяют кому-либо воспользоваться темнотой, чтобы спрятаться и войти в дом без предупреждения.

Термометр также представляет собой тип датчика, который использует способность ртути реагировать на температуру и, таким образом, позволяет определить, есть ли у человека жар.

Короче говоря, датчики - это артефакты, которые позволяют нам получать информацию об окружающей среде и взаимодействовать с ней. Точно так же, как люди обращаются к своей сенсорной системе для выполнения этой задачи, машинам и роботам требуются датчики для взаимодействия с окружающей средой, в которой они находятся.

Например, при разработке компьютеров, способных реагировать на голосовые команды, они снабжаются микрофонами, которые являются датчиками, способными захватывать звуковые волны и преобразовывать их. Если эти датчики связаны с другими цепями, машина сможет реагировать на раздражитель в соответствии с требованиями пользователя.

Датчик изображения

Цифровые фотоаппараты используют элемент, известный как датчик изображения, для захвата света. Это микросхема, состоящая из миллионов небольших чувствительных к свету частей, называемых пикселями (термин, который происходит от «элемента изображения» или «элемента изображения»), способного захватывать фотографию при экспонировании.

Датчик изображения эквивалентен фотографической катушке традиционных камер. Его задача - преобразовать свет в сигналы электрического типа, чтобы сохранить их, измерить и преобразовать в цифровое представление картины света, которую он захватил. После завершения этого процесса получается компьютерный файл, в котором сохраняется изображение, которое можно просмотреть на мониторе или использовать для печати на бумаге.

Термин мегапиксель очень популярен, когда речь идет о описании камеры, и относится к числу пикселей, составляющих ее датчик, поскольку минимально допустимый в настоящее время превышает один миллион. Хотя необходимо учитывать и другие характеристики, можно сказать, что количество пикселей пропорционально влияет на качество фотографии, поскольку она тесно связана с резкостью, с количеством деталей, которые устройство может захватить со сцены.

В дополнение к разрешению датчика его размер также влияет на результат, поскольку он влияет на плотность пикселей (число пикселей на единицу измерения в квадрате), а размер последнего зависит от качества: чем больше размер, лучшие результаты и больше чувствительности .

Форма также отвечает за пропорции фотографии, которая известна как « соотношение сторон ». Наиболее распространенный формат - 3/2, который предлагает представление, очень близкое к восприятию человеческого глаза.

Наконец, есть несколько технологий, используемых для изготовления датчиков изображения; наиболее известные в настоящее время: CCD и SuperCCD, широко используемые в фотографии и видео; CMOS, который требует меньше энергии и является более экономичным в производстве; Foveon X3, единственный из упомянутых в этом списке, который не интерполирует цвета (он не дополняет недостающую информацию предустановленными алгоритмами) для генерации окончательного изображения.

Определение границ раздела сред - приборы для определения границ между веществами разного состава

Приборы для определения границ между веществами разного состава необходимы на многих предприятиях, особенно в нефтегазовой промышленности. Надежное определение границ раздела сред положительно влияет на качество выпускаемой продукции.

Области применения

Среди областей промышленности, ставящих задачи определения границ раздела фаз, такие:

  • Нефтегазовая промышленность, нефтепереработка
  • Химическая и фармацевтическая индустрия
  • Сельское и коммунальное хозяйство (баки и хранилища)
  • Энергетика
  • Водоснабжение и канализация

Назначение

  • Контроль изолирования сырьевых компонентов друг от друга
  • Определение уровней сред разной плотности/диэлектрической проницаемости
  • Разграничение проводящих/непроводящих сред
  • Измерение твердых веществ в жидкостях
  • Обезвоживание, обессоливание нефти (регистрация начала раздела вода/нефть и передача требуемого сигнала системе контроля очищения нефти)
  • Сепараторы (определение границ на этапе экстракции нефтяных остатков растворителем)
  • Регулирование межфазного уровня на этапе алкилирования, в кислотных отстойниках, при коксовании, гидробессеривании, при смешении разных продуктов
  • Выявление количества твердых веществ/шламов/осадков в воде (очистные сооружения, с/х и коммунальное хозяйство)

Виды приборов

Все приборы подобного типа можно разделить на две основные группы в зависимости от решаемых задач:

  1. Определение границ раздела сред в жидкостях
  2. Определение и контроль твердых веществ/шлама в воде

Обе группы включают в себя множество типов устройств, отличающихся методами работы. Основные из них:

  • Механические. Это буйковые, поплавковые, гидростатические или лотовые приборы. Лотовые датчики используют чувствительные грузы, опускаемые в воду, и принадлежат ко второй группе приборов, остальные – к первой, т.к. используют свойства разных типов жидкостей.
  • Электрические. К таковым относятся емкостные, кондуктометрические приборы. Они используются для разграничения сред с разными электрическими параметрами (емкостью или проводимостью соответственно). Относятся к первой группе приборов.
  • Акустические. Здесь выделяют радарные, микроволновые, волноводные датчики. Основное применение они находят в выявлении раздела сред в жидкостях. Это наиболее компактные и удобные приборы из первой группы. Часто используются как интеллектуальные уровнемеры.

Модели приборов и аналоги

Конкретные примеры на типовые методы работы:

  • EG371 – магнитострикционный датчик с точностью 0,05% от ДИ. Используется для контроля разных веществ в одной емкости глубиной до 5,5 м при коммерческом учете. В конструкции используются два поплавка.
  • NIVOCONT K – кондуктометрический датчик с реле на ток в 16А. Используется для определения границ между проводящими и непроводящими жидкостями (например, топливом и водой). На нескольких электродах (4+1) строится система контроля уровней в одном или двух сосудах одновременно.
  • NB3400 – лотовый датчик ленточного исполнения с самоочисткой. Предназначен для определения границы шлама в воде. Опускается на глубину до 50 м при точности 0,04 м. Снабжен силовыми реле (250VAC/2A), аналоговым выходом и промышленными протоколами связи.

Предложен новый датчик для определения концентрации углекислого газа

Концентрация углекислого газа в воздухе составляет около 400 частей на миллион. В районах, рядом с которыми расположены промышленные предприятия, норма содержания CO2 выше примерно в 1,5 раза — 600 ч/млн.  

Концентрация больше 800 ч/млн считается вредной для здоровья человека. Увеличение количества углекислого газа в воздухе не только влияет на самочувствие, но и приводит к глобальному потеплению. Поэтому в мире растет потребность в точных датчиках, которые смогут отслеживать концентрацию парниковых газов.

Сегодня для этого используют недисперсионную инфракрасную спектроскопию. Датчик состоит из инфракрасного источника, измерительной камеры, фильтра длины волны и инфракрасного детектора. Перед детектором установлен оптический фильтр, он поглощает весь свет, кроме определенной длины волны, которая может быть захвачена молекулами измеряемого газа. Когда газ попадает в камеру, его концентрация измеряется благодаря поглощению определенной длины волны в инфракрасном спектре.

Предлагаемый учеными датчик отличается от аналогов своим небольшим размером. На его оптическую подложку нанесены слои хрома, золота и кремния. Из кремния сделаны наноразмерные цилиндры, так называемые метаатомы. Расположенные в некотором порядке, они формируют поверхность метаматериала с уникальными свойствами, которых нет в природе. Верхний, функциональный слой датчика состоит из полимера полигексаметилена бигуанидина, который используется, например, как антисептик.

Механизм работы заключается в измерении длины волны отраженного света, который улавливается с помощью фотодетектора, а он используется для преобразования фотонов в ток. Когда газ CO2 попадает в камеру, он поглощается слоем полигексаметилен бигуанидина. После этого показатель преломления слоя уменьшается, а свет отражается под углом 45 градусов. Изменение показателя преломления слоя полигексаметилена, а также сдвиг длины волны отраженного света относительно исходного зависят от концентрации газа. Преимущество предлагаемого датчика заключается в том, что он не вызывает нежелательного изменения показателя преломления в слое полимера и не фиксирует уровень содержания других газов в воздухе — например, азота и водорода.  Кроме того, можно настраивать электромагнитные характеристики материала и получать определенные оптические свойства — например, изменить уровень поглощения света и таким образом обнаружить большие концентрации углекислого газа.

«Во время работы мы провели численное исследование и получили зависимость показателя преломления слоя полигексаметилена бигуанидина от концентрации газообразного CO2. Точность работы датчика мы подтвердили при помощи десяти повторяющихся циклов измерений. Мы каждый раз подавали 50 ч/млн углекислого газа на датчик, а также продували камеру азотом. Анализ показал, что датчик показывает концентрацию углекислого газа с погрешностью ± 20 ч/млн и не берет во внимание N2», — рассказал участник исследования, профессор кафедры технической кибернетики Самарского университета Николай Казанский.

METTLER TOLEDO Весы для лаборатории, производства и торговли

Измерительные приборы - это оборудование, используемое для точного определения различных параметров исследуемых объектов. Наша компания занимается ...

Измерительные приборы - это оборудование, используемое для точного определения различных параметров исследуемых объектов. Наша компания занимается производством и обслуживанием контрольно-измерительных приборов и весового оборудования для различных отраслей промышленности.

Предлагаем купить измерительные приборы для оптимизации технологических процессов, повышения производительности и снижения затрат. Точные инструменты позволят установить соответствие нормативным требованиям.

Мы осуществляем продажу измерительных приборов, предназначенных для исследовательской деятельности и научных разработок, производства продукции и контроля качества, логистики и розничной торговли. МЕТТЛЕР ТОЛЕДО предлагает следующие измерительные приборы для различных областей применения:

Лабораторное оборудование

Для научных и лабораторных исследований требуются высокоточные измерительные и аналитические приборы и системы. Они используются для взвешивания, анализа, дозирования, автоматизации химических процессов, измерения физических и химических свойств, концентрации газов, плотности, спектрального анализа веществ и рефрактометрии, химического синтеза, подготовки проб, реакционной калориметрии, анализа размеров и формы частиц. Специализированное программное обеспечение позволяет управлять процессами и получать наглядное отображение данных.

Лабораторное оборудование включают следующие системы:

Промышленное оборудование

Если вас интересуют промышленное измерительное оборудование, предлагаем купить подходящие системы для взвешивания, контроля продукции, решения логистических задач и транспортировки грузов. Используйте точные приборы для стандартного и сложного дозирования, взвешивания в сложных условиях и взрывоопасной среде. Обеспечьте точность результатов с помощью поверочных гирь и тестовых образцов. Подключение периферийных устройств к приборам позволит регистрировать результаты и параметры взвешивания. Программное обеспечение с понятным интерфейсом оптимизирует процессы посредством управления оборудованием с ПК.

Ассортимент промышленных контрольно-измерительных приборов и инструментов включает:

Весы для магазинов и оборудование для розничной торговли

В сфере розничной торговли продовольственными товарами необходимы измерительные приборы и оборудование для взвешивания и маркировки товаров. Используйте весы для решения типовых задач, печати чеков и быстрого взвешивания, разгружающего поток покупателей. В сложных ситуациях пригодятся специализированные весовые системы с нетребовательным обслуживанием и уходом. ПО и документация упростят настройку системы и обучение персонала.

Вниманию покупателей предлагаются следующее оборудование для торговли:

Как купить весы МЕТТЛЕР ТОЛЕДО?

Чтобы купить оборудование на нашем сайте, оформите запрос в режиме онлайн в соответствующем разделе. Уточните задачу, которая должна быть решена с помощью требуемого прибора. Укажите контактные данные: страну, город, адрес, телефон, e-mail, название предприятия. Заполненная форма направляется специалисту компании, который свяжется с вами для уточнения ключевых моментов.

Сеть представительств METTLER TOLEDO для обслуживания и сервисной поддержки распространена по всему миру. В России отдел продаж и сервиса расположен в Москве. Региональные представительства по продажам находятся также в Казани, Ростове-на-Дону, Самаре, Екатеринбурге, Красноярске, Уфе, Хабаровске, Новосибирске.

Отправьте отзыв, задайте вопрос специалисту, свяжитесь с конкретным отделом. Воспользуйтесь онлайн-формой обратной связи или позвоните по указанному телефону офиса в выбранном регионе. Консультанты ответят на каждое обращение и вышлют коммерческое предложение по индивидуальному запросу.


Определение и измерение цвета на примере датчиков цвета Avago Technologies - Компоненты и технологии

Человеческий глаз способен достаточно хорошо различать цвета (научные эксперименты показали, что люди могут различать до 10 миллионов оттенков, но мы просто не имеем достаточно слов для описания названий всех этих цветов), однако разные люди опишут один и тот же цвет иначе. Поэтому в промышленности и других областях человеческой деятельности требуется точное определение цвета и управление им и с помощью автоматических устройств.

Не так давно производителям, использующим оптоэлектронные датчики, было достаточно лишь сведений о яркости излучения. Сейчас требования к таким датчикам растут, поскольку необходима гораздо более точная информация о свете. Диапазон подобных устройств широк: от дорогих лабораторных спектрофотометров до экономичных (RGB — Red, Green, Blue) датчиков цвета, например семейство RGB-преобразователей света в напряжение, производимых Avago Technologies. Столь широкий диапазон типов датчиков стимулировал увеличение областей практического использования измерения цвета. Сегодня датчики цвета применяются для цветовых измерений, контроля и управления цветом в промышленной автоматике, бытовой технике, текстильной промышленности, светодиодной подсветке ЖК-дисплеев и телевизоров, измерения цвета в портативном медицинском оборудовании и диагностической аппаратуре и т. д.

Восприятие цвета

Прежде чем углубиться в теорию и дать описание того, как современные электронные приборы считывают и определяют цвет, полезно понять, как чувствуют и определяют цвет люди. Цвет — это результат взаимодействия между источником света, объектом и наблюдателем. Так, свет, падающий на объект, будет отражен или поглощен в зависимости от характеристик поверхности, коэффициентов отражения и пропускания. Например, красная бумага будет поглощать зеленую и синюю части спектра при отражении красной и поэтому для наблюдателя бумага будет красной. В случае излучения света самим объектом свет достигает человеческого глаза, обрабатывается его рецепторами и интерпретируется нервной системой и мозгом.

Человеческий глаз может обнаруживать спектр электромагнитного излучения приблизительно от 400 (фиолетовый цвет) до 700 нм (красный цвет) и может адаптироваться к изменяющимся вшироких пределах уровням освещенности и насыщенности цвета (отношение «чистый» цвет/белый цвет). Клетки человеческого глаза, способные обрабатывать свет в широком диапазоне уровня освещенности и обеспечивать быструю реакцию на изменение освещенности, называются «палочками» и не имеют способности определять цвет. Клетки, названные «колбочками», обеспечивают определение цвета с высокой разрешающей способностью. Имеются три набора колбочек с максимумом чувствительности в длинах волн, которые человеческий глаз может выделять: красный цвет (580 нм), зеленый (540 нм) и синий (450 нм). Свет с любой другой длиной волны в видимой части спектра будет стимулировать разное количество каждого из этих трех типов клеток с различной степенью, затем информация будет передана зрительным нервом и обработана мозгом.

На рис. 1а показан основной принцип определения цвета человеческим глазом. Имеются несколько типов приборов для измерения цвета, но сегодня чаще всего используют либо колориметрический, либо фотометрический методы измерения. Колориметрический метод предполагает измерение света от объекта с помощью датчика с тремя фильтрами (рис. 1б). Обычно спектральная чувствительность датчика оптимизирована так, чтобы она совпадала со спектральной чувствительностью человеческого глаза. Выходной сигнал дается в координатах цвета X, Y, Z Комиссии CIE (Commission International de I’Eclairage). При фотометрическом методе (рис. 1в) используется множество датчиков, определяющих цвет в большом количестве узких диапазонов. Затем компьютер вычисляет координаты цвета в каждом диапазоне и интегрирует полученные данные. Датчики цвета компании Avago (рис. 1г) — это датчики, использующие колориметрический принцип измерения, они состоят из фотодиодной матрицы, красного, зеленого и синего фильтров.

Рис. 1. Определение цвета: а) человеческим глазом; б) колориметром; в) спектрофотометром; г) RGB-датчиком цвета

Теория измерения цвета

Сегодня выпускаются три различных типа датчиков цвета: датчики, преобразующие свет в фототок, датчики, преобразующие свет в аналоговый сигнал, и датчики, преобразующие свет в цифровой сигнал.

Датчик цвета, преобразующий свет в аналоговое напряжение, обычно состоит из матрицы фотодиодов с цветными светофильтрами, интегрированной со схемой преобразования тока в напряжение. Такой RGB-датчик цвета использует колориметрический принцип измерения и состоит из фотодиодной матрицы, красного, зеленого и синего фильтров и трех усилителей с токовым входом, объединенных в одной монолитной КМОП-микросхеме. Без цветного светофильтра обычный кремниевый фотодиод реагирует на длины волн от ближнего ультрафиолета до ближнего ИК-диапазона с областью максимальной чувствительности между 800 и 950 нм. Красный, зеленый и синий цветные фильтры на пропускание формируют и оптимизируют спектральную чувствительность фотодиода. Должным образом разработанные фильтры позволяют получать спектральную чувствительность для отфильтрованной фотодиодной матрицы, подобную чувствительности человеческого глаза. RGB-фильтры разлагают падающий свет на красную, зеленую и синюю составляющие. Фотодиод соответствующего канала цвета превращает их в фототок. Затем три усилителя с токовым входом (по одному для каждой составляющей R, G и B) преобразуют фототок в напряжение. Вместе три аналоговых выхода несут информацию о цвете и силе света. Выходное напряжение на каждом из каналов (R, G, B) линейно увеличивается с ростом интенсивности света. Блок-схема типового датчика цвета от Avago Technologies приведена на рис. 2.

Рис. 2. Блок-схема типового датчика цвета Avago Technologies

Чаще всего используют один из двух методов измерения и определения цвета: на отражение и на пропускание.

При измерении на отражение датчик цвета определяет и измеряет цвет излучения, отраженного от поверхности или объекта. При этом как источник, так и датчик цвета расположены близко от отражающей поверхности. Свет, излучаемый источником света (лампа накаливания, флуоресцентная лампа, белый светодиод или калиброванный светодиодный модуль RGB) отражается от поверхности, затем определяется и измеряется датчиком цвета. Цвет излучения, отраженного от поверхности, зависит от цвета этой поверхности. Например, белый свет, падающий на красную поверхность, отражается как красный цвет. Отраженный красный свет попадает на датчик цвета, выдающего различные выходные напряжения по трем каналам R,G и B. Интерпретируя эти три напряжения, можно определить свет. Эти три выходных напряжения растут линейно с увеличением интенсивности отраженного света, поэтому такой датчик цвета может также измерять отражающую способность объекта или поверхности (рис. 3).

Рис. 3. Измерение цвета на отражение

При измерении на пропускание датчик цвета определяет и измеряет свет непосредственно от источника. Датчик цвета и источник света расположены «лицом к лицу». Фотодиодная линейка со светофильтрами преобразует падающий свет в фототок от соответствующего канала, который затем усиливается и преобразуется в аналоговое напряжение. Интерпретируя эти три напряжения, можно определить цвет. Выходные напряжения, так же как и в случае измерения на отражение, растут линейно с увеличением интенсивности отраженного света, поэтому такой датчик кроме цвета может измерить и полную интенсивность светового потока от источника света (рис. 4).

Рис. 4. Измерение цвета на пропускание

Измерение цвета на пропускание используется, например, для определения цвета прозрачных сред типа стекла, прозрачного пластика, жидкости или газа. В этом случае свет проходит сквозь прозрачную цветную среду и попадает на датчик цвета (рис. 5).

Рис. 5. Определения цвета прозрачных сред при измерении цвета на пропускание

Три аналоговых напряжения на выходе датчика цвета могут использоваться для контроля в аппаратуре управления. Эти напряжения могут также быть преобразованы в цифровой сигнал, который может анализировать DSP.

Кратко представим методы описания цвета и яркости излучения.

Матричный метод

Этот метод используют, если необходимо определить несколько цветов. Метод основан на матричном уравнении: CIE X, Y, Z представляет собой координаты цвета, RGB представляет собой цифровые значения датчика цвета. Матричные коэффициенты C00, C01, C02, C10, C11, C12, C20, C21 и C22 определяются на основе выходных сигналов эталонного датчика цвета. Как только эти матричные коэффициенты определены, значения X, Y, Z могут быть рассчитаны из RGB значений датчика цвета.

Табличный метод

Этот метод подходит для определения нескольких цветов одновременно. Для начала необходимо определиться, важна ли информация о яркости или нет. Сначала используется информация о яркости для каждого цвета с эталонного датчика, которая получена во время калибровки. Если информация о яркости не имеет значения, то для нахождения отношения между эталонным цветом, полученным во время калибровки, и определяемым цветом используется один отобранный цветной канал — как основание для всех наборов измерения (например, зеленый канал).

Для случая, когда яркость важна:

Для случая, когда яркость не важна:

  • (Ru , Gu , Bu) — неизвестные цвета.
  • (Rr , Gr , Br) — эталонные цвета.
  • для случая, когда яркость не важна, значение для одного канала датчика (например, зеленый канал) используется как знаменатель.

В настоящее время компанией Avago Technologies выпускается несколько датчиков различных типов (таблица), в числе последних — цифровой ADJD-S313-QR999 и аналоговый HDJD-S722-QR999, которые обеспечивают точную и надежную работу при достаточно невысокой цене.

Таблица. Датчики цвета различных типов, выпускаемые компанией Avago Technologies

Для аналогового датчика цвета HDJD-S722-QR999 нужен один источник питания напряжением 5 В. Интегральное исполнение и стандартное 5-вольтовое питание гарантируют недорогое и эффективное решение для измерения цвета. Микросхема выпускается в плоском квадратном корпусе QFN для поверхностного монтажа 5‚5‚1 мм с 160 выводами. Данные датчики цвета могут использоваться для цветовых измерений, контроля и управления цветом в промышленной автоматике, бытовой технике, текстильной промышленности, светодиодной подсветке ЖК-дисплеев и телевизоров, измерения цвета в портативном медицинском оборудовании и диагностической аппаратуре, а также в считывающих устройствах.

Цифровой датчик ADJD-S313-QR999 выполнен в 20-выводном корпусе QFN размером 5‚5‚0,75 мм. Датчик имеет RGB-фильтры и фотодиодную матрицу, АЦП и цифровое ядро для связи с микроконтроллером и для регулировки чувствительности. Он может напрямую взаимодействовать с микроконтроллером без каких-либо дополнительных компонентов. Это обеспечивает более простое согласование устройств. Интегрированный АЦП позволяет избавиться и от нежелательных шумов, связанных с предварительной обработкой аналогового сигнала. Встроенные RGB-фильтры разработаны на основе матрицы фотодиодов с равномерным распределением элементов. Однородное распределение RGB-фильтров и фотодиодных матриц уменьшает влияние градиента освещенности, связанное с ошибками оптических измерений и неровностями используемых поверхностей. Датчик работает от источника питания с напряжением 2,6 В, обеспечивая значительно более низкое энергопотребление. ADJD-S313-QR999 может использоваться в широком динамическом диапазоне уровня освещенности и идеально подходит для применений в устройствах, которые требуют высокой степени интеграции, малых размеров и пониженного энергопотребления. Имея широкий диапазон чувствительности, ADJD-S313-QR999 может использоваться для решения большого спектра задач с различными уровнями освещенности просто за счет регулировки коэффициента усиления. Регулировка чувствительности выполнена с помощью последовательного интерфейса и может быть оптимизирована индивидуально для каждого канала цветности. Например, датчик ADJD-S313-QR999 может использоваться вместе с белым светодиодом для измерения цвета отраженного излучения. К дополнительным возможностям прибора относится спящий режим, позволяющий минимизировать энергопотребление. Рабочий температурный диапазон прибора — от 0 до +70 °С.

Для эффективной обработки информации с датчиков цвета фирма Avago Technologies производит контроллеры цвета, например HDJD-J822. Система управления уровнем освещенности и цветом (ICM) с обратной связью способна компенсировать различие скорости деградации RGB-светодиодов и поддерживать точный цвет. Система обратной связи управления уровнем освещенности и цветом состоит из трех компонентов: датчика цвета, RGB-контроллера и светодиодов.

Avago Technologies предлагает датчики цвета для следующих возможных сегментов рынка: автомобильный рынок (навигационные панели, освещение настроения, освещение приборной панели), рынок освещения (архитектурное освещение, декоративное освещение и дисплеи, внутреннее освещение, освещение жилых помещений), промышленный рынок (упаковка, маркировка и идентификация товаров, косметика — сегрегация продукта и качество цвета, текстильная промышленность — обнаружение загрязнения пряжи, цвет ткани, печатная промышленность — пигментация и цвет краски), медицинский рынок (измерение глюкозы, холестерина и кетона в крови), рынок бытовой электроники (портативный датчик цвета, датчик цвета для тканей в стиральных машинах, игровое оборудование).

Пример 1. Декоративное освещение и освещение жилых помещений (рис. 6)

Рис. 6. Система управления цветом с обратной связью с использованием датчиков цвета и контроллера цвета HDJD-J822-SCR00 от Avago Technologies

Датчик цвета используется, чтобы измерять интенсивность светодиода через некоторый промежуток времени (интенсивность светодиодов изменяется со временем) и предоставить обратную связь для управления цветом данного источника света. Датчик может использоваться вместе с контроллером цвета от Avago (HDJD-J822-SCR00) в системах управления цветом с обратной связью.

Пример 2. Обнаружение загрязнения пряжи в текстильной промышленности (рис. 7)

Рис. 7. Обнаружение загрязнения пряжи в текстильной промышленности с использованием датчиков цвета

Датчик цвета установлен в поточной линии передвижения пряжи и обнаруживает присутствие загрязнения за счет изменения цвета пряжи. Когда загрязнение обнаружено, система автоматически останавливает линию, что позволяет сократить вероятность человеческой ошибки и улучшает точность и эффективность промывки пряжи.

Пример 3. Химический анализжидкостной хроматографический химический анализатор (рис. 8)

Рис. 8. Отслеживание стадии химической реакции по цвету

Четыре датчика цвета помещены вдоль зоны химической реакции, чтобы отслеживать стадию реакции по цвету.

Определение датчика по Merriam-Webster

сенсор | \ ˈSen-ˌsȯr , ˈSen (t) -sər \

1 : устройство, которое реагирует на физический стимул (например, тепло, свет, звук, давление, магнетизм или определенное движение) и передает результирующий импульс (например, для измерения или управления элементом управления).

Что такое датчик? Различные типы датчиков, приложения

Мы живем в мире датчиков. Вы можете найти различные типы датчиков в наших домах, офисах, автомобилях и т. Д., Которые облегчают нашу жизнь, включая свет, обнаруживая наше присутствие, регулируя температуру в помещении, обнаруживая дым или огонь, готовя нам вкусный кофе, открывая двери гаража. как только наша машина подъезжает к двери и многие другие задачи.

Все эти и многие другие задачи автоматизации возможны благодаря датчикам. Прежде чем перейти к деталям того, что такое датчик, каковы различные типы датчиков и применения этих различных типов датчиков, мы сначала рассмотрим простой пример автоматизированной системы, которая возможна благодаря датчикам ( а также многие другие компоненты).

Применение датчиков в реальном времени

В качестве примера мы говорим о системе автопилота в самолетах. Почти все гражданские и военные самолеты имеют функцию автоматического управления полетом или иногда называются автопилотом.

Автоматическая система управления полетом состоит из нескольких датчиков для различных задач, таких как контроль скорости, мониторинг высоты, отслеживание положения, состояние дверей, обнаружение препятствий, уровень топлива, маневрирование и многое другое. Компьютер берет данные со всех этих датчиков и обрабатывает их, сравнивая с заранее заданными значениями.

Затем компьютер выдает управляющие сигналы для различных частей, таких как двигатели, закрылки, рули направления, двигатели и т. Д., Которые помогают обеспечить плавный полет. Комбинация датчиков, компьютеров и механики позволяет управлять самолетом в режиме автопилота.

Все параметры, т. Е. Датчики (которые передают данные в компьютеры), компьютеры (мозг системы) и механика (выходные данные системы, такие как двигатели и двигатели), одинаково важны для построения успешной автоматизированной системы. .

Это чрезвычайно упрощенная версия системы управления полетом. Фактически, существуют сотни индивидуальных систем управления, которые решают уникальные задачи для безопасного и плавного путешествия.

Но в этом руководстве мы сконцентрируемся на сенсорной части системы и рассмотрим различные концепции, связанные с сенсорами (например, типы, характеристики, классификация и т. Д.).

Что такое датчик?

Существует множество определений того, что такое датчик, но я хотел бы определить датчик как устройство ввода, которое обеспечивает выход (сигнал) по отношению к определенной физической величине (входу).

Термин «устройство ввода» в определении датчика означает, что он является частью более крупной системы, которая обеспечивает ввод в основную систему управления (например, процессор или микроконтроллер).

Еще одно уникальное определение датчика: это устройство, которое преобразует сигналы из одной энергетической области в электрическую. Определение датчика можно лучше понять, если мы рассмотрим пример.

Простейшим примером датчика является LDR или светозависимый резистор.Это устройство, сопротивление которого зависит от интенсивности света, которому оно подвергается. Когда свет, падающий на LDR, больше, его сопротивление становится очень меньше, а когда света меньше, ну, сопротивление LDR становится очень высоким.

Мы можем подключить этот LDR к делителю напряжения (вместе с другим резистором) и проверить падение напряжения на LDR. Это напряжение можно откалибровать по количеству света, падающего на LDR. Следовательно, датчик освещенности.

Теперь, когда мы узнали, что такое датчик, мы продолжим классификацию датчиков.

Классификация датчиков

Существует несколько классификаций датчиков, составленных разными авторами и экспертами. Некоторые из них очень простые, а некоторые очень сложные. Следующая классификация датчиков может уже использоваться специалистом в данной области, но это очень простая классификация датчиков.

В первой классификации датчиков они делятся на активные и пассивные. Активные датчики - это датчики, которым требуется внешний сигнал возбуждения или сигнал мощности.

Пассивные датчики

, с другой стороны, не требуют внешнего сигнала питания и напрямую генерируют выходной сигнал.

Другой тип классификации основан на средствах обнаружения, используемых в датчике. Некоторые из средств обнаружения: электрические, биологические, химические, радиоактивные и т. Д.

Следующая классификация основана на явлении преобразования, то есть на входе и выходе. Некоторые из распространенных явлений преобразования: фотоэлектрические, термоэлектрические, электрохимические, электромагнитные, термооптические и т. Д.

Окончательная классификация датчиков - аналоговые и цифровые датчики. Аналоговые датчики производят аналоговый выход, то есть непрерывный выходной сигнал (обычно напряжение, но иногда и другие величины, такие как сопротивление и т. Д.) Относительно измеряемой величины.

Цифровые датчики

, в отличие от аналоговых датчиков, работают с дискретными или цифровыми данными. Данные в цифровых датчиках, которые используются для преобразования и передачи, имеют цифровой характер.

Различные типы датчиков

Ниже приводится список различных типов датчиков, которые обычно используются в различных приложениях.Все эти датчики используются для измерения одного из физических свойств, таких как температура, сопротивление, емкость, проводимость, теплопередача и т. Д.

  1. Датчик температуры
  2. Датчик приближения
  3. Акселерометр
  4. ИК-датчик (инфракрасный датчик)
  5. Датчик давления
  6. Датчик освещенности
  7. Ультразвуковой датчик
  8. Датчик дыма, газа и алкоголя
  9. Датчик касания
  10. Датчик цвета
  11. Датчик влажности
  12. Датчик положения
  13. Магнитный датчик (датчик Холла)
  14. Микрофон (датчик звука)
  15. Наклон Датчик
  16. Датчик расхода и уровня
  17. Датчик PIR
  18. Датчик касания
  19. Датчик деформации и веса

Мы кратко рассмотрим некоторые из вышеупомянутых датчиков.Дополнительная информация о датчиках будет добавлена ​​позже. Список проектов, использующих вышеуказанные датчики, приведен в конце страницы.

Датчик температуры

Одним из самых распространенных и популярных датчиков является датчик температуры. Датчик температуры, как следует из названия, определяет температуру, то есть измеряет ее изменения.

Существуют различные типы датчиков температуры, такие как микросхемы датчиков температуры (например, LM35, DS18B20), термисторы, термопары, резистивные датчики температуры (RTD) и т. Д.

Датчики температуры могут быть аналоговыми или цифровыми. В аналоговом датчике температуры изменения температуры соответствуют изменению его физических свойств, таких как сопротивление или напряжение. LM35 - классический аналоговый датчик температуры.

Цифровой датчик температуры на выходе представляет собой дискретное цифровое значение (обычно это некоторые числовые данные после преобразования аналогового значения в цифровое значение). DS18B20 - это простой цифровой датчик температуры.

Датчики температуры используются везде, например, в компьютерах, мобильных телефонах, автомобилях, системах кондиционирования воздуха, в промышленности и т. Д.

В этом проекте реализован простой проект с использованием LM35 (датчик температуры по шкале Цельсия): СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОЙ.

Датчики приближения

Датчик приближения - это датчик бесконтактного типа, который определяет присутствие объекта. Датчики приближения могут быть реализованы с использованием различных методов, таких как оптические (например, инфракрасные или лазерные), звуковые (ультразвуковые), магнитные (эффект Холла), емкостные и т. Д.

Некоторые из применений датчиков приближения - мобильные телефоны, автомобили (парковка Датчики), промышленность (выравнивание объектов), приближение к земле в самолетах и ​​т. Д.

Датчик приближения при парковке задним ходом реализован в этом проекте: ЦЕПЬ ДАТЧИКА ЗАДНЕЙ ПАРКОВКИ.

Инфракрасный датчик (ИК-датчик)

Инфракрасный датчик или инфракрасный датчик - это датчик на основе света, который используется в различных приложениях, таких как обнаружение приближения и объектов. ИК-датчики используются в качестве датчиков приближения практически во всех мобильных телефонах.

Существует два типа инфракрасных или инфракрасных датчиков: пропускающий и отражающий. В ИК-датчике пропускающего типа ИК-передатчик (обычно ИК-светодиод) и ИК-детектор (обычно фотодиод) расположены лицом друг к другу, так что, когда объект проходит между ними, датчик обнаруживает объект.

Другой тип ИК-датчика - ИК-датчик отражающего типа. При этом передатчик и детектор располагаются рядом друг с другом лицом к объекту. Когда объект приближается к датчику, инфракрасный свет от ИК-передатчика отражается от объекта и обнаруживается ИК-приемником, и, таким образом, датчик обнаруживает объект.

Различные приложения, в которых реализован ИК-датчик: мобильные телефоны, роботы, промышленная сборка, автомобили и т. Д.

Небольшой проект, в котором ИК-датчики используются для включения уличных фонарей: УЛИЧНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИК-ДАТЧИКОВ.

Ультразвуковой датчик

Ультразвуковой датчик - это устройство бесконтактного типа, которое можно использовать для измерения расстояния, а также скорости объекта. Ультразвуковой датчик работает на основе свойств звуковых волн с частотой выше, чем у человеческого слышимого диапазона.

Используя время пролета звуковой волны, ультразвуковой датчик может измерить расстояние до объекта (аналогично SONAR). Свойство звуковой волны Доплеровский сдвиг используется для измерения скорости объекта.

Дальномер на базе Arduino - это простой проект с использованием ультразвукового датчика: ПОРТАТИВНЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИАМЕТР.

Датчик освещенности

Датчики освещенности, также известные как фотодатчики, являются одними из важных датчиков. Простой датчик освещенности, доступный сегодня, - это светозависимый резистор или LDR. Свойство LDR заключается в том, что его сопротивление обратно пропорционально интенсивности окружающего света, то есть, когда интенсивность света увеличивается, его сопротивление уменьшается, и наоборот.

Используя схему LDR, мы можем откалибровать изменения ее сопротивления для измерения интенсивности света. Есть еще два световых датчика (или фотодатчика), которые часто используются в сложных электронных системах. Это фотодиоды и фототранзисторы. Все это аналоговые датчики.

Существуют также цифровые датчики освещенности, такие как Bh2750, TSL2561 и т. Д., Которые могут рассчитывать интенсивность света и предоставлять значение цифрового эквивалента.

Ознакомьтесь с этим простым проектом светодетектора, использующего LDR.

Датчики дыма и газа

Одним из очень полезных датчиков в приложениях, связанных с безопасностью, являются датчики дыма и газа. Практически все офисы и производственные предприятия оснащены несколькими детекторами дыма, которые обнаруживают дым (возникший в результате пожара) и подают сигнал тревоги.

Датчики газа чаще используются в лабораториях, на больших кухнях и в промышленности. Они могут обнаруживать различные газы, такие как LPG, пропан, бутан, метан (Ch5) и т. Д.

В настоящее время датчики дыма (которые часто могут обнаруживать дым, а также газ) также устанавливаются в большинстве домов в качестве безопасности. мера.

Датчики серии «MQ» представляют собой набор дешевых датчиков для обнаружения CO, CO2, Ch5, алкоголя, пропана, бутана, сжиженного нефтяного газа и т. Д. Вы можете использовать эти датчики для создания собственного приложения для датчиков дыма.

Проверьте эту ЦЕПЬ СИГНАЛИЗАЦИИ ДЫМОВОГО ДЕТЕКТОРА без использования Arduino.

Датчик алкоголя

Как следует из названия, датчик алкоголя обнаруживает алкоголь. Обычно в алкотестерах используются датчики алкоголя, которые определяют, пьян человек или нет. Сотрудники правоохранительных органов используют алкотестеры, чтобы ловить пьяных за рулем.

Простое руководство о том, КАК СДЕЛАТЬ КОНТУР АЛКОГОЛЬНОГО ДЫХАТЕЛЬНОГО АППАРАТА?

Сенсор касания

Мы не придаем большого значения сенсорным датчикам, но они стали неотъемлемой частью нашей жизни. Знаете вы или нет, но все устройства с сенсорным экраном (мобильные телефоны, планшеты, ноутбуки и т. Д.) Имеют сенсорные датчики. Еще одно распространенное применение сенсорного датчика - трекпады в наших ноутбуках.

Датчики касания, как следует из названия, обнаруживают прикосновение пальца или стилуса.Часто сенсорные датчики делятся на резистивные и емкостные. Почти все современные сенсорные датчики относятся к емкостным типам, поскольку они более точны и имеют лучшее соотношение сигнал / шум.

Если вы хотите создать приложение с сенсорным датчиком, тогда доступны недорогие модули, и, используя эти сенсорные датчики, вы можете построить ЦЕПЬ СЕНСОРНОГО ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ ДИММЕРА, ИСПОЛЬЗУЯ ARDUINO.

Датчик цвета

Датчик цвета - это полезное устройство для создания приложений определения цвета в области обработки изображений, идентификации цвета, отслеживания промышленных объектов и т. Д.TCS3200 - это простой датчик цвета, который может определять любой цвет и выводить прямоугольную волну, пропорциональную длине волны обнаруженного цвета.

Если вы заинтересованы в создании приложения датчика цвета, ознакомьтесь с этим проектом ДЕТЕКТОРА ЦВЕТА НА ОСНОВЕ ARDUINO.

Датчик влажности

Если вы видите «Системы мониторинга погоды», они часто предоставляют данные о температуре и влажности. Таким образом, измерение влажности является важной задачей во многих приложениях, и датчики влажности помогают нам в этом.

Часто все датчики влажности измеряют относительную влажность (отношение содержания воды в воздухе к максимальной способности воздуха удерживать воду). Поскольку относительная влажность зависит от температуры воздуха, почти все датчики влажности также могут измерять температуру.

Датчики влажности подразделяются на емкостные, резистивные и теплопроводные. DHT11 и DHT22 - два наиболее часто используемых датчика влажности в сообществе DIY (первый является резистивным типом, а второй - емкостным).

Ознакомьтесь с этим руководством с ДАТЧИКОМ ВЛАЖНОСТИ DHT11 НА ARDUINO.

Датчик наклона

Датчики наклона, часто используемые для определения наклона или ориентации, являются одними из самых простых и недорогих датчиков. Ранее датчики наклона состояли из ртути (и поэтому их иногда называют ртутными переключателями), но большинство современных датчиков наклона содержат роликовый шарик.

Здесь реализован простой переключатель заголовка на базе Arduino с использованием датчика наклона. КАК СДЕЛАТЬ ДАТЧИК НАКЛОНА С ARDUINO?

В этой статье мы узнали о том, что такое датчик, какова классификация датчиков и различные типы датчиков, а также их практическое применение.В будущем я дополню эту статью дополнительными датчиками и их приложениями.

Что такое датчик? | FierceElectronics

Датчики - неотъемлемая часть современного жилья. Если вы читаете эту статью на компьютере, скорее всего, вы используете мышь с оптическим датчиком. Если вы используете смартфон, вы используете сенсорные датчики каждый раз, когда касаетесь экрана. Но что такое датчик?

Датчик - это устройство, которое измеряет физический ввод из окружающей среды и преобразует его в данные, которые могут интерпретироваться человеком или машиной.Большинство датчиков являются электронными (данные преобразуются в электронные данные), но некоторые из них более простые, например стеклянный термометр, который представляет визуальные данные. Люди используют датчики для измерения температуры, измерения расстояния, обнаружения дыма, регулирования давления и множества других целей.

Есть два типа электронных датчиков: аналоговые и цифровые. Аналоговые датчики преобразуют физические данные в аналоговый сигнал. Аналоговые датчики намного точнее цифровых датчиков, которые ограничены конечным набором возможных значений.Ниже приведена диаграмма, показывающая разницу между аналоговыми и цифровыми сигналами:

Поскольку аналоговые сигналы являются непрерывными, они могут учитывать малейшие изменения физических переменных (например, температуры или давления). Цифровые сигналы, следуя общей тенденции изменения, ограничиваются фиксированными данными (единицами и нулями).

Существует множество типов датчиков. Только в среднем автомобиле есть десятки различных типов датчиков.Датчики давления в шинах показывают, спущена ли шина или требуется больше воздуха. Беспилотные автомобили, такие как Tesla, оснащены ультразвуковыми датчиками, которые измеряют расстояние между транспортным средством и другими объектами в окружающей среде с помощью звуковых волн. В системах домашней безопасности используются датчики движения, которые обнаруживают движение в первую очередь более крупных объектов. Наиболее часто используемый датчик движения для домашнего наблюдения называется пассивной инфракрасной системой (PIR), которая обнаруживает инфракрасное излучение в окружающей среде датчика.

Сенсорная технология также часто используется в медицинских устройствах. Входные датчики, такие как мио-электроды, используются в протезной технике. Мио-электроды обнаруживают электрический сигнал от мышечных сокращений пациента. Датчики сердцебиения отслеживают и определяют пульс пациента, а термометры измеряют температуру.

Будущее сенсорной техники

По мере развития технологий использование датчиков будет расширяться во всех аспектах нашей жизни.Инженеры и ученые всего мира будут использовать датчики для улучшения транспортных систем, медицинских процедур, нанотехнологий, мобильных устройств, виртуальной и дополненной реальности и даже искусственного интеллекта (ИИ).

Другие источники:

https://www.engineersgarage.com/articles/sensors

https://www.electronicshub.org/different-types-sensors/

ДАТЧИК

Английский Определение и значение

Устройство, которое обнаруживает или измеряет физическое свойство и регистрирует, указывает на него или иным образом реагирует на него.

«Чтобы обеспечить большую реакцию и более надежное управление, инженеры использовали электронные датчики для контроля каждого колеса»

Дополнительные примеры предложений

  • «Датчики измеряют реакцию различных частей вашего мозга на шумы».
  • «Они используют инфракрасные датчики для обнаружения лестниц в вашем доме и держаться подальше от них»
  • «Датчики корабля обнаруживают входящие угрозы, которые затем анализируются и оцениваются системой управления.«
  • « В аэропорту Далласа светом управляют датчики, измеряющие солнечный свет. »
  • « Есть даже крошечные датчики, которые могут обнаруживать присутствие бронзы и танков. »
  • , - Натали взглянула на вокруг нее, зная, что звуковые и визуальные датчики теперь записывают ее слова и действия ».
  • « Датчики морского дна обнаруживают аномальные волновые движения и передают информацию ученым ».
  • « Они также будут носить крошечные датчики для измерения их движения в течение дня.'
  • ' Потолочные динамики перекачивают музыку в каждую комнату, а специальные датчики могут обнаруживать утечки воды. '
  • ' Это генерирует заряд батареи для лампы и есть датчик освещенности, чтобы определить, достаточно ли темно для включения вкл. »
  • « Когда они открыли датчик, обнаруживший пожар, они не обнаружили ничего более зловещего, чем мертвую муху ».
  • « Каждое из пяти устройств имеет датчик движения, который срабатывает с громким голос, когда люди проходят мимо.«
  • » Затем они измерили возбуждение мужчин с помощью датчика, который отслеживал припухлость полового члена. «
  • « Я безрезультатно заменил датчики электронного блока управления, блок предохранителей и реле ».
  • «Таксисты могут заплатить за электронный датчик, который заставит его упасть при приближении».
  • «Наконец, исследователи разработали новые высокочувствительные датчики давления.»
  • «Другими словами, электронный запах. Датчик может обнаруживать присутствие бактерий в образце мочи или других биологических жидкостей.«
  • « Меня заверили, что датчик или датчик температуры не неисправен. »
  • « Тип ротора определяется в ответ на выходной сигнал датчика. »
  • «Рама состоит из массивов инфракрасных лучей и датчиков, которые определяют движение и отслеживают его».

Определение датчика температуры

По определению, датчик температуры - это электронное устройство, используемое для получения точных показаний измерения температуры.

Датчики температуры доступны в различных «типах». В нашем портфеле продуктов есть широкий выбор. Каждый тип использует различную технику измерения, чтобы дать свой результат.

Датчики температуры повсюду вокруг нас, многие устройства, с которыми мы сталкиваемся каждый день, содержат датчик температуры, чтобы гарантировать, что они не перегреваются, например, мобильные телефоны, компьютеры, фены и т. Д.

Датчики температуры

также используются для мониторинга атмосферы, например, температуры в салоне самолета, температуры отдельных капсул на «Лондонском глазу» и температуры в доме.

Определение различных датчиков температуры

В нашем портфолио имеется множество различных типов датчиков температуры.

Термисторы - это небольшие и высокочувствительные устройства. У них есть чувствительный шарик, который может быть покрыт стеклом или эпоксидной смолой, который используется для определения изменения температуры путем измерения электрического сопротивления.

Термисторы

известны своим быстрым временем отклика. Они очень надежны и хорошо подходят для приложений с меньшими диапазонами температур.Они могут быть NTC (отрицательный температурный коэффициент) или PTC (положительный температурный коэффициент).

Датчики

RTD - еще одно небольшое и чувствительное устройство для измерения температуры. Как и термисторы, они также определяют температуру, измеряя изменения электрического сопротивления. Их можно обозначить как Pt100 или Pt1000, где Pt относится к химическому элементу, а числовой ссылкой является омическое значение датчика при 0 ° C.

Датчики

RTD известны своей долговременной стабильностью и высокой точностью.

Температурные датчики

от Variohm можно полностью настраивать, и мы также предлагаем стандартный ассортимент. Датчик температуры состоит из чувствительного элемента, термистора или RTD, и клеммной головки или корпуса. Выбранный корпус изменит тип подключения самого датчика температуры.

Мы разрабатываем и производим датчики температуры на нашем предприятии в Нортгемптоншире, поэтому свяжитесь с нами, чтобы получить полностью индивидуальное решение.

Термопары - это универсальные датчики температуры.Они содержат два разных металла и измеряют температуру, контролируя электрическое напряжение на них. Каждый тип термопары имеет различный температурный диапазон в зависимости от металлов, которые она содержит.

Термопары

используются в приложениях с очень высокими температурами. Они являются хорошим решением для более высоких температур; однако они, как правило, становятся менее точными со временем, тогда как другие датчики температуры будут более надежными в течение более длительных периодов времени.

Датчики температуры прочие

Помимо датчиков температуры, в нашем портфолио также:

Датчик температуры использует

Датчики температуры используются во многих отраслях промышленности, например:

  • ОВК
  • Автоспорт
  • Транзит
  • Сельскохозяйственная техника
  • Теплообменники
  • Белые товары
  • Электроэнергетика и коммунальные услуги
  • Применение в автомобильной промышленности
  • Промышленный процесс
  • Лаборатория и испытания
  • Применение в медицине
  • Возобновляемая энергия

Датчики температуры от Variohm

Все наши датчики температуры доступны для просмотра на нашем веб-сайте.

У нас есть полный ассортимент датчиков температуры, который подходит для любого применения в любой отрасли. Для получения дополнительной информации о любом из наших продуктов свяжитесь с нами.

Определения | NIST

Домашняя страница IEEE 1451

Что такое 1451?


Рабочие группы IEEE 1451


Конференции и семинары


Документы


Сайты датчиков Plug & Play

Контактное лицо:
Кан Ли

Общая информация:
301 975 6604 Телефон
301 975 6604

100 Bureau Drive,
M / S 8220
Gaithersburg, MD 20899-8220

Определения

Что такое датчик?

Датчик - это преобразователь, который преобразует физические, биологические или химические параметры в электрический сигнал, например датчик температуры, давления, расхода или вибрации.Датчики также измеряют некоторые физические параметры и возвращают цифровые данные, представляющие этот параметр, в NCAP.

Датчик также может описывать себя в сети, что упрощает автоматическую настройку системы. Это достигается за счет использования TED. TED могут быть загружены в систему при включении питания или по запросу. Он также служит документацией.

Какие типы датчиков определены в IEEE 1451.2?


  • Датчик: берет новую выборку с каждым триггером.
  • Буферизованный датчик: ведет себя как датчик, но делает данные, полученные при предыдущем запуске, доступными для немедленного считывания.
  • Датчик последовательности данных: регистрирует последовательность измерений без пропуска образца.
  • Датчик последовательности буферизованных данных: сохраняет самые последние показания в своем буфере, так что они всегда доступны для чтения сразу после запуска.
  • Датчик последовательности событий: активируется триггером и отвечает сигналом подтверждения при обнаружении события.

Что такое привод?

Привод - это преобразователь, который принимает сигнал и преобразует его в физическое действие. Другими словами, исполнительный механизм вызывает действие, связанное с данными, которые были отправлены ему через NCAP. Данные, записанные в привод, хранятся во входном регистре до тех пор, пока не будет получен триггер. Привод также может описывать себя в сети, что упрощает автоматическую настройку системы. Это достигается с помощью TEDS. TEDS можно загрузить в систему при включении питания или по запросу.Он также служит документацией.

Что такое ЦАП?

DAC означает цифро-аналоговый преобразователь. Это электронная схема, которая вводит цифровое значение и выводит пропорциональный аналоговый сигнал.

Что такое АЦП?

ADC означает аналого-цифровой преобразователь. Это электронная схема, которая принимает аналоговый входной сигнал и выдает пропорциональный цифровой сигнал. Для IEEE 1451.2 встроенная схема аналого-цифрового преобразования преобразует аналоговые уровни напряжения преобразователей в цифровое представление, используемое узловыми приложениями.

Что такое DI?

D I означает цифровой вход. DI используется для ввода сигналов в двоичном состоянии (низкое или "нулевое" состояние и высокое или "единичное" состояние) путем обнаружения замыкания переключателя или обрыва светового луча. Например, для положительной логики вход с нулевым напряжением эквивалентен входу низкого напряжения, а вход с напряжением 5 вольт эквивалентен входу высокого напряжения.

Что такое делать?

Цифровой выход (DO) используется для вывода сигналов двоичного состояния (низкое или «нулевое» и высокое или «единичное» состояние) для приведения в действие таких устройств, как реле и соленоиды.

Что такое адресная логика?

Логика адреса - это символ или группа символов, которые идентифицируют регистр, определенную часть хранилища или какой-либо другой источник данных назначения. IEEE 1451.2 использует функциональные адреса и адреса каналов для управления потоком данных и информации о конфигурации между NCAP и STIM. Например, логика адресации может быть реализована с помощью дискретной схемы, ASIC (специализированная интегральная схема) или микропроцессора.

Что такое датчик? - Определение Techslang

Датчик - это электронное устройство, которое измеряет и контролирует условия окружающей среды. Данные, записанные этими устройствами, обычно собираются компьютером, который затем использует эту информацию для принятия мер. Датчики измеряют физические характеристики, такие как скорость, и встроены во многие устройства, которые вы используете регулярно.

Например, вы можете оборудовать морозильную камеру датчиком, связанным с ее контроллером термостата.Когда устройство определяет, что температура в морозильной камере превышает допустимый предел, оно может вызвать срабатывание термостата и понизить температуру до тех пор, пока морозильная камера снова не станет достаточно холодной.

Другие интересные термины…

Подробнее о «датчике»

Сенсорные технологии существуют с середины 1940-х годов, когда Самуэль Баньо изобрел ультразвуковой сигнализатор. Устройство посылало волны по комнате, и когда что-то прерывает эти волны, срабатывает сигнализация.Баньо смог изобрести это устройство, используя свои знания в области радиолокационных технологий, которые в основном использовались во Второй мировой войне. Во время войны радары обнаруживали самолеты и подводные силы противника.

В различных системах сигнализации использовалась ультразвуковая технология до появления инфракрасных датчиков движения в 1980-х годах. Эти устройства использовали датчики движения для обнаружения движения человека или объекта. Эти движения нарушают нормальное состояние датчика, тем самым вызывая электронный сигнал.

Применение датчиков

Сегодня датчики находят несколько применений в системах автоматического освещения, видеоиграх, системах безопасности и даже в сотовых телефонах. Давайте рассмотрим эти варианты использования более подробно ниже.

1. Автоматизированные системы освещения

В автоматизированных системах освещения обычно используются датчики движения для автоматического затемнения или выключения света, когда люди покидают комнату. Некоторые из них также активируются прикосновением или звуком, когда человек готов ко сну.В таких случаях внутреннее освещение выключается, а внешнее автоматически включается.

2. Видеоигры

Контроллеры видеоигр и игры, как правило, сегодня имеют встроенные датчики движения. Контроллеры для видеоигр, которые могут отслеживать ориентацию и ускорение игрока, стали известны в 2006 году с появлением пульта дистанционного управления Nintendo Wii Remote Controller. Однако датчики движения используются в аркадных играх с 1990-х годов. В аркадной игре «Hang-On» был мотоцикл, на котором игрок мог ездить и двигаться своим телом.

3. Системы безопасности

Безопасность дома никогда не была прежней с момента использования датчиков. В современных системах безопасности есть датчики движения, которые срабатывают при обнаружении злоумышленника. В идеале вы включаете эти системы, когда выходите из дома, чтобы они могли поймать потенциальных злоумышленников при движении. Некоторые из них могут быть запрограммированы на активацию камер видеонаблюдения при обнаружении движения.

Помимо обнаружения злоумышленников в вашем доме, датчики движения также могут облегчить вашу повседневную жизнь.Вы можете использовать его для:

  • Наблюдать за своими детьми, даже когда они не в одной комнате
  • Отслеживать движения ваших питомцев, чтобы они не заходили в определенные места вашего дома
  • Автоматически звонить в дверной звонок, когда человек около входной двери
5. Сотовые телефоны

Большинство современных мобильных телефонов автоматически меняют ориентацию экрана при движении. Это технология датчиков движения в действии. Мобильные устройства используют датчики, когда вы играете в игры, используя движения телефона для управления персонажами или игровыми элементами.

Классификация датчиков

Датчики бывают различных типов, в том числе:

  • Активные датчики: Также называемые «параметрические датчики» требуют для работы внешнего источника питания. Примеры включают глобальную систему позиционирования (GPS) и радарные датчики.
  • Пассивные датчики: Также известные как «самогенерируемые датчики», они генерируют собственный электрический сигнал и не требуют внешнего источника питания. Примеры включают датчики теплового и электрического поля и металлодетекторы.
  • Контактные датчики: Требуют физического контакта со своим раздражителем. Примеры включают датчики температуры и тензодатчики.
  • Бесконтактные датчики: Не требуют физического контакта, включая оптические и магнитные датчики и инфракрасные термометры.
  • Абсолютные датчики: Получили свое название, предоставляя абсолютные показания их стимулов. Примером может служить термистор, который всегда измеряет точные или абсолютные показания температуры.
  • Относительные датчики: Обеспечивают фиксированные или переменные измерения, такие как термопара, которая измеряет разницу температур, а не фактическую температуру.
  • Аналоговые датчики: Выдают непрерывные аналоговые выходные сигналы, пропорциональные измерениям. Примеры включают акселерометры, датчики давления, световые и звуковые датчики.
  • Цифровые датчики: Также называются «электронные или электрохимические датчики», они преобразуют передачу данных в цифровом виде.Примеры включают цифровые акселерометры и датчики давления и температуры.
  • Разные датчики: Сюда относятся все остальные датчики, не подпадающие ни под одну из категорий. К ним относятся электрические, биологические, химические, радиоактивные и другие датчики.

-

Сенсорная технология прошла долгий путь с тех пор, как Bagno создал первую в мире ультразвуковую сигнализацию. Сегодня сенсорные приложения делают нашу повседневную жизнь лучше. Даже такие тривиальные и обычные предметы, как наши мобильные устройства, используют датчики.

Больше от Techslang .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *