Виды параметрических датчиков: Классификация датчиков и особенности их использования в мехатронных системах :: Электроника для всех

Содержание

Параметрические датчики — Студопедия

Датчики — их назначение, принцип действия.

Датчик — первичный преобразователь контролируемой или регулируемой величины в выходной сигнал, удобный для дистанционной передачи и дальнейшего использования.

Это элемент:

— измерительного,

— сигнального,

— регулирующего

— управляющего устройств, преобразующий контролируемую величину (температуру, давление, частоту, силу света, электрическое напряжение, ток и т.д.) в сигнал, удобный для измерения, передачи, хранения, обработки, регистрации, а иногда и для воздействия им на управляемые процессы.

В состав датчика входят:

— воспринимающий (чувствительный) элемент;

— один или несколько промежуточных преобразователей.

Довольно часто датчик состоит только из одного воспринимающего органа (например: термопара, термометр сопротивления и т.д.)

1.

Чувствительность датчика — изменение выходной величины в зависимости от изменения входной величины;

2. Погрешностью датчика — изменение выходного сигнала, возникающее в результате изменения внутренних свойств датчика или изменения внешних условий его работы.

3. Инерционность датчика — отставание изменений выходной величины от изменений входной величины.


Все эти показатели датчиков необходимо учитывать при выборе датчиков для автоматизации конкретной машины или технологического процесса.

В зависимости от вида входной (измеряемой) величины различают:

— датчики механических перемещений (линейных и угловых), — пневматические,

— электрические,

— расходомеры,

— датчики скорости,

— датчики ускорения,

— датчики усилия,

— датчики температуры,

— датчики давления и др.

P.S. В настоящее время существует приблизительно следующее распределение доли измерений различных физических величин в промышленности:

— температура – 50%,

— расход (массовый и объемный) – 15%,

— давление – 10%,

— уровень – 5%,

— количество (масса, объем) – 5%,

— время – 4%,

— электрические и магнитные величины – менее 4%.

По виду выходной величины, в которую преобразуется входная величина, различают:

— неэлектрические,

— электрические (большинство):

а) датчики постоянного тока (ЭДС или напряжения), б) датчики амплитуды переменного тока (ЭДС или напряжения),

в) датчики частоты переменного тока (ЭДС или напряжения),

г) датчики сопротивления (активного, индуктивного или емкостного) и др.

Достоинства электрических измерений:


— электрические величины удобно передавать на расстояние, причем передача осуществляется с высокой скоростью;

— электрические величины универсальны в том смысле, что любые другие величины могут быть преобразованы в электрические и наоборот;

— они точно преобразуются в цифровой код и позволяют достигнуть высокой точности, чувствительности и быстродействия средств измерений.

Различают три класса датчиков:

аналоговые датчики, т. е. датчики, вырабатывающие аналоговый сигнал, пропорционально изменению входной величины;

цифровые датчики, генерирующие последовательность импульсов или двоич­ное слово;

бинарные (двоичные) датчики, которые вырабатывают сигнал только двух уровней: «включено/выключено» (иначе говоря, 0 или 1) — получили широкое распространение благодаря своей простоте.

Требования, предъявляемые к датчикам:

— однозначная зависимость выходной величины от входной;

— стабильность характеристик во времени;

— высокая чувствительность;

— малые размеры и масса;

— отсутствие обратного воздействия на контролируемый процесс и на контролируемый параметр;

— работа при различных условиях эксплуатации;

— различные варианты монтажа.

По принципу действия:

— параметрические (датчики-модуляторы) — входную величину преобразуют в изменение какого-либо электрического параметра (R, L или C) датчика.

— генераторные — осуществляют непосредственное преобразование входной величины в электрический сигнал;

Параметрические датчики (датчики-модуляторы) входную величину X преобразуют в изменение какого-либо электрического параметра (R, L или C) датчика.

Передать на расстояние изменение перечисленных параметров датчика без энергонесущего сигнала (напряжения или тока) невозможно.

Поэтому параметрические датчики требуют применения специальных измерительных цепей с питанием постоянным или переменным током.

Параметрические датчики — Мегаобучалка

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ г. СЕМЕЙ

 

 

Методическое пособие по теме

 

 

Принципы преобразования биологических и неэлектрических сигналов в электрические.

Конструкции датчиков и электродов, их основные характеристики.

 

 

Составители: Крылова Л.А., Ковалева Л.В.

 

 

 

Высокая чувствительность и малая инерционность электрических измерительных и регистрирующих приборов используются при электрическом измерении неэлектрических величин.

Эти методы широко применяются в технике, в биологии, в медицине для измерения и регистрации разнообразных параметров, характеризующих состояние или деятельность органов или систем организма: температуры, давления, различного рода движений, колебательных процессов и т.д. В принципе, в устройстве соответствующих приборов есть много общего, так, например, за малыми исключениями все они состоят из трех основных частей: преобразователя исследуемой величины в электрические сигналы (датчика Д), усилителя этих сигналов (У) и регистрирующего устройства (Р). (Рис 1).

один из каналов электрокардиографа используется как усилители и регистрирующее устройство. датчик подключается к нему через особую приставку (П) (рис.2), которая приводит в соответствие выходные параметры датчика с входными характеристиками усилителя электрокардиографа.

 

 

 

Виды датчиков

датчики подразделяются на механические, звуковые, температурные, оптические. Механические датчики в медицине применяются при различных методах исследования деятельности сердечно-сосудистой системы. Например, электрические манометры измеряют давление крови в полостях сердца, при электрической сфигмографии и электрической флебографии записывают кривые артериального и венозного пульса.

все датчики можно подразделить на две группы по принципу действия: генераторные и параметрические.

Генераторные датчики

Генераторные датчики – это такие преобразователи, которые при механическом воздействии



измеряемого сигнала генерируют напряжение и ток. Типы этих датчиков называются так же, как и явления, на которых они основаны:

1.

пьезоэлектрические — пьезоэлектрический эффект;

2. термоэлектрические — термоэлектрический эффект;

3. индукционные — электромагнитная индукция;

4. фотоэлектрические – вентильный фотоэффект.

Пьезоэлектрические датчики основаны на явлении пьезоэлектрического эффекта. Это явление возникает при механических деформациях кристаллических диэлектриков. при деформации элементарных кристаллических ячеек и сдвигах подрешеток относительно друг друга происходит поляризация. Пьезоэлектрический эффект возникает в кварце, сегнетовой соли и других кристаллах. Если пластины, замкнутые через неоновую лампу, приложить к кристаллу, обладающему пьезоэлектрическими свойствами, то при ударе по кристаллу напряжение появляется на его гранях. Напряжение появляется и на металлических пластинах, при этом неоновая лампа вспыхивает. Это явление называется

прямым пьезоэлектрическим эффектом. механическая деформация может возникать в кристалле, помещенном в электрическом поле. Это явление называется обратный пьезоэлектрический эффект. работа пьезоэлектрического датчика для записи пульса лучевой артерии основана на явлении прямого пьезоэлектрического эффекта. Основным элементом датчика является пластина из сигнетоэлектрика, которая одним концом укрепляется на запястье, а другой ее конец касается стенки артерии. Колебания стенки артерии вызывают деформацию изгиба пластинки. переменная разность потенциалов возбуждается при этом на поверхности пластинки. Разность потенциалов повторяет по форме колебания стенки артерии. Она предается к усилителю с помощью электродов и проводов, а затем к регистрирующему устройству. Кривая, записанная при этом, называется сфигмограммой.

термопара применяется в качестве термоэлектрического датчика. Термопара это спай двух проводников из различных металлов. Термопары применяются для измерения температур. Показания измерительного прибора, подключенного к свободным концам термопары, пропорциональны разности температур этих спаянных концов. Термопара имеет преимущества перед ртутным термометром вследствие большой чувствительности и отсутствия тепловой инерции. однако по удобству измерений она значительно хуже термистора. термобатарея применяется в тех случаях, когда одна термопара является недостаточно чувствительной. Термопары могут быть изготовлены из полупроводников с различной проводимостью (n-типа и p-типа).

механические перемещения постоянного магнита, расположенного между двумя неподвижными катушками (или наоборот) вызывают в них индукционный ток. Это явление используется в индукционном датчике. Ток, индуцируемый при смещениях катушек относительно магнита, передается на усилитель и регистрирующее устройство. Их применяют для прямой баллистокардиографии.

Принцип действия фотоэлектрических датчиков основан на зависимости их сопротивления от освещения и радиационного облучения.

Параметрические датчики

датчики, в которых под влиянием механических усилий или перемещений изменяются электрические параметры, называются параметрическими. Типы этих датчиков называются так же, как и явления, на которых они основаны:

1.сопротивление– резистивные датчики;

2.емкость– емкостные датчики;

3.индуктивность– индуктивные датчики.

Эти датчики требуют отдельного источника питания.

Датчики сопротивления изготавливаются из тонкой проволоки, или в виде столбика из вещества, сопротивление которого сильно изменяется при растяжении или сжатии, например, из силикона, прессованной металлизированной смолы. Концы проволоки или столбика скрепляются с основой и подвижным элементом датчика. Резистивными датчиками измеряют давление.

изменение емкостного сопротивления конденсатора происходит в емкостных датчиках. Конденсатор включается в измерительную цепь, при взаимном смещении его пластин.

Индуктивные датчики состоят из электромагнита с незамкнутым сердечником и подвижного якоря, замыкающего сердечник. индуктивное сопротивление катушки изменяется при перемещениях якоря. К ним относится трансформаторный счетчик, счетчик давления и др.

Использование кристаллических диодов и триодов, размеры которых не превышают нескольких миллиметров, позволяют создать приборы, содержащие усилители и генераторы весьма малых размеров. Эту область техники называют микроэлектроникой.

Применение датчиков

Применение микроэлектронных приборов в медицине позволяет не только уменьшить размеры приборов и аппаратов, но и создать приборы и датчики к ним, очень малых размеров. Такие малые датчики могут безопасно вводиться внутрь полостей различных органов, и даже вживляться в ткани организма. В связи с этим новые диагностические методы появились. Они называются эндорадиометрией.

Например, миниатюрный электрический манометр применяется, для измерения давления в полостях сердца. Он укрепляется на конце сердечного катетера. силиконовое сопротивление, соединенное с мембраной, воспринимающей внешнее давление служит в нем датчиком. новый метод эдорадиометрии разработан для исследования желудочно-кишечного тракта. Исследование температуры, давления и кислотности среды производится на протяжении всего тракта с помощью эндорадиозонда, имеющего форму пилюли, которую исследуемый пациент проглатывает. микрорадиогенератор находится в пилюле. Он содержит источник питания, транзистор, детали контуров и на открытом конце — датчик, воздействующий на частоту генерируемых колебаний, излучаемых в виде электромагнитных волн.

термистор служит датчиком температуры в эндорадиозонде, датчиком давления — катушка индуктивности колебательного контура генератора, связанного с мембраной, датчиком кислотности среды — два платиновых электрода. щелочной микроаккумулятор является источником питания

Метод получения физиологической информации о состоянии сердечной деятельности, дыхания с помощью радиоволн называется радиотелеметрией.

Полупроводниковые приборы имеют много преимуществ перед другими. Они могут быть сделаны достаточно миниатюрными, а потребляемая ими энергия значительно меньше энергии, затрачиваемой соответствующими ламповыми электронными устройствами.

полупроводниковые датчики (термисторы) для определения температуры тела или его участков применяются в медицинской практике

Термометр, основанный на зависимости сопротивления проводника от температуры называют электрическим термометром сопротивления. Он имеет преимущества перед ртутным термометром в связи с его малой тепловой инерцией. Электрические термометры с металлическим проводником, сопротивление которого при нагревании возрастает, имеют относительно невысокую чувствительность.

Термисторы изготавливаются из различных веществ, например, окисей щелочноземельных металлов, закиси окиси железа, двуокиси титана. Термистор может быть изготовлен в форме шарика или пластины небольших размеров.

Лекция № 8-5 Генераторные датчики

Генераторные датчики – это такие преобразователи, которые при изменении конролируемого или регулируемого измеряемого сигнала генерируют на выходе напряжение или ток.

 

Генераторными являются термоэлектрические, пьезоэлектрические, индукционные, фотоэлектрические и многие другие типы датчиков.

Типы этих датчиков называются так же, как и явления, на которых они основаны:

  • Пьезоэлектрические — пьезоэлектрический эффект.
  • Термоэлектрические — термоэлектрический эффект.
  • Индукционные — электромагнитная индукция.
  • Фотоэлектрические – фотоэффект.
  • Гальванические — химический источник электрического тока, основанный на взаимодействии двух металлов и/или их оксидов в электролите, приводящем к возникновению в замкнутой цепи электрического тока.

 

  Генераторные датчики осуществляют непосредственное преобразование входной величины X в электрический сигнал. Такие датчики преобразуют энергию источника входной (измеряемой) величины сразу в электрический сигнал, т.е. они являются как бы генераторами электроэнергии (откуда и название таких датчиков — они генерируют электрический сигнал). Дополнительные источники электроэнергии для работы таких датчиков принципиально не требуются (тем не менее дополнительная электроэнергия может потребоваться для усиления выходного сигнала датчика, его преобразования в другие виды сигналов и других целей).  

 

Пьезоэлектрические датчики 

     В этих датчиках используется пьезоэлектрический эффект , который заключается в том, что некоторые материалы под действием на них силы электризуются: на их поверхности появляется электрический заряд, величина которого зависит от приложенной силы.

   Это означает, что материал, обладающий пьезоэффектом, выполняет преобразование силы в электрический заряд.

    Природным материалом, который обладает пьезоэффектом, является кварц или горный хрусталь..

  Заряд, возникающий вследствие пьезоэффекта, линейно зависит от приложенной силы:

,

где  — коэффициент пьезочувствительности материала.

 Пьезоэффект может быть продольным, когда заряд возникает на поверхностях, к которым приложена сила, или поперечным, когда заряд возникает на боковых поверхностях. Материал при этом практически не деформируется.

На рис. 67 представлены схемы, иллюстрирующие продольный (рис. 67 а) и поперечный (рис. 67 б, в) пьезоэффекты, и обозначены знаки возникающих зарядов. Для эффективного использования поперечного пьезоэффекта две пластины пьезоматериалов соединяют параллельно (рис. 67 б), прокладывают между ними проводящую прокладку и закрепляют их, как консольную балку. Образующийся заряд возникает на зажимах, как показано на рисунке. При действии силы F верхняя пластина растягивается, а нижняя сжимается, и заряд возникает на боковых относительно действующих напряжений сторонах пластин. В такой конструкции чувствительность преобразования F ® q существенно выше. К достоинствам кристалла кварца применительно к созданию датчиков силы и других величин относится его стойкость к высокой температуре (пьезоэффект утрачивается после точки Кюри при t° = 530°C) и высокая точность и стабильность преобразования.


Рис.2-Принципиальные схемы пьезоэлектрических преобразователей

 На рис.2 показаны различные принципиальные схемы пьезоэлектрических преобразователей, использующихся в схемах измерений механических параметров.

На рис.2,а изображен преобразователь, в котором используется прямой пьезоэлектрический эффект. Такие преобразователи применяются в приборах для измерения силы, давления и ускорения. На рис.2,б изображен преобразователь, в котором используется обратный пьезоэлектрический эффект.

 Датчик ускорения.На рис.3 представлено схематическое устройство датчика на основе двухслойной пьезокерамики (биморфный упругий элемент). Инерционная масса датчика под действием ускорения вызывает изгибную деформацию, обеспечивающую достаточный по уровню для обработки динамический сигнал.

 

а)                                                б)

Рис. 3

На рис.3,а показано состояние датчика в режиме покоя или равномерного движения. На рис.3,б пластина изгибается, на ее гранях появляется разноименный заряд, определяющий величину разности потенциалов. Такие датчики используются в пусковых устройствах подушек безопасности автомобилей, натяжителях ремней безопасности, устройствах, препятствующих опрокидыванию автомобилей. Предельная частота измерений таким датчиком около 10 Гц.

Датчик детонации (рис.4).В качестве таковых также используются датчики ускорения, в основе которых лежит продольный пьезоэффект. Датчик детонации прикрепляется к блоку цилиндров с помощью посадочной втулки в таком месте, чтобы обеспечить оптимальное определение детонации во всех цилиндрах двигателя. Место установки датчика определяется экспериментально на этапе конструкторской разработки двигателя.

Рис. 4

 Колебания блока цилиндров двигателя при детонации передаются к кольцевому пьезокерамическому элементу, расположенному между двумя металлическими контактами. Инерционная масса в датчике служит для усиления эффекта восприятия вибрационных колебаний. Сигнал с датчика сначала фильтруется и преобразуется в электронном блоке, а затем амплитуда огибающей функции сравнивается с допустимым уровнем для сигнала детонации. При превышении заданного уровня детонации автоматический регулятор зажигания корректирует угол опережения зажигания в нужную сторону. Для увеличения прочности датчика его заливают компаундом.

  Датчики на основе пьезоэлементов простой геометрической формы (прямоугольная пластинка или круглый диск) могут работать в диапазоне частот до десятков килогерц, измерять ускорения от десятых долей до сотен значений ускорений свободного падения.

 

 Термоэлектрические датчики

       Их работа основана на термоэфекте — появлении термоэлектродвижущей силы (термо-ЭДС).

    Сущность этого явления заключается в следующем.

   Если соста­вить электрическую цепь из двух разнородных металлических про­водников (или полупроводников), причем с одного конца проводни­ки спаять, а место соединения (спай) нагреть, то в такой цепи воз­никает ЭДС. Эта ЭДС будет пропорциональна температуре места спая (точнее — разности температур места спая и свободных, не­спаянных концов).

 

    Коэффициент пропорциональности зависит от материала проводников и в определенном интервале температуры остается постоянным.

    Цепь, составленная из двух разнородных ма­териалов, называется термопарой; проводники, составляющие термопару, называются термоэлектродами; места соединения тер­моэлектродов —спаями.

    Спай, помещаемый в среду, температуру которой надо измерить, называется горячим или рабочим. Спай, от носительно которого измеряется температура, называется холодным или свободным. Возникающая при различии температур горячего и холодного спаев ЭДС называется термоЭДС. По значению этой термоЭДС можно определить температуру. Физическая сущность возникновения термоЭДС объясняется наличием свободных электронов в металлах. Эти свободные элек­троны хаотически движутся между положительными ионами, обра­зующими остов   кристаллической     решетки.   В разных   металлах свободные электроны облада­ют при одной и той же темпе­ратуре разными скоростью и энергией. При соединении двух разнородных металлов (элект­родов) свободные металлы из одного электрода проникают в другой. При этом металл с большей энергией и скоростью свободных электронов больше их теряет. Следовательно, он приобретает положительный потенциал. Металл с меньшей энергией   свободных   электронов приобретает отрицательный потенциал. Возникает контактная разность потенциалов. При одинаковой температуре спаев (01=  02 на рис. 10.1, а) контактная разность потенциалов не может создать тока в замкнутой цепи. Контактная разность в спае / направлена навстречу контактной разности в спае 2. Но если на­греть один из спаев (рабочий) до температуры 01>02, то контакт­ная разность в спае 1 увеличится, а в спае 2 останется без изме­нения. В результате в контуре и возникает термоЭДС, тем боль­шая чем больше разность температур спаев 1 и 2 (0,—82). Для измерения термоЭДС, вырабатываемой термопарой, в цепь  термопары включают измерительный прибор (например, милли­вольтметр).

 

 

Индукционные датчики 

преобразуют измеряемую неэлектрическую величину в ЭДС индукции. Принцип действия датчи­ков основан на законе электромагнитной индукции.

Электромагнитная индукция – явление возникновения тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего его. 

Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея):

ЭДС индукции в замкнутом контуре равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром:

Знак «–» в формуле позволяет учесть направление индукционного тока. Индукционный ток в замкнутом контуре имеет всегда такое направление, чтобы магнитный поток поля, созданного этим током сквозь поверхность, ограниченную контуром, уменьшал бы те изменения поля, которые вызвали появление индукционного тока.

  

 К этим датчикам относятся тахогенераторы постоянного и переменного то­ка, представляющие собой небольшие электромашинные генерато­ры, у которых выходное напряжение пропорционально угловой ско­рости вращения вала генератора. Тахогенераторы используются как датчики угловой скорости.

   

Тахогенератор представляет собой электрическую машину, работающую в генераторном режиме.

 

 При этом вырабатываемая ЭДС пропорциональна скорости вращения и величине магнитного потока. Кроме того, с изменением скорости вращения изменяется частота ЭДС. Применяются как датчики скорости (частоты вращения).  

Различные типы датчиков и их работа

Эра автоматизации уже началась. Большинство вещей, которые мы используем сейчас, можно автоматизировать. Чтобы спроектировать автоматизированные устройства, нам сначала нужно знать о датчиках, это модули / устройства, которые помогают делать вещи без вмешательства человека. Даже мобильные телефоны или смартфоны, которые мы используем ежедневно, будут иметь некоторые датчики, такие как датчик Холла, датчик приближения, акселерометр, сенсорный экран, микрофон и т. Д. Эти датчики действуют как глаза, уши, нос любого электрического оборудования, которое определяет параметры внешнего мира и дает показания к устройствам или микроконтроллеру.

Что такое датчик?

Датчик можно определить как устройство, которое можно использовать для измерения / обнаружения физической величины, такой как сила, давление, деформация, свет и т. Д., А затем преобразовать ее в желаемый выходной сигнал, такой как электрический сигнал, для измерения приложенной физической величины . В некоторых случаях одного датчика может быть недостаточно для анализа полученного сигнала. В этих случаях используется блок формирования сигнала , чтобы поддерживать уровни выходного напряжения датчика в желаемом диапазоне относительно конечного устройства, которое мы используем.

В блоке преобразования сигнала выходной сигнал датчика может быть усилен, отфильтрован или изменен до желаемого выходного напряжения. Например, если мы рассмотрим микрофон, он обнаруживает аудиосигнал и преобразует его в выходное напряжение (в милливольтах), что затрудняет управление выходной цепью. Итак, для увеличения мощности сигнала используется блок формирования сигнала (усилитель). Но обработка сигнала может быть необязательной для всех датчиков, таких как фотодиод, LDR и т. Д.

Большинство датчиков не могут работать независимо. Значит, на него должно быть подано достаточное входное напряжение. Различные датчики имеют разные рабочие диапазоны, которые следует учитывать при работе с ними, иначе датчик может выйти из строя.

Типы датчиков:

Давайте посмотрим на различные типы датчиков, которые доступны на рынке, и обсудим их функции , работу, приложения и т. Д. Мы обсудим различные датчики, такие как:

  • Датчик освещенности
    • ИК-датчик (ИК-передатчик / ИК-светодиод)
    • Фотодиод (ИК-приемник)
    • Светозависимый резистор
  • Датчик температуры
  • Датчик давления / силы / веса
    • Тензодатчик (датчик давления)
    • Тензодатчики (датчик веса)
  • Датчик положения
  • Датчик Холла (обнаружение магнитного поля)
  • Гибкий датчик
  • Датчик звука
  • Ультразвуковой датчик
  • Датчик касания
  • ИК-датчик
  • Датчик наклона
  • Датчик газа

Нам нужно выбрать нужный датчик исходя из нашего проекта или приложения.Как было сказано ранее, для того, чтобы они работали, необходимо подавать соответствующее напряжение в соответствии с их характеристиками.

Теперь давайте посмотрим на принцип работы различных датчиков и где его можно увидеть в нашей повседневной жизни или ее применении.

ИК-светодиод:

Его также называют ИК-передатчиком. Он используется для излучения инфракрасных лучей . Диапазон этих частот больше, чем микроволновые частоты (то есть от> 300 ГГц до нескольких сотен ТГц).Лучи, генерируемые инфракрасным светодиодом, могут быть обнаружены фотодиодом, описанным ниже. Пара инфракрасного светодиода и фотодиода называется IR Sensor . Вот как работает ИК-датчик.

Фотодиод (датчик освещенности):

Это полупроводниковое устройство, которое используется для обнаружения световых лучей и в основном используется в качестве ИК-приемника . Его конструкция похожа на обычный диод с PN переходом, но принцип работы отличается от него.Поскольку мы знаем, что PN-переход допускает небольшие токи утечки при обратном смещении, это свойство используется для обнаружения световых лучей. Фотодиод устроен так, что световые лучи должны попадать на PN-переход, что увеличивает ток утечки в зависимости от интенсивности света, который мы приложили. Таким образом, фотодиод , может быть использован для восприятия световых лучей и поддержания тока в цепи. Проверьте здесь работу фотодиода с ИК-датчиком.

Используя фотодиод, мы можем построить простой автоматический уличный фонарь, который светится, когда интенсивность солнечного света уменьшается. Но фотодиод работает, даже если на него падает небольшое количество света, поэтому следует соблюдать осторожность.

LDR (светозависимый резистор):

Поскольку само название указывает, что резистор зависит от силы света. Он работает по принципу фотопроводимости, что означает проводимость за счет света.Обычно он состоит из сульфида кадмия. Когда свет падает на LDR, его сопротивление уменьшается и действует аналогично проводнику, а когда на него не падает свет, его сопротивление почти находится в диапазоне МОм или, в идеале, он действует как разомкнутая цепь . Следует учитывать одно замечание относительно LDR: он не будет реагировать, если свет не точно сфокусирован на его поверхности.

При правильной схеме с использованием транзистора его можно использовать для определения наличия света.Транзистор со смещением делителя напряжения с R2 (резистором между базой и эмиттером), замененным LDR, может работать как датчик света. Посмотрите здесь различные схемы, основанные на LDR.

Термистор (датчик температуры):

Термистор может использоваться для обнаружения изменения температуры . Имеет отрицательный температурный коэффициент, что означает, что при повышении температуры сопротивление уменьшается. Таким образом, сопротивление термистора может изменяться с повышением температуры, что вызывает прохождение через него большего тока.Это изменение текущего расхода можно использовать для определения величины изменения температуры. Применение термистора заключается в том, что он используется для обнаружения повышения температуры и управления током утечки в цепи транзистора, что помогает поддерживать его стабильность. Вот одно простое применение термистора для автоматического управления вентилятором постоянного тока.

Термопара (датчик температуры):

Другой компонент, который может определять изменение температуры , — это термопара. В его конструкции два разных металла соединены вместе, образуя соединение. Его основной принцип заключается в том, что когда соединение двух разных металлов нагревается или подвергается воздействию высоких температур, потенциал на их выводах меняется. Таким образом, изменяющийся потенциал может быть использован для измерения величины изменения температуры.

Тензодатчик (датчик давления / силы):

Тензодатчик используется для определения давления при приложении нагрузки. . Он работает по принципу сопротивления, мы знаем, что сопротивление прямо пропорционально длине провода и обратно пропорционально его площади поперечного сечения (R = ρl / a). Тот же принцип можно использовать и для измерения нагрузки. На гибкой плате провод уложен зигзагообразно, как показано на рисунке ниже. Таким образом, когда к этой конкретной плате прикладывается давление, она изгибается в направлении, вызывающем изменение общей длины и площади поперечного сечения провода. Это приводит к изменению сопротивления провода.Полученное таким образом сопротивление очень маленькое (несколько Ом), которое можно определить с помощью моста Уитстона. Тензодатчик помещается в одно из четырех плеч моста, а остальные значения остаются неизменными. Следовательно, когда к нему прикладывается давление, когда сопротивление изменяется, ток, проходящий через мост, изменяется, и давление может быть вычислено.

Тензодатчики

в основном используются для расчета величины давления, которое может выдержать крыло самолета, а также для измерения количества транспортных средств, разрешенных на конкретной дороге и т. Д.

Тензодатчик (датчик веса):

Весоизмерительные ячейки

похожи на тензодатчики, которые измеряют физическую величину, например силу, и выдают выходной сигнал в виде электрических сигналов. Когда к весоизмерительному датчику прикладывается некоторое напряжение, его структура изменяется, вызывая изменение сопротивления, и, наконец, его значение может быть откалибровано с помощью моста Уитстона. Вот проект о том, как измерять вес с помощью тензодатчика.

Потенциометр:

Потенциометр используется для определения положения .Обычно он имеет различные диапазоны резисторов, подключенных к разным полюсам переключателя. Потенциометр может быть как поворотного, так и линейного типа. В поворотном типе стеклоочиститель соединен с длинным валом, который можно вращать. Когда вал вращается, положение грязесъемника изменяется так, что результирующее сопротивление изменяется, вызывая изменение выходного напряжения. Таким образом, выход может быть откалиброван для обнаружения изменения его положения.

Кодировщик:

Для обнаружения изменения положения можно также использовать энкодер.Он имеет круговую вращающуюся дискообразную структуру со специальными отверстиями между ними, так что, когда ИК-лучи или световые лучи проходят через него, обнаруживаются только несколько световых лучей. Кроме того, эти лучи кодируются в цифровые данные (в двоичном формате), которые представляют конкретное положение.

Датчик Холла:

Само название говорит о том, что это датчик, работающий на эффекте Холла. Это можно определить как когда магнитное поле приближается к проводнику с током (перпендикулярно направлению электрического поля), тогда на данном проводнике возникает разность потенциалов.Используя это свойство, датчик Холла используется для обнаружения магнитного поля и выдает выходной сигнал в виде напряжения. Следует следить за тем, чтобы датчик Холла мог обнаруживать только один полюс магнита.

Датчик Холла используется в некоторых смартфонах, которые помогают выключить экран, когда откидная крышка (в которой есть магнит) закрыта на экране. Вот одно из практических применений датчика Холла в дверной сигнализации.

Гибкий датчик:

Датчик FLEX — это преобразователь, которого изменяет свое сопротивление при изменении его формы или при изгибе .Датчик FLEX имеет длину 2,2 дюйма или длину пальца. Это показано на рисунке. Проще говоря, сопротивление клеммы датчика увеличивается при ее изгибе. Это изменение сопротивления не принесет никакой пользы, если мы не сможем их прочитать. Контроллер под рукой может только считывать изменения напряжения и не меньше, для этого мы собираемся использовать схему делителя напряжения, с помощью которой мы можем получить изменение сопротивления как изменение напряжения. Узнайте здесь о том, как использовать Flex Sensor.

Микрофон (датчик звука):

Микрофон можно увидеть на всех смартфонах или мобильных телефонах.Он может обнаруживать аудиосигналы и преобразовывать их в электрические сигналы малого напряжения (мВ). Микрофон может быть многих типов, например конденсаторный микрофон, кристаллический микрофон, угольный микрофон и т. Д. Каждый тип микрофона влияет на такие свойства, как емкость, пьезоэлектрический эффект, сопротивление соответственно. Давайте посмотрим на работу кристаллического микрофона, который работает на пьезоэлектрическом эффекте. Используется биморфный кристалл, который под давлением или вибрациями создает пропорциональное переменное напряжение.Диафрагма соединена с кристаллом через приводной штифт таким образом, что, когда звуковой сигнал попадает на диафрагму, он перемещается взад и вперед, это движение изменяет положение ведущего штифта, что вызывает колебания в кристалле, таким образом, генерируется переменное напряжение относительно приложенный звуковой сигнал. Полученное напряжение подается на усилитель для увеличения общей мощности сигнала. Вот различные схемы на основе микрофона.

Вы также можете преобразовать значение микрофона в децибелы с помощью микроконтроллера, например Arduino.

Ультразвуковой датчик:

Ультразвук означает не что иное, как диапазон частот. Его диапазон превышает слышимый диапазон (> 20 кГц), поэтому, даже если он включен, мы не можем воспринимать эти звуковые сигналы. Только определенные динамики и приемники могут воспринимать эти ультразвуковые волны. Этот ультразвуковой датчик используется для расчета расстояния между ультразвуковым излучателем и целью, а также используется для измерения скорости цели .

Ультразвуковой датчик HC-SR04 может использоваться для измерения расстояния в диапазоне от 2 см до 400 см с точностью до 3 мм. Посмотрим, как работает этот модуль. Модуль HCSR04 генерирует звуковую вибрацию в ультразвуковом диапазоне, когда мы устанавливаем высокий уровень на выводе «Trigger» примерно на 10 мкс, который отправляет звуковой импульс за 8 циклов со скоростью звука, и после удара по объекту он будет принят контактом Echo. В зависимости от времени, которое требуется звуковой вибрации, чтобы вернуться, он обеспечивает соответствующий импульсный выход.Мы можем рассчитать расстояние до объекта на основе времени, которое требуется ультразвуковой волне, чтобы вернуться обратно к датчику. Узнайте больше об ультразвуковом датчике здесь.

Ультразвуковой датчик используется во многих областях. Мы можем использовать его, чтобы избежать препятствий для автоматических машин, движущихся роботов и т. Д. Тот же принцип будет использован в РАДАРЕ для обнаружения ракет-нарушителей и самолетов. Комар может уловить ультразвуковые звуки. Итак, ультразвуковые волны можно использовать как репеллент от комаров.

Датчик касания:

В этом поколении мы можем сказать, что почти все используют смартфоны с широкоформатным экраном, который также может воспринимать наши прикосновения. Итак, давайте посмотрим, как работает этот сенсорный экран. В основном существует два типа сенсорных датчиков на резистивной основе и емкостные сенсорные экраны . Расскажем вкратце о работе этих датчиков.

Резистивный сенсорный экран , , имеет резистивный лист в основании и проводящий лист под экраном, оба из которых разделены воздушным зазором с небольшим напряжением, приложенным к листам.Когда мы нажимаем или касаемся экрана, проводящий лист касается резистивного листа в этой точке, вызывая протекание тока в этой конкретной точке, программное обеспечение определяет местоположение и выполняет соответствующее действие.

В то время как емкостное прикосновение работает с электростатическим зарядом, имеющимся на нашем теле. Экран уже заряжен всем электрическим полем. Когда мы касаемся экрана, образуется замкнутая цепь из-за электростатического заряда, проходящего через наше тело.Далее программное обеспечение определяет местоположение и действие, которое необходимо выполнить. Мы можем заметить, что емкостный сенсорный экран не будет работать в перчатках, потому что между пальцем (пальцами) и экраном не будет проводимости.

Датчик PIR:

Датчик

PIR обозначает пассивный инфракрасный датчик . Это , используемые для обнаружения движения людей, животных или предметов. Мы знаем, что инфракрасные лучи обладают свойством отражения.Когда инфракрасный луч попадает на объект, свойства инфракрасного луча меняются в зависимости от температуры объекта, и этот принятый сигнал определяет движение объектов или живых существ. Даже если форма объекта изменится, свойства отраженных инфракрасных лучей могут точно различать объекты. Вот полный рабочий или ИК-датчик.

Акселерометр (датчик наклона):

Датчик акселерометра может определять его наклон или движение в определенном направлении . Он работает на основе силы ускорения, вызванной земным притяжением. Его крошечные внутренние части настолько чувствительны, что отреагируют на небольшое внешнее изменение положения. Он имеет пьезоэлектрический кристалл, когда его наклонение вызывает возмущение в кристалле и генерирует потенциал, который определяет точное положение по отношению к осям X, Y и Z.

Обычно они используются в мобильных телефонах и ноутбуках, чтобы избежать поломки выводов процессора. Когда устройство падает, акселерометр определяет состояние падения и выполняет соответствующие действия на основе программного обеспечения.Вот несколько проектов, использующих акселерометр.

Датчик газа:

В промышленных приложениях газовые датчики играют важную роль в , обнаруживая утечку газа . Если такое устройство не будет установлено в таких местах, это в конечном итоге приведет к невероятной катастрофе. Эти датчики газа подразделяются на различные типы в зависимости от типа газа, который необходимо обнаружить. Посмотрим, как работает этот датчик. Под металлическим листом находится чувствительный элемент, который подключается к клеммам, на которые подается ток.Когда частицы газа попадают на чувствительный элемент, это приводит к химической реакции, в результате которой изменяется сопротивление элементов, а также изменяется ток, проходящий через него, что в конечном итоге позволяет обнаруживать газ.

Итак, наконец, мы можем сделать вывод, что датчики используются не только для упрощения нашей работы для измерения физических величин, что делает устройства автоматизированными, но также используются для помощи живым существам в случае бедствий.

Что такое датчик? Различные типы датчиков с приложениями

Различные типы датчиков с приложениями

Введение в датчики

В мире полно датчиков.В своей повседневной жизни мы сталкиваемся с автоматизацией во всех сферах деятельности. Автоматизация включает в себя включение света и вентиляторов с помощью мобильных телефонов, управление телевизором с помощью мобильных приложений, регулировку температуры в помещении, датчики дыма и т. Д. Все это осуществляется с помощью датчиков. В наши дни любой продукт на базе встроенной системы имеет встроенные датчики.

Существует множество приложений, таких как мобильная камера видеонаблюдения, приложения для мониторинга и прогнозирования погоды и т. Д. Датчики играют очень важную роль в мониторинге и обнаружении в сфере здравоохранения.Поэтому, прежде чем создавать датчик, использующий приложение, мы должны понять, что именно делает датчик и сколько типов датчиков доступно.

Что такое датчик?

Датчик определяется как устройство или модуль, который помогает обнаруживать любые изменения физических величин, таких как давление, сила или электрическая величина, такая как ток или любая другая форма энергии . После наблюдения за изменениями датчик отправляет обнаруженный ввод на микроконтроллер или микропроцессор.

Наконец, датчик выдает читаемый выходной сигнал, который может быть оптическим, электрическим или сигналом любой формы, который соответствует изменению входного сигнала. В любой системе измерения датчики играют главную роль. Фактически, датчики — это первый элемент на блок-схеме системы измерения, который напрямую контактирует с переменными для получения достоверных выходных данных. Теперь вы знаете , что на самом деле означает датчик ? дайте нам знать о некоторых его типах и их применениях, как показано ниже.

Классификация датчиков

  1. Активные и пассивные датчики
  2. Аналоговые и цифровые датчики
Активные датчики:

Активные датчики — это тип датчиков, которые вырабатывают выходной сигнал с помощью внешнего источника возбуждения. Собственные физические свойства датчика меняются в зависимости от приложенного внешнего воздействия. Поэтому их еще называют самогенерирующимися датчиками.

Примеры: LVDT и тензодатчик.

Пассивные датчики:

Пассивные датчики — это тип датчиков, которые выдают выходной сигнал без помощи внешнего источника возбуждения. Им не нужны дополнительные стимулы или напряжение.

Пример: термопара, вырабатывающая значение напряжения, соответствующее приложенному теплу. Не требует внешнего источника питания.

Аналоговые и цифровые датчики

Различные типы цифровых и аналоговых датчиков перечислены ниже один за другим с указанием их приложений.

Различные типы датчиков

Существуют различные типы датчиков, используемые для измерения физических свойств, таких как сердцебиение и пульс, скорость, теплопередача, температура и т. Д. Типы датчиков перечислены ниже, и мы обсудим обычные типы один за другим подробно с использованием и приложениями.

Щелкните изображение, чтобы увеличить

Типы датчиков
Аналоговые датчики

Датчик, вырабатывающий непрерывный по времени сигнал с аналоговым выходом, называется аналоговыми датчиками.Генерируемый аналоговый выход пропорционален измеренному или входному сигналу, подаваемому в систему. Как правило, на выходе создается аналоговое напряжение в диапазоне от 0 до 5 В или ток. Различные физические параметры, такие как температура, напряжение, давление, смещение и т. Д., Являются примерами непрерывных сигналов.

Примеры: акселерометры, датчики скорости, датчики давления, световые датчики, датчики температуры.

ИК-датчик (инфракрасный датчик)

Когда мы смотрим на электромагнитный спектр, инфракрасная область делится на три области: ближняя инфракрасная, средняя инфракрасная и дальняя инфракрасная области.Инфракрасный спектр имеет более высокий частотный диапазон, чем микроволновый, и меньшую частоту, чем видимый свет. Инфракрасный датчик используется для испускания и обнаружения ИК-излучения. По этому принципу ИК-датчик может использоваться как детектор препятствий. Есть два типа ИК-датчиков: активные и пассивные ИК-датчики.

Пассивный ИК-датчик: Когда датчик не использует какой-либо ИК-источник для обнаружения энергии, излучаемой препятствиями, он действует как пассивный ИК-датчик. Такие примеры, как термопара, пироэлектрический детектор и болометры, относятся к пассивным датчикам.

Активный ИК-датчик: Когда есть два компонента, которые действуют как ИК-источник и ИК-детектор, он называется активным датчиком. Светодиод или лазерный диод действуют как источник ИК-излучения. Фотодиод или фототранзисторы действуют как ИК-детектор.

Связанное сообщение: Схема, работа и применение инфракрасного датчика движения PIR

Датчики температуры и термопары

Как уже говорилось, аналоговый датчик выдает сигналы, которые постоянно меняются во времени.Выходное значение датчика будет очень маленьким в диапазоне микровольт или милливольт. По этой причине для усиления требуются схемы формирования сигнала. Аналогово-цифровые (АЦП) преобразователи используются для преобразования полученного аналогового сигнала в цифровое значение.

Датчик температуры определяет температуру и измеряет ее изменения. Другими типами датчиков температуры являются термопары, термисторы, резистивные датчики температуры (RTD) и микросхемы датчиков температуры (LM35) и т. Д.

Датчик приближения

Датчик приближения — это тип бесконтактного датчика, который используется для обнаружения объектов. Он не имеет физического контакта с объектом. Объект, расстояние до которого необходимо измерить, называется целью. В датчике приближения используется инфракрасный свет или электромагнитное излучение. Существуют различные типы датчиков приближения, такие как индуктивные, емкостные, ультразвуковые и т. Д. Приложения: обнаружение объектов для измерения скорости, идентификации вращения, обнаружения материала, датчик парковки заднего хода, подсчет объектов.

Ультразвуковой датчик

Ультразвуковые датчики используются для измерения расстояния или времени прохождения с помощью ультразвуковых волн. Источник будет использоваться для излучения ультразвуковой волны. После того, как волна попадает в цель, волны отражаются, и детектор собирает сигнал. Время прохождения между прошедшей волной и отраженной волной измеряется с помощью ультразвукового датчика. В оптических датчиках используются два разных элемента — передатчик и приемник. В то время как ультразвуковой датчик использует один элемент для передачи и приема.

Акселерометры и датчик гироскопа

Акселерометр — это тип датчика, который используется для обнаружения изменений положения, скорости и вибрации путем определения движения. Он может быть аналогового или цифрового типа. В аналоговом акселерометре, в зависимости от величины ускорения, приложенного к акселерометру, вырабатывается непрерывный аналоговый сигнал напряжения.

Датчик гироскопа для определения и определения ориентации с помощью силы тяжести Земли i.е. он измеряет угловую скорость. Основное различие между акселерометрами и датчиками гироскопа заключается в том, что гироскоп может определять вращение, а акселерометр — нет. Другими словами, гироскоп измеряет любое вращение и не подвержен влиянию ускорения, а акселерометр не может отличить вращение от ускорения и не может работать, когда находится в центре вращения.

Датчик давления

Датчик давления работает при подаче входного напряжения и значения давления.Он выдает аналоговое выходное напряжение.

Датчик Холла

Датчик, работающий по принципу магнитного эффекта, называется датчиком Холла. Магнитное поле является входом, а электрический сигнал — выходом. Для активации датчика Холла применяется внешнее магнитное поле. Все магниты имеют две важные характеристики, а именно: плотность потока и полярность. Плотность магнитного потока всегда присутствует вокруг объекта. Следовательно, выходной сигнал датчика Холла будет функцией плотности потока.

Приложения: Одно из основных применений магнитных датчиков — в автомобильных системах для определения положения, расстояния и скорости. Например, угловое положение коленчатого вала для угла зажигания свечей зажигания, положение автомобильных сидений и ремней безопасности для управления подушками безопасности или определение скорости вращения колес для антиблокировочной тормозной системы (ABS). Датчики на эффекте Холла используются для определения положения GPS, определения скорости и управления двигателем.

Датчик веса

Датчик веса используется для измерения веса.Вход — сила или давление, выход — значение электрического напряжения. Датчик веса измеряет вес объекта косвенным методом. Существует несколько типов весоизмерительных ячеек, а именно: балочные весоизмерительные ячейки, одноточечные весоизмерительные ячейки и датчики сжатия.

Весоизмерительный датчик с балкой: Используется в промышленных приложениях , таких как машины, взвешивание в резервуарах, медицинское оборудование

Тензодатчик с одной точкой: Они используются для низких приложений измерения веса , таких как сборники мусора и оборудование

Датчик давления сжатия: Используется для приложений измерения большого веса , таких как медицинское устройство, для управления насосом.

Применение аналоговых датчиков

Для обнаружения скрытых следов, неоднородностей в металлах, композитах, пластмассах, керамике, а также для определения уровня воды.

Цифровые датчики

Когда данные преобразуются и передаются в цифровом виде, они называются цифровыми датчиками. Цифровые датчики — это те, которые выдают дискретные выходные сигналы. Дискретные сигналы не будут непрерывными во времени и могут быть представлены в «битах» для последовательной передачи и в «байтах» для параллельной передачи.Величина измерения будет представлена ​​в цифровом формате. Цифровой выход может быть в виде логической 1 или логического 0 (ВКЛ или ВЫКЛ). Цифровой датчик состоит из датчика, кабеля и передатчика. Измеренный сигнал преобразуется в цифровой сигнал внутри самого датчика без каких-либо внешних компонентов. Кабель используется для передачи на большие расстояния.

Датчик освещенности

Цифровой светодиод или оптоискатель, используемый для создания цифрового сигнала для измерения скорости вращения вала.К вращающемуся валу прикреплен диск. Вращающийся вал имеет по окружности прозрачные прорези. Когда вал вращается с определенной скоростью, вместе с ним вращается и диск. Датчик проходит через каждую прорезь на валу, что создает выходной импульс в виде логической 1 или логического 0. Выходные данные отображаются на ЖК-дисплее после прохождения через счетчик / регистр.

Цифровой акселерометр

Цифровой акселерометр генерирует выходной сигнал прямоугольной формы переменной частоты. Метод создания прямоугольной волны — широтно-импульсная модуляция (ШИМ).На выходе из сигнала ШИМ ширина импульса прямо пропорциональна значению ускорения.

Другие типы цифровых датчиков: Цифровые датчики температуры, энкодеры и т. Д.

Применение цифровых датчиков
  1. Обнаружение утечек в газовых трубах и кабелях с помощью датчика давления
  2. Контроль давления в шинах
  3. Контроль воздушного потока
  4. Уровень измерения
  5. Ингаляторы (медицинский прибор)

Применение датчиков в реальном времени

Применение ИК-датчика:

Радиационные термометры: Работает благодаря наличию ИК-датчика.Температура объекта измеряется с помощью радиационных термометров.

Устройства ИК-изображения: ИК-датчики используются для отображения объектов. Они используются в тепловизионных камерах, которые используются как неинвазивный метод визуализации.

ИК-пульт для телевизора: В наши дни ИК-пульты для телевизора используются дома и в кинотеатрах. Они используют инфракрасный свет в качестве источника для общения. Пульт от ТВ состоит из кнопок и печатной платы. Печатная плата состоит из электрической схемы, которая используется для считывания или обнаружения нажатой кнопки.Как только кнопка нажата, сигнал передается в форме кода Морзе. Транзисторы используются для усиления сигнала. Наконец, он достигает ИК-светодиода. Конец печатной платы будет подключен к ИК-светодиоду. Датчик размещается на приемном конце телевизора. ИК-светодиод излучает ИК-свет, и датчик его распознает.

Внутри автомобиля — приложения датчика рулевого управления: В автомобиле датчики рулевого управления очень важны. Они измеряют угол поворота рулевого колеса и помогают в навигации.Эти датчики играют роль в системе электронного управления рулем и рулевого управления с электроусилителем.

Внутри смартфона — сенсорные приложения: В современном мире смартфон есть у каждого человека. Мобильные технологии содержат множество датчиков и средств автоматизации. Различные типы датчиков, такие как отпечатки пальцев, магнитометр, гироскоп, акселерометр, барометр, термометр, датчик приближения, монитор сердечного ритма, датчики света и многие другие.

Информация об авторе: Видья.M
— Бакалавр технологий (B.Tech) в области электроники и приборостроения, 2011 г. — Магистр технологий (M.Tech) в области биомедицинской инженерии, 2014 г. — В настоящее время работает доцентом, Департамент контрольно-измерительной техники, Индия.

Вы также можете прочитать:

Типы резистивных датчиков — преобразователи, потенциометры и тензодатчики

Типы резистивных датчиков, конструкция, работа и применение

Что на самом деле означает датчик?

Датчики — это устройства, которые обнаруживают физические или химические изменения, которые могут включать давление, силу или любую электрическую величину.Другими словами, датчики — это устройства, которые помогают воспринимать сигнал от объекта или человека. После обнаружения сигналы отправляются в процессор. Наконец, датчик выдает выходной сигнал, соответствующий входному сигналу.

Однако что такое преобразователь?

Преобразователь — это устройство / инструмент, преобразующий одну форму энергии в другую. Как правило, он производит только электрическую мощность. Он подразделяется на различные типы датчиков, а именно резистивные, индуктивные, емкостные, ультразвуковые, пьезоэлектрические, датчики давления и т. Д.

Ниже приведены некоторые типы резистивных датчиков и преобразователей, которые мы обсудим более подробно.

Типы резистивных датчиков и преобразователей

  • Резистивные преобразователи
  • Потенциометры
  • Тензодатчики

Соответствующий пост: Что такое сенсор? Различные типы датчиков с приложениями

Работа резистивного преобразователя:

Наиболее часто используемым типом преобразователя является преобразователь переменного сопротивления.Его иначе называют резистивными датчиками. Он измеряет температуру, давление, смещение, силу, вибрацию и т. Д., Чтобы понять принцип работы, рассмотрим токопроводящий стержень. Резистивные датчики работают по принципу, по которому длина проводника прямо пропорциональна сопротивлению проводника и обратно пропорциональна его площади. Таким образом, L обозначает длину проводника, A — площадь проводника, а R — сопротивление проводника. ρ — удельное сопротивление, оно постоянно для всех материалов, используемых для изготовления проводов.

Сопротивление преобразователя зависит от внешних факторов окружающей среды и физических свойств проводника. Устройства переменного или постоянного тока используются для измерения изменения сопротивления. Этот преобразователь действует как первичный и вторичный преобразователи. Как первичный преобразователь, он преобразует физическую величину в механический сигнал. В качестве вторичного преобразователя полученный механический сигнал преобразуется в электрический сигнал.

Примеры:

Устройства со скользящими контактами:

Датчик сопротивления каждого типа со скользящим контактом состоит из длинного проводника, длина которого может варьироваться.Один конец проводника будет закреплен, в то время как другой конец проводника соединен с ползунком или щеткой, которая перемещается по всей длине проводника. Ползунок связан с объектом, перемещение которого необходимо измерить. Когда к объекту прикладывается сила, чтобы переместить его из исходного положения, ползунок также перемещается по всей длине проводника. Из-за этого изменяется длина проводника, что отражается на изменении сопротивления проводника. Потенциометр — это тип преобразователя, который работает по принципу скользящего контакта.Потенциометры используются для измерения линейного и углового смещения.

Потенциометры:

Что такое потенциометр?

Потенциометр также называют горшком. Это переменный резистор с 3 выводами. Две фиксированные клеммы и одна переменная клемма. В этом устройстве ток регулируется путем изменения сопротивления вручную. Потенциометр выполняет функцию регулируемого делителя напряжения.

Как работает потенциометр?

Потенциометр — это пассивный компонент, который перемещает ползунок по всей длине проводника.Входное напряжение питания приложено ко всей длине резистора. Выходное напряжение измеряется как падение напряжения между неподвижным и подвижным контактами, как показано на рисунке ниже. Ползунок регулируется вручную по резистивной полосе, чтобы изменить значение сопротивления от нуля до более высокого значения. При изменении сопротивления изменяется ток, протекающий по цепи. Следовательно, согласно закону Ома, резистивный материал также изменяется.

Предположим, что две батареи подключены параллельно через гальванометр.Отрицательные выводы обеих батарей соединены вместе, и аналогично оба положительных вывода соединены вместе. Поскольку обе батареи имеют одинаковый электрический потенциал, через гальванометр не будет протекать ток, и он не будет показывать отклонения. Горшок также действует на то же явление.

Типы потенциометров:
  1. Поворотный потенциометр
  2. Линейный потенциометр
Поворотный потенциометр:

Регулируемое напряжение питания можно получить с помощью поворотного потенциометра.Знакомый пример — регулятор громкости радиотранзистора, в котором питание усилителя поддерживается поворотной ручкой горшка. В других приложениях он используется, когда конечному пользователю требуется плавный контроль напряжения.

Линейный потенциометр:

Он работает так же, как поворотный потенциометр, с той лишь разницей, что ползунок перемещается линейно на резисторе. Концы резистора подключаются к источнику питания. Два конца выходной цепи подключены к скользящей клемме и клемме резистора

Применение потенциометров:
  1. Потенциометр в качестве делителя напряжения:
  2. Управление звуком
  3. Телевидение
  4. Преобразователи
  5. Горшки как измерительные устройства:
  6. Горшки как тюнеры и калибраторы
  7. Для сравнения ЭДС аккумуляторного элемента со стандартным элементом
  8. Для измерения внутреннего сопротивления аккумуляторного элемента
  9. Для измерения напряжения на ветви заданной цепи

Напряжение Манометры

Что такое напряжение и деформация?

Когда к материалу прикладывается сила, измеряется внутреннее давление материала, которое называется напряжением .Из-за внутреннего давления произойдет деформация формы. Напряжение выражается как изменение силы на единицу площади.

Деформация возникает из-за напряжения. Из-за приложенного напряжения материал будет удлинен или сжат. Итак, деформация определяется как отношение изменения длины под действием силы к исходной длине материала.

Принцип работы тензодатчика:

Тензодатчик — это датчик, который приводит к изменению сопротивления из-за приложенной силы.Такие параметры, как сила, давление и т. Д., Преобразуются в измеряемое электрическое сопротивление. К неподвижному объекту при приложении внешних сил возникают напряжения и деформации. Итак, здесь напряжение определяется как внутреннее сопротивление объекта, а деформация — как смещение и деформация. Если L 1 — это начальная длина проводника, а L 2 — длина проводника после приложения силы.

ε = (L 2 — L 1 ) / L 1

При приложении напряжения к проводнику длина и площадь проводника изменяются, из-за чего изменяется и сопротивление.Другой изменяемый параметр — это удельное сопротивление проводника. Итак, есть свойство, называемое пьезорезистивным эффектом, которое говорит об изменении удельного электрического сопротивления из-за приложенной деформации. Следовательно, тензодатчики также называются пьезорезистивными датчиками .

Об авторе: Vidya.M
— Бакалавр технологий (B.Tech) в области электроники и приборостроения 2011 — Магистр технологий (M.Tech) в биомедицинской инженерии 2014 — В настоящее время работает доцентом кафедры приборостроения и Control Engineering, Индия.

Какие бывают типы датчиков с цепями?

Обычно мы используем обычные настенные розетки для включения промышленных или бытовых приборов, таких как вентиляторы, холодильники, промышленные двигатели и т. Д. Но регулярно управлять переключателями очень сложно. Следовательно, системы домашней и промышленной автоматизации разработаны для упрощения управления всеми необходимыми электрическими и электронными нагрузками. Эта автоматизация в энергосистеме может быть спроектирована с использованием различных типов датчиков и цепей датчиков.Итак, эта статья дает исчерпывающий обзор того, что такое датчик, различных типов, принципа действия вместе с принципиальными схемами.

Что такое датчик?

Устройство, которое выдает выходной сигнал, обнаруживая изменения в количествах или событиях, можно определить как датчик. В общем, датчики называют устройствами, которые генерируют электрический сигнал или оптический выходной сигнал, соответствующий изменениям уровня входных сигналов. Существуют различные типы датчиков, например, рассмотрим термопару, которую можно рассматривать как датчик температуры, который выдает выходное напряжение на основе изменений температуры на входе.

Можно наблюдать многие виды датчиков во многих областях, используемых для различных приложений. Рассмотрим несколько из датчиков типа .

Типы датчиков

Различные типы датчиков в электронике

В нашей повседневной жизни мы привыкли часто использовать различные типы датчиков в наших энергосистемах, таких как электрические и электронные приборы, системы управления нагрузкой, домашняя автоматизация и т. Д. промышленная автоматизация и так далее.

Все типы датчиков можно разделить на аналоговые и цифровые.Но есть несколько типов датчиков, таких как датчики температуры, ИК-датчики, ультразвуковые датчики, датчики давления, датчики приближения и сенсорные датчики, которые часто используются в большинстве электронных приложений.

  1. Датчик температуры
  2. ИК-датчик
  3. Ультразвуковой датчик
  4. Датчик касания
  5. Датчики приближения
  6. Датчик давления
  7. Датчики уровня
  8. Датчики дыма и газа

Датчик температуры

Температура является одним из наиболее часто измеряемых экологические количества по разным причинам.Существуют различные типы датчиков температуры, которые могут измерять температуру, такие как термопары, термисторы, полупроводниковые датчики температуры, резистивные датчики температуры (RTD) и т. Д. В зависимости от требований используются различные типы датчиков для измерения температуры в различных приложениях.


Датчик температуры
Цепь датчика температуры

Простой датчик температуры со схемой может использоваться для включения или выключения нагрузки при определенной температуре, которая определяется датчиком температуры (здесь используется термистор).Схема состоит из батареи, термистора, транзисторов и реле, которые подключены, как показано на рисунке.

Цепь датчика температуры

Реле активируется датчиком температуры, определяя желаемую температуру. Таким образом, реле включает подключенную к нему нагрузку (нагрузка может быть переменного или постоянного тока). Мы можем использовать эту схему для автоматического управления вентилятором в зависимости от температуры.

Практическое применение датчика температуры

В первую очередь рассмотрим датчики температуры, которые снова подразделяются на датчики различных типов, такие как термисторы, цифровые датчики температуры и так далее.

Программируемый цифровой контроллер температуры представляет собой практический электронный проект на основе встроенной системы, который он разработан, который используется для управления температурой любого устройства в соответствии с требованиями промышленного применения. Комплект схемы цифрового датчика температуры показан на рисунке ниже.

Структурная схема проекта может быть представлена ​​следующим образом с различными блоками, как показано на рисунке.

Блок питания состоит из источника питания 230 В переменного тока, понижающего трансформатора для понижения напряжения, выпрямителя для выпрямления напряжения из переменного в постоянный, регулятора напряжения для поддержания постоянного выходного напряжения постоянного тока для подачи входных сигналов в схему проекта.

ЖК-дисплей сопряжен с микроконтроллерами 8051 для отображения показаний температуры в диапазоне от -55 ° C до + 125 ° C. Цифровой датчик температуры IC DS1621 используется для передачи 9-битных показаний температуры на микроконтроллер.

Энергонезависимая память EEPROM используется для хранения заданных пользователем (максимальных и минимальных) настроек температуры с помощью набора переключателей на микроконтроллерах 8051. К микроконтроллеру подключено реле, которым можно управлять с помощью драйвера транзистора.Нагрузка может управляться с помощью этого реле (здесь нагрузка представлена ​​в виде лампы для демонстрационных целей).

ИК-датчик

Небольшие фоточипы с фотоэлементом, которые используются для излучения и обнаружения инфракрасного света, называются ИК-датчиками. ИК-датчики обычно используются для разработки технологии дистанционного управления. Инфракрасные датчики можно использовать для обнаружения препятствий роботизированному транспортному средству и, таким образом, контролировать направление движения роботизированного транспортного средства. Существуют различные типы датчиков, которые можно использовать для обнаружения инфракрасного света.

ИК-датчик
Схема ИК-датчика

Простая схема ИК-датчика используется в нашей повседневной жизни в качестве пульта дистанционного управления для телевизора. Он состоит из схемы ИК-излучателя и ИК-приемника, которые могут быть спроектированы, как показано на рисунке.

Цепь ИК-датчика

Цепь ИК-излучателя, которая используется контроллером в качестве пульта дистанционного управления, используется для излучения инфракрасного света. Этот инфракрасный свет отправляется или передается в схему ИК-приемника, которая взаимодействует с устройством, таким как телевизор или робот с дистанционным управлением через ИК-порт.На основании полученных команд осуществляется управление телевизором или роботом.

Практическое применение ИК-датчика

ИК-датчики часто используются для проектирования пультов дистанционного управления телевизорами. Это простой проект электроники на основе ИК-датчика, используемый для дистанционного управления роботизированным транспортным средством с помощью обычного телевизионного или ИК-пульта. Схема проекта роботизированного транспортного средства, управляемого ИК-датчиком, показана на рисунке.

Блок-схема роботизированных транспортных средств с ИК-управлением состоит из различных блоков, таких как двигатели и водолаз, подключенных к микроконтроллерам 8051, аккумулятор для источника питания, блок ИК-приемника и пульт дистанционного управления телевизором или ИК-пульт, как показано на рисунке.

Здесь пульт от телевизора на основе ИК-датчика используется для удаленной отправки команд роботизированному транспортному средству пользователем. На основе команд, полученных ИК-приемником, подключенным к микроконтроллеру на стороне приемника. Микроконтроллер генерирует соответствующие сигналы для управления двигателями, чтобы управлять направлением роботизированного транспортного средства вперед или назад, влево или вправо.

Ультразвуковой датчик

Преобразователь, который работает по принципу, аналогичному принципу сонара или радара, и оценивает атрибуты цели путем интерпретации, называется ультразвуковыми датчиками или трансиверами.Существуют различные типы датчиков, которые классифицируются как активные и пассивные ультразвуковые датчики, которые можно различать в зависимости от работы датчиков.

Высокочастотные звуковые волны, генерируемые активными ультразвуковыми датчиками, принимаются обратно ультразвуковым датчиком для оценки эха. Таким образом, временной интервал, используемый для передачи и приема эха, используется для определения расстояния до объекта. Но пассивные ультразвуковые датчики используются только для обнаружения ультразвукового шума, который присутствует в определенных условиях.Ультразвуковой датчик

со схемой

Ультразвуковой модуль, показанный на приведенном выше рисунке, состоит из ультразвукового передатчика, приемника и схемы управления. Практическое применение ультразвукового датчика со схемой может быть использовано в качестве схемы ультразвукового датчика расстояния, как показано ниже.

При подаче питания на схему генерируются ультразвуковые волны, которые передаются от датчика и отражаются назад от препятствия или объекта перед ним. Затем получатель получает его, и общее время, затрачиваемое на отправку и получение, используется для расчета расстояния между объектом и датчиком.Микроконтроллер используется для обработки и управления всеми операциями с использованием методов программирования. ЖК-дисплей подключен к цепи для отображения расстояния (обычно в см).

Практическое применение ультразвукового датчика

Ультразвуковые датчики со схемами могут использоваться для измерения расстояния до объекта. Этот метод используется там, где мы не можем реализовать обычные методы для измерения таких недоступных областей, как зоны высокой температуры или давления и т. Д.Комплект схемы для измерения расстояния на основе ультразвукового датчика показан на рисунке.

Блок-схема проектной схемы измерения расстояния ультразвуковым датчиком показана на блок-схеме ниже. Он состоит из различных блоков, таких как блок питания, ЖК-дисплей, ультразвуковой модуль, объект, расстояние до которого необходимо измерить, и микроконтроллеры 8051.

Ультразвуковой преобразователь, используемый в этом проекте, состоит из ультразвукового передатчика и приемника.Волны, передаваемые ультразвуковым передатчиком, отражаются обратно в ультразвуковой приемник от объекта. Время, необходимое для отправки и приема этих волн, рассчитывается с использованием скорости звука.

Датчик касания

Сенсор касания можно определить как переключатели, которые активируются касанием. Существуют различные типы сенсорных датчиков, которые классифицируются в зависимости от типа касаний, например, емкостной сенсорный переключатель, сенсорный переключатель сопротивления и пьезосенсорный переключатель.

Датчик касания
Схема датчика касания

Схема представляет собой простое приложение сенсорного датчика, которое состоит из таймера 555, работающего в моностабильном режиме, сенсорного датчика или пластины, светодиода, батареи и основных электронных компонентов.

Цепь датчика касания

Цепь подключена, как показано на рисунке выше. В нормальном состоянии, когда сенсорная панель не трогается, светодиод остается в выключенном состоянии. Если один раз прикоснуться к сенсорной панели, таймеры 555 подадут сигнал.Регистрируя сигнал, полученный от сенсорной панели, таймер 555 активирует светодиод, и, таким образом, светодиод светится, указывая на прикосновение к сенсорному датчику или пластине.

Практическое применение датчика касания

Сенсорный груз предназначен для управления грузом. Проектная схема переключателя нагрузки с сенсорным управлением показана на рисунке.

Сенсорный датчик нагрузки с сенсорным управлением состоит из различных блоков, таких как блок питания, таймеры 555, сенсорная панель или сенсорная панель, реле и нагрузка, как показано на блок-схеме сенсорного выключателя нагрузки.

555 таймеров, используемых в схеме, подключены в моностабильном режиме, который используется для управления реле для включения нагрузки на фиксированное время. Триггерный штифт таймеров 555 соединен с сенсорной панелью, таким образом, таймеры 555 могут запускаться прикосновением. Каждый раз, когда таймер 555 запускается прикосновением (напряжение возникает при прикосновении к телу человека), он обеспечивает высокий логический уровень в течение фиксированного интервала времени. Этот фиксированный интервал времени можно изменить, изменив соединение постоянной времени RC с таймером.Таким образом, выход таймера 555 управляет нагрузкой через реле, и нагрузка автоматически отключается через фиксированный промежуток времени.

Точно так же мы можем разрабатывать простые и инновационные проекты в области электротехники и электроники, используя более совершенные датчики, такие как система автоматического открывания дверей на основе ИК-датчика. Генерация электроэнергии на основе датчиков давления, которая может быть реализована путем размещения пьезоэлектрических пластин (это один из типов датчиков давления) под выключателем скорости на автомагистралях для выработки электроэнергии для уличных фонарей на шоссе.Схема датчика приближения на основе датчика приближения.

Теперь давайте продвинемся вперед и узнаем типы датчиков, основанные на каждой области, например в IoT, робототехнике, строительстве и во многих отраслях.

Датчики в IoT

IoT — это платформа, на которой до недавнего времени она находилась в центре всего, что связано с технологиями. Функция IoT — доставлять различные типы информации и интеллекта с помощью различных датчиков. Эти датчики работают для сбора информации, работы с ней и обмена между несколькими подключенными устройствами.Со всей собранной информацией датчики обеспечивают автоматическое функционирование и делают технологию умнее. Ниже представлены типов датчиков в домене IoT .

Датчики приближения

Это тип датчика IoT, в котором он определяет наличие или отсутствие окружающего объекта или определяет свойства объекта. Затем он преобразует обнаруженный сигнал в форму, понятную пользователю, или может быть простым электронным устройством, которое не контактирует с ним.

Схема датчика приближения

Датчики приближения применяются в основном в сфере розничной торговли, где они могут обнаруживать движение и связь, существующую между продуктом и потребителем. Благодаря этому пользователи могут получать быстрые уведомления об обновлениях скидок и эксклюзивных предложениях интересных товаров. А другая область — автомобили.

Например, при движении задним ходом вы будете слышать звуки при обнаружении препятствия, и здесь реализована работа датчика приближения.

Существует много других типов датчиков приближения, а именно:

Химический датчик

Эти датчики используются в различных отраслях промышленности. Основная цель этих датчиков — сигнализировать о любых изменениях в жидкости или обнаруживать любые химические изменения в воздухе. Они крайне важны в крупных городах, потому что важно искать изменения и обеспечивать безопасность населения.

Существенное внедрение химических сенсоров можно увидеть в коммерческих наблюдениях за атмосферой и в управлении процессами, которые могут быть как преднамеренно, так и случайно выделенными химическими веществами, опасными или радиоактивными воздействиями, многоразовыми операциями на космических станциях, фармацевтической промышленности и многих других.

Наиболее часто используемые химические сенсоры:

  • Электрохимический тип газа
  • Химический полевой транзистор
  • Химический резистор
  • Недисперсионный ИК-диапазон
  • Тип стеклянного электрода pH
  • Наностержень оксида цинка
  • Флуоресцентный хлорид типа

Газовый сенсор

Они почти такие же, как химические датчики, но используются исключительно для наблюдения за изменениями качества воздуха и определения наличия различных типов газов.Подобно химическим датчикам, они используются во многих областях, таких как сельское хозяйство, здравоохранение, производство, и используются для наблюдения за качеством воздуха, распознавания токсичного или горючего газа, наблюдения за опасными газами в угольной промышленности, нефтегазовой промышленности, химических лабораторий, инженерных работ — краски , пластмассы, резина, медицина и нефтехимия и другие.

Некоторые из наиболее часто используемых газовых сенсоров относятся к

  • Тип водорода
  • Тип контроля озона
  • Гигрометр
  • Датчик углекислого газа
  • Электрохимический газообразный тип
  • Тип каталитического шарика
  • Тип загрязнения воздуха
  • Окись углерода Тип обнаружения
  • Тип обнаружения газа

Это все о газовых и химических датчиках и их типах.

Датчики влажности

Влажность — это термин, который определяется как количество пара, присутствующего в атмосферном воздухе или других газообразных веществах. Датчики влажности обычно используют датчики температуры, поскольку для большинства производственных операций требуются точные рабочие условия. Измеряя влажность, можно убедиться, что вся процедура проходит легко, и когда происходит резкое изменение, они сразу же выполняются, так как эти датчики быстрее определяют изменение.

Во многих областях, например, в жилых и коммерческих помещениях, эти датчики влажности используются для отопления, вентиляции и охлаждения. Даже эти датчики можно наблюдать во многих других областях, таких как окраска, больницы, фармацевтика, метеорология, автомобилестроение, теплицы и промышленность по нанесению покрытий.

Это типов датчиков, которые в основном используются в домене IoT .

Датчики в робототехнике

Датчики имеют большее значение в робототехнике, так как они позволяют роботу получать информацию об окружающей среде и тем самым облегчают выполнение необходимых операций.Без этих датчиков роботы могут выполнять лишь несколько монотонных действий, ограничивающих возможности робота.

Обладая всеми этими способностями, роботы могут выполнять множество высокоуровневых операций. Давайте обсудим более подробно различные типы датчиков в робототехнике .

Датчик ускорения

Этот тип датчика используется для расчета значений угла и ускорения. Акселерометр в основном используется для расчета ускорения. Существует два типа сил, которые показывают воздействие на акселерометр, а именно:

Статическая сила — это сила трения, которая существует между любыми двумя объектами.Вычислив силу тяжести, можно узнать величину наклона робота. Этот расчет полезен для балансировки роботов или для определения того, совершает ли робот движение на подъеме или на плоской кромке.

Dynamic Force — Измеряется как величина ускорения, необходимого для движения объекта. Расчет динамической силы с помощью акселерометра определяет либо скорость, либо скорость движения робота.

Эти датчики акселерометра доступны в нескольких конфигурациях.Тип выбора зависит от требований отрасли. Некоторые из параметров, которые необходимо проверить перед правильным выбором датчика, — это полоса пропускания, тип выходного сигнала, цифровой или аналоговый, общее количество осей и чувствительность.

На рисунке ниже показана принципиальная схема датчика ускорения.

Датчик ускорения

Датчик звука

Эти датчики обычно представляют собой микрофонные устройства, которые используются для определения звука и подачи соответствующего уровня напряжения на основе обнаруженного уровня звука.С помощью звукового датчика можно изготовить небольшого робота для навигации в зависимости от уровня принимаемого звука.

По сравнению с датчиками света, процесс проектирования датчиков звука несколько сложен. Это связано с тем, что звуковые датчики обеспечивают очень минимальную разницу напряжений, и ее необходимо усиливать, чтобы обеспечить измеримое изменение напряжения. Схема переключения звукового датчика показана ниже:

Звуковой датчик

Световой датчик

Световые датчики — это своего рода преобразователи, которые используются для идентификации света и генерируют изменение напряжения, такое же, как интенсивность света, попадающего под световые датчики. .

В робототехнике существуют в основном два типа датчиков: фоторезисторные и фотоэлектрические. Даже есть другие типы световых сенсоров, которые не так много реализованы, как фототранзисторы и фотолампы.

Фоторезистор

Это вид резистора, который в основном используется для обнаружения света. При этом значение сопротивления изменяется в соответствии с уровнем интенсивности света. Свет, падающий на фоторезистор, имеет обратную зависимость от величины сопротивления фоторезистора.В большинстве случаев фоторезистор даже называют LDR, что означает светозависимый резистор. Принципиальная схема фоторезистора показана ниже:

Фотоэлементы

Фотоэлементы — это устройства преобразования энергии, которые используются для преобразования солнечного излучения в форму электрической энергии. В основном они используются в процессе производства солнечных роботов. Отдельно фотоэлектрические элементы рассматриваются как устройства источников энергии, которые представляют собой приложение, которое объединено как с конденсаторами, так и с транзисторами, и они могут преобразовать это в устройство датчика.

Тактильные датчики

Это тип датчика, который определяет контакт, который находится между датчиком и объектом. Тактильные датчики, вероятно, применяются в повседневных ситуациях, например, в лампах, которые тускнеют или увеличивают яркость, касаясь их основания и кнопок подъема. Кроме того, существует множество обширных областей применения тактильных датчиков, о которых люди точно не знают. Основными типами тактильных датчиков являются

Датчик касания

Это датчик, который обладает способностью распознавать и идентифицировать прикосновение к объекту и датчику.Некоторые из устройств, в которых используются сенсорные датчики, — это концевые выключатели, микровыключатели и другие. Когда какой-либо из разъемов входит в контакт с любой из твердых секций, это устройство становится более удобным, и это останавливает движение робота. Кроме того, он используется для проверки, когда у него есть датчик, используемый для измерения размера компонентов.

Датчик силы

Он используется для измерения значений силы при выполнении нескольких операций, таких как разгрузка и погрузка машины, транспортировка материала и другие, выполняемые роботом.Этот датчик также широко используется при сборке для анализа проблем. В этом датчике реализовано несколько подходов, таких как совместное зондирование, тактильное зондирование.

Помимо этого, во многих отраслях промышленности существует множество типов датчиков. Давайте кратко рассмотрим:

Типы датчиков, используемых в здании

В основном используемые датчики в строительной отрасли:

  • Датчики температуры
  • Датчики обнаружения движения
  • Электрические датчики напряжения и тока
  • Дым и пожар датчики обнаружения
  • Датчики камеры
  • Датчики газа

Типы датчиков для дистанционного зондирования

В основном существуют два типа датчиков дистанционного зондирования: активные и пассивные.

Активные датчики

Они генерируют энергию для сканирования предметов и местоположений, а затем датчик идентифицирует и вычисляет количество либо рассеянного назад, либо отраженного излучения от целевого объекта. Примерами активных датчиков являются РАДАР и ЛИДАР, где разница во времени между процессом излучения и процессом возврата рассчитывается путем определения площади, скорости и направления объекта.

Пассивные датчики

Эти датчики собирают излучение, которое либо излучается, либо отражается от окружающих мест или объектов.Наиболее ярким примером пассивного датчика является отраженный солнечный свет. И другие примеры — радиометры, объекты с зарядовой связью, инфракрасный порт и работа с пленочными фотоаппаратами.

Классификация датчиков в дистанционном зондировании:

Типы датчиков в дистанционном зондировании

Для разработки различных типов схем на основе датчиков вы можете загрузить нашу бесплатную электронную книгу, чтобы самостоятельно разрабатывать проекты электроники. Вы также можете обратиться к нам за технической помощью, разместив свои идеи в разделе комментариев ниже.Вот вам вопрос, какие еще типы датчиков и в основном схемотехника датчиков потока?

Различные типы датчиков движения и принцип их работы

Первый датчик движения был изобретен в 1950 году Самуэлем Банго и назван охранной сигнализацией. Он применил основы радара к ультразвуковым волнам — частоте, позволяющей заметить огонь или грабитель, и той, которую люди не могут слышать. Датчик движения Samuel основан на принципе «эффекта Доплера». В настоящее время большинство датчиков движения работают по принципу детектора Самуэля Банго.Микроволновые и инфракрасные датчики, используемые для обнаружения движения по изменению производимых ими частот. Чтобы понять работу датчика движения, вам сначала нужно знать, как работает камера. В камере используется датчик изображения, а объектив направляет свет на — когда свет попадает на датчик изображения, каждый пиксель записывает, сколько света он получает. Этот контур светлых и темных областей в пикселях становится всем видеоизображением.

Датчики движения применяются в системах безопасности, которые используются в офисах, банках, торговых центрах, а также в качестве охранной сигнализации дома.Существующие датчики движения могут остановить серьезные аварии, обнаруживая людей, которые находятся ближе всего к датчику. Мы можем контролировать датчики движения в общественных местах. Основной частью схемы детектора движения является двойной ИК-отражающий датчик.


Что такое датчик движения?

Датчик движения — это устройство, которое замечает движущиеся объекты, в основном людей. Датчик движения часто включается в состав системы, которая регулярно выполняет задачу или предупреждает пользователя о движении в регионе.Эти датчики образуют очень важный компонент безопасности, управления домом, энергоэффективности, автоматического управления освещением и других полезных систем. Главный принцип датчика движения заключается в обнаружении грабителя и отправке предупреждения на панель управления, которая подает предупреждение в центр мониторинга. Датчики движения реагируют на различные ситуации, такие как движение в гостиной, открывание или закрытие дверей, окон, а также эти датчики могут

Датчик движения
  • Активировать дверной звонок, когда кто-то приближается к входной двери.
  • Эти датчики предупреждают вас, когда дети входят в некоторые закрытые зоны дома, такие как аптечка, подвал или тренажерный зал.
  • Экономьте энергию, используя этот датчик освещения в пустых помещениях.

Типы датчиков движения

На рынке доступны различные типы датчиков движения, у которых есть свои плюсы и минусы. Это инфракрасный, ультразвуковой, микроволновый, томографический и комбинированный типы.

Типы датчиков движения
Пассивный инфракрасный (PIR) датчик

Все теплокровные животные производят инфракрасное излучение.Пассивные инфракрасные датчики включают в себя тонкую пироэлектрическую пленку, которая реагирует на инфракрасное излучение испусканием электричества. Этот датчик активирует охранную сигнализацию всякий раз, когда имеет место приток электричества. Эти датчики экономичны, не потребляют больше энергии и служат вечно. Эти датчики обычно используются для внутренней сигнализации.

Пассивный инфракрасный датчик
Ультразвуковой датчик

Ультразвуковой датчик может быть активным (или) пассивным, при этом пассивные обращают внимание на определенные звуки, такие как металл о металл или разбитие стекла.Эти датчики очень чувствительны, но они часто дороги и могут выдавать ложные сигналы тревоги. Активные генерируют импульсы ультразвуковой волны (звуковой волны), а затем определяют отражение этих волн от движущегося объекта. Животные, такие как кошки, собаки, рыбы, могут слышать эти звуковые волны, поэтому активная ультразвуковая сигнализация может их сбить с толку.


Ультразвуковой датчик
Микроволновый датчик

Эти датчики генерируют микроволновые импульсы, а затем вычисляют их отражение от объектов, чтобы узнать, движутся ли объекты или нет.Микроволновые датчики очень чувствительны, но иногда их можно увидеть в неметаллических объектах, которые могут быть обнаружены движущимися объектами за пределами диапазона цели. Он потребляет много энергии, поэтому эти датчики часто предназначены для циклического включения и выключения. Это делает возможным приобретение прошлого, если вы знаете циклы. Электронные сторожевые собаки используют микроволновые датчики.

Микроволновый датчик
Томографический датчик

Эти датчики генерируют радиоволны и обнаруживают, когда эти волны возникают.Они могут видеть сквозь стены и предметы, и часто их размещают таким образом, чтобы создать радиоволновую сеть, которая покрывает большие площади. Эти датчики дороги, поэтому они обычно используются на складах, в хранилищах, а также в других ситуациях, когда требуется коммерческий уровень безопасности.

Томографический датчик
Комбинированные типы датчиков движения

Некоторые типы детекторов движения сочетают несколько датчиков, чтобы уменьшить количество ложных сигналов тревоги. Но двойные датчики активируются только тогда, когда оба типа обнаруживают движение.Например, с двойным микроволновым датчиком или датчиком PIR будет начинать с настройки пассивного инфракрасного датчика, поскольку он потребляет меньше энергии. Когда пассивный инфракрасный датчик срабатывает, включается микроволновое деление; затем, если сработал и оставшийся датчик, раздастся звуковой сигнал. Этот комбинированный тип отлично подходит для игнорирования поддельных сигналов тревоги, но учитывает возможность пропуска настоящих.

Комбинированные типы датчиков движения

Таким образом, речь идет о различных типах датчиков движения , которые включают пассивный инфракрасный датчик, ультразвуковой датчик, микроволновый датчик, томографический датчик и комбинированные типы.Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию. Кроме того, любые вопросы относительно этой концепции или реализации проектов на основе датчиков, пожалуйста, дайте свои ценные предложения, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, каково применение датчиков движения?

Источники фотографий:

Различные типы биометрических датчиков и их работа

Слово «биометрия» происходит от греческих слов «био» и «метрика». Где био означает жизнь, а метрика означает измерение.Биометрические данные используются для определения его или ее физических и поведенческих характеристик человека. Этот метод идентификации предпочтительнее традиционных методов, включая PIN-коды и пароли из-за его точности и чувствительности к регистру. В зависимости от конструкции эта система может использоваться как система идентификации или аутентификации. Эти системы делятся на различные типы, которые включают рисунок вен, отпечатки пальцев, геометрию руки, ДНК, голосовой рисунок, рисунок радужной оболочки, динамику подписи и распознавание лица.В этой статье рассказывается, что такое биометрический датчик, разные типы биометрических датчиков и его работа.

Биометрические датчики

Биометрические датчики

Биометрические датчики — это преобразователи, которые преобразуют биометрические данные человека в электрический сигнал. Биометрические функции включают в себя, в основном, биометрический считыватель отпечатков пальцев, радужную оболочку глаза, лицо, голос и т. Д. Обычно датчик считывает или измеряет свет, температуру, скорость, электрическую емкость и другие типы энергии. Чтобы добиться этого разговора, можно применять различные технологии, используя сложные комбинации, сети датчиков и цифровые камеры.Для каждого биометрического устройства требуется датчик одного типа. К биометрическим приложениям в основном относятся: используется в камере высокого разрешения для распознавания лиц или в микрофоне для записи голоса. Некоторые средства биометрии специально разработаны для сканирования рисунков вен под кожей. Биометрические датчики — неотъемлемая часть технологии идентификации.


Биометрическое устройство

Типы биометрических датчиков

Биометрические датчики или системы контроля доступа подразделяются на два типа, такие как физиологическая биометрия и поведенческая биометрия.Физиологическая биометрия в основном включает распознавание лиц, отпечатков пальцев, геометрию руки, распознавание радужной оболочки глаза и ДНК. В то время как поведенческая биометрия включает в себя нажатие клавиши, подпись и распознавание голоса. Для лучшего понимания этой концепции некоторые из них обсуждаются ниже.

Типы биометрических датчиков
Распознавание отпечатков пальцев

Распознавание отпечатков пальцев включает в себя получение изображения отпечатка пальца человека и запись его функций, таких как дуги, завитки и петли, а также очертания краев, мелких деталей и борозд.Соответствие отпечатка пальца может быть достигнуто тремя способами, такими как контрольные точки, корреляция и гребень.

  • Сопоставление отпечатков пальцев на основе контрольных точек сохраняет плоскость, содержащую набор точек, и набор точек соответствует шаблону и i / p контрольным точкам. .
  • Сопоставление отпечатков пальцев на основе корреляции накладывает два изображения отпечатков пальцев и вычисляет связь между эквивалентными пикселями.
  • Сопоставление отпечатков пальцев на основе функций Ridge — это инновационный метод, позволяющий фиксировать выступы, так как получение изображений отпечатков пальцев на основе мельчайших деталей затруднено в низком качестве.
Распознавание отпечатков пальцев

Для захвата отпечатков пальцев в существующих способах используются оптические датчики, которые используют датчик изображения CMOS или CCD; твердотельные датчики работают по принципу преобразовательной техники с использованием тепловых, емкостных, пьезоэлектрических датчиков или электрического поля; или ультразвуковые датчики работают на эхографии, в которой датчик посылает акустические сигналы через передатчик рядом с пальцем и улавливает сигналы в приемнике. Сканирование отпечатка пальца очень стабильное и надежное.Он защищает входные устройства для дверных замков зданий, а доступ к компьютерной сети становится все более взаимным. В настоящее время небольшое количество банков начали использовать сканеры отпечатков пальцев для утверждения в банкоматах.

Распознавание лиц

Система распознавания лиц — это один из типов биометрических компьютерных приложений, которые могут идентифицировать или проверять личность человека по цифровому изображению путем сравнения и анализа шаблонов. Эти биометрические системы используются в системах безопасности. Современные системы распознавания лиц работают с отпечатками лиц, и эти системы могут распознавать 80 узловых точек на лице человека.Узловые точки — это не что иное, как конечные точки, используемые для измерения переменных на лице человека, включая длину и ширину носа, форму скул и глубину глазницы.


Распознавание лиц

Системы распознавания лиц работают путем сбора данных для узловых точек на цифровом изображении лица человека, и полученные данные могут быть сохранены в виде отпечатка лица. В благоприятных условиях эти системы используют отпечатки лиц для точной идентификации. В настоящее время эти системы ориентированы на приложения для смартфонов, которые включают в себя персональный маркетинг, социальные сети и маркировку изображений.Социальные сайты, такие как FB, используют программное обеспечение для распознавания лиц, чтобы отмечать пользователей на фотографиях. Это программное обеспечение также увеличивает персонализацию маркетинга. Например, рекламные щиты были разработаны с интегрированным программным обеспечением, которое распознает этническую принадлежность, пол и предполагаемый возраст зрителей для обеспечения целевого маркетинга.

Не пропустите: последние проекты в области электроники для студентов инженерных специальностей.

Распознавание радужной оболочки глаза

Распознавание радужной оболочки глаза — это один из типов биометрических методов, используемых для идентификации людей на основе единичных узоров в кольцеобразной области вокруг зрачка глаза.Как правило, радужная оболочка имеет синий, коричневый, серый или зеленый цвет со сложными узорами, которые заметны при внимательном рассмотрении. Перейдите по ссылке ниже, чтобы узнать больше о технологии распознавания радужной оболочки глаза. Чтобы узнать больше о технологии распознавания IRIS, перейдите по ссылке.

Распознавание радужной оболочки глаза
Распознавание голоса

Технология распознавания голоса используется для создания речевых образов путем комбинирования поведенческих и физиологических факторов, которые могут быть зафиксированы технологией обработки речи.Наиболее важными свойствами, используемыми для аутентификации речи, являются носовой тон, основная частота, интонация, каденция. Распознавание голоса может быть разделено на различные категории в зависимости от типа домена аутентификации, например, метод фиксированного текста, текст-зависимый метод, текст-независимый метод и разговорный метод. Пожалуйста, перейдите по ссылке, чтобы узнать больше о технологии распознавания голоса.

Распознавание голоса
Распознавание подписи

Распознавание подписи — это один из типов биометрических методов, используемых для анализа и измерения физической активности при подписании, такой как давление, порядок движений и скорость.Некоторые биометрические данные используются для сравнения визуальных изображений подписей. Распознавание подписи может осуществляться двумя разными способами, например статическим и динамическим.

Распознавание подписи

В статическом режиме потребители пишут свою подпись на бумаге, оцифровывают ее с помощью камеры или оптического сканера.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.