Сензори - Видове и приложения

Сензори - Видове и приложения

Сензори за налягане

Сензорите за налягане обикновено се използват за измерване на налягането на газ или течности. Обикновено сензорът за налягане действа като преобразувател. Той генерира налягането в аналогов електрически или цифров сигнал. Съществува и категория сензори за налягане, които са класифицирани по отношение на налягането, някои от тях са сензор за абсолютно налягане, сензор за манометър. Съществува и тип сензор за налягане, който ви информира кога колата ви е с ниско ниво на бензин или масло.



Сензорите за налягане са типични преобразуватели, които усещат налягането и го преобразуват в параметри на електрически сигнал. Типични примери за сензори за налягане са тензометри, капацитивни сензори за налягане и пиезоелектрични сензори за налягане. Деформаторите работят на принципа на промяна на съпротивлението с прилагане на налягане, където пиезоелектричните сензори за налягане работят на принципа на промяна на напрежението в устройството при прилагане на налягане.


Диаграма на датчика за налягане:

По-долу е схемата на измервателен уред за измерване на налягането на PIC микроконтролер:





Схема на датчика за налягане

Веригата включва следните компоненти:



  • Микроконтролер PIC, който получава вход от сензора за налягане и съответно дава изхода към 4-сегментния панел на дисплея.
  • 6-пинов сензор за налягане IC MPX4115, който е силициев сензор за налягане и осигурява висок аналогов изходен сигнал.
  • 4 седем сегментни дисплея, получаващи вход от PIC микроконтролер и задвижвани от всеки транзистор.
  • Кристално устройство за осигуряване на входа на часовника към микроконтролера.

Работа на сензора за налягане:

Горното видео описва как сензорът за налягане е свързан с микроконтролер, за да покаже стойността на налягането в седем сегментен дисплей. Сензорът за налягане се състои от 6 щифта и е свързан към 5V захранване.

Пин 3 е свързан към захранването, щифт 2 е заземен и щифт 1 е свързан към RA0 / AN0 пин на микроконтролера като аналогов вход. За показване на стойностите тук се използва 4-цифрен седемсегментен дисплей, който се задвижва от обща анодна конфигурация на четири транзистора.


Тук сензорът за налягане от 28,50 PSI е свързан към микроконтролера, така че когато можем да променим стойността на сензора на ниска или висока, микроконтролерът открива тези стойности и показва на седемсегментния дисплей.

Ако тази стойност на налягането прескочи праговите си нива, микроконтролерът дава аларма на потребителя. По този начин може да се свърже всеки тип сензор с микроконтролера за наблюдение, обработка и показване на стойностите в реално време.

Приложения за сензори за налягане:

Има много приложения за сензор за налягане като засичане на налягане, засичане на надморска височина, засичане на потока, засичане на линия или дълбочина.

  • Използва се и в реално време, автомобилни аларми и пътни камери използват сензори за налягане, за да знаят дали някой превишава скоростта.
  • Сензорите за налягане се използват и в дисплеите със сензорен екран, за да се определи точката на прилагане на налягането и да се дадат подходящи указания на процесора.
  • Те се използват и в цифрови апарати за кръвно налягане и вентилатори.
  • Промишленото приложение на сензори за налягане включва наблюдение на газовете и тяхното парциално налягане.
  • Те се използват и в самолетите, за да осигурят баланс между атмосферното налягане и системата за управление.
  • Те също се използват за определяне на дълбочината на океаните в случай на морски операции, за да се определят подходящи работни условия за електронните системи.

Пример за сензор за налягане - пиезоелектричен преобразувател

Пиезоелектричният преобразувател е измервателно устройство, което преобразува електрическите импулси в механични вибрации и обратно. Пиезоелектричният кварцов кристал и пиезоелектричният ефект са двете неща, необходими за разбирането на пиезоелектричните преобразуватели.

Пиезоелектричен кварцов кристал:

Кварцовият кристал е пиезоелектричен материал. Той може да генерира напрежение, когато върху кристала се прилага механично напрежение. Пиезоелектричният кристал се огъва в различни посоки при различни стойности на честотите. Това се нарича режим на вибрация. За постигане на различни режими на вибрация кристалът може да бъде направен в различни форми.

Пиезоелектричен ефект:

Пиезоелектричният ефект е генерирането на електрически заряд в някои кристали и керамика поради приложено механично напрежение върху тях. Скоростта на генериране на електрически заряд е пропорционална на силата, приложена върху него. Пиезоелектричният ефект работи и в обратен ред, така че когато се прилага напрежение към пиезоелектричния материал, той може да генерира известна механична енергия.

Пиезоелектричните преобразуватели могат да се използват в микрофони поради тяхната висока чувствителност, където преобразуват звуковото налягане в напрежение. Те могат да се използват в акселерометри, детектори на движение и могат да се използват като ултразвукови детектори и генератори. Разпространението на ултразвук не се осъществява в материала поради неговата прозрачност.

Приложение:

Пиезоелектричните преобразуватели могат да се използват както като изпълнителни механизми, така и като сензори. Сензорът превръща механичната сила в импулси на електрическо напрежение и задвижващият механизъм преобразува импулсите на напрежението в механични вибрации. Пиезоелектричните сензори могат да откриват дисбаланси на въртящи се части на машината. Те могат да се използват при ултразвуково измерване на нивото и измерване на приложения на дебита. Освен вибрациите за откриване на дисбаланси, те могат да се използват за измерване на ултразвукови нива и скорости на потока.

Сензор за влажност

Сензорът за влажност усеща относителна влажност. Това означава, че измерва температурата на въздуха и влагата. Отчитането на влажността е от съществено значение в системите за контрол в промишлеността, както и в битовите. Те са предназначени за приложения с голям обем, чувствителни към разходи, като например автоматизация на офиса, автомобилен контрол на въздуха, домакински уреди и системи за управление на промишлени процеси, а също и за приложения, където се изисква компенсация на влажността. Сензорите за влажност обикновено са от капацитивен или резистивен тип.

Отговорът на кондензаторните сензори е по-линеен в сравнение с резистивните сензори. Капацитивните сензори са допълнително използваеми в целия диапазон от 0 до 100 процента относителна влажност (RH), където резистивният елемент обикновено е ограничен до около 20 до 90 процента относителна влажност (RH). Тук ще обсъдим капацитивния сензор.

Капацитивен датчик за влажност променя капацитета си въз основа на RH на околния въздух. Диелектричната константа на сензора се променя с нивото на влажност по начин, който може да бъде измерен. Капацитетът се увеличава с относителната влажност.

Сензор за влажност

Сензор за влажност

Характеристика:

  • Висока надеждност и дългосрочна стабилност.
  • Използва се във вериги с напрежение или честота.
  • Компонент без олово. Компоненти без олово.
  • Незабавна промяна за десатурация от фаза на насищане.
  • Бързо време за реакция.

Спецификации:

  • Изисквания за мощност: 5 до 10 VDC.
  • Комуникация: Капацитивен компонент.
  • Размери: 0,25 x 0,40 в диаметър (6,2 x 10,2 mm диаметър).
  • Диапазон на работна температура: -40 до 212 ° F (-40 до 100 ° C).

Сензорите за влажност имат широк спектър от приложения като промишлени и битови приложения, медицински приложения и се използват, за да предоставят индикация за нивата на влага в околната среда.

Измерването на влажността е трудно. Обикновено влажността във въздуха се измерва като част от максималното количество вода, което въздухът може да поеме при определена температура. При атмосферни условия и дадена температура тази фракция може да варира между 0 и 100%. Тази относителна влажност е валидна само при определена температура и атмосферно налягане. Затова е важно сензорът за влажност да не се влияе нито от температурата, нито от налягането.

Верига на датчика за влажност

Верига на датчика за влажност

Токът, преминаващ през термистора, го кара да се нагрява, като по този начин увеличава температурата му. Разсейването на топлината е по-голямо в запечатания термистор в сравнение с открития термистор поради разликата в топлопроводимостта на водните пари и сухия азот. Разликата в съпротивлението на термисторите е пропорционална на абсолютната влажност.

Сензор за газ:

Газовите сензори са основен компонент в много системи за сигурност и съвременна методология, осигуряващи ключова обратна връзка за контрол на качеството на системата. И те се предлагат в широки спецификации в зависимост от нивата на чувствителност, вида на газа, който трябва да се усети, физическите измервания и различни различни елементи.

Газовите сензори обикновено работят с батерии. Те предават предупреждения чрез поредица от звукови и видими сигнали като аларми и мигащи светлини, когато се идентифицират опасни нива на газови пари. Друг газ се използва като референтна точка от сензора, тъй като измерва концентрацията на газ.

Сензор за газ

Сензор за газ

Сензорният модул се състои от стоманен екзоскелет, под който е разположен сензорен компонент. Този чувствителен компонент се подлага на ток чрез свързващи проводници. Този ток е известен като нагревателен ток, чрез който газовете, приближаващи се до сензорния компонент, се йонизират и се абсорбират от сензорния компонент. Това променя съпротивлението на чувствителния компонент, което променя стойността на тока, излизащ от него.

Характеристика:

  1. Стабилна производителност, дълъг живот, ниска цена.
  2. Обикновена схема на задвижване.
  3. Бърз отговор.
  4. Висока чувствителност към горими газове в широк диапазон.
  5. Стабилна производителност, дълъг живот, ниска цена.

Газовите детектори могат да се използват за откриване на горими, запалими и отровни газове и консумация на кислород. Този тип устройства се използват широко в промишлеността и могат да бъдат намерени в различни области, например на нефтени платформи, за да се проверят формите за производство и нововъзникващите технологии като фотоволтаични. Те могат допълнително да бъдат използвани в рамките на пожарогасене.

Газовият сензор е подходящ за откриване на горими газове, например водород, метан или пропан / бутан (LPG).

Верига на газовия сензор

Верига на газовия сензор

Когато горими или редуциращи газове влязат в контакт с измервателния елемент, те се подлагат на каталитично изгаряне, което води до повишаване на температурата, което причинява промяна в съпротивлението на елемента. Промяната в съпротивлението на сензора се получава като промяна на изходното напрежение през товарния резистор (RL) последователно със съпротивлението на сензора (RS). Концентрацията на тествания газ се определя от промяна в проводимостта, когато повърхността на сензора абсорбира редуциращите газове. Постоянният 5V изход на платката за събиране на данни е наличен за нагревателя на сензора (VH) и за детектиращата верига (VC).

Сега имате представа за видовете сензори и неговите приложения, ако имате някакви въпроси по тази тема или по електрическите и електронни проекти оставете коментарите по-долу.

Типична работна верига

Работна верига на датчика за газ