Обикновено използваме конвенционални разпределителни табла за стенни контакти за включване на промишлени уреди или домакински уреди като вентилатор, охладител, индустриални двигатели и т.н. Но е много трудно да се управляват редовно превключвателите. Следователно, домашна автоматизация и системите за индустриална автоматизация са разработени за лесно управление на всички необходими електрически и електронни товари. Тази автоматизация в енергийната система може да бъде проектирана с помощта на различни видове сензори и сензорни вериги. И така, тази статия дава изчерпателен преглед на това какво е сензор, различни видове, принцип, заедно със схеми на веригата.
Какво е сензор?
Устройство, което дава изход чрез откриване на промените в количествата или събитията, може да бъде определено като сензор. По принцип сензорите се наричат устройства, които генерират електрически сигнал или оптичен изходен сигнал, съответстващ на вариациите в нивото на входовете. Има различни видове сензори, например, помислете за термодвойка, която може да се разглежда като температурен сензор, който произвежда изходно напрежение въз основа на промените на входната температура.
Човек може да наблюдава много видове сензори в много области, използвани за различни приложения. Нека разгледаме няколко от видове сензори .
Видове сензори
Различни видове сензори в електрониката
В ежедневния ни живот сме привикнали да прилагаме често различни видове сензори в нашите енергийни системи като електрически и електронни уреди, системи за контрол на товара, домашна автоматизация или индустриална автоматизация и т.н.
Всички видове сензори могат да бъдат класифицирани по принцип аналогови сензори и цифрови сензори . Но има няколко типа сензори като температурни сензори, IR сензори, ултразвукови сензори, сензори за налягане, сензори за близост и сензори за докосване често се използват в повечето приложения на електрониката.
- Температурен сензор
- IR сензор
- Ултразвуков сензор
- Сензор за докосване
- Сензори за близост
- Сензор за налягане
- Сензори за ниво
- Датчици за дим и газ
Температурен сензор
Температурата е една от най-често измерваните величини на околната среда по различни причини. Има различни видове температурни сензори, които могат да измерват температурата, като например термодвойка , термистори, полупроводникови температурни сензори, температурни детектори на съпротивление (RTD) и т.н. Въз основа на изискването, различни видове сензори се използват за измерване на температурата в различни приложения.
Температурен сензор
Верига на температурния сензор
Един прост температурен сензор с веригата може да се използва за включване или изключване на товара при определена температура, която се открива от температурния сензор (тук се използва термистор). Веригата се състои от батерия, термистор, транзистори и реле, които са свързани, както е показано на фигурата.
Верига на температурния сензор
Релето се активира от температурния сензор чрез откриване на желаната температура. По този начин релето включва включения към него товар (натоварването може да бъде AC или DC). Можем да използваме тази схема за автоматично управление на вентилатора въз основа на температурата.
Практическо приложение на температурния сензор
Първо, помислете температурни сензори които отново се класифицират в различни видове сензори като термистори, цифрови температурни сензори и т.н.
Програмируемият цифров контролер на температурата е практически вграден системен електронен проект, проектиран е, който се използва за контролиране на температурата на всяко устройство въз основа на изискванията на индустриалните приложения. Комплектът вериги на цифровия температурен датчик е показан на фигурата по-долу.
Блоковата схема на проекта може да бъде представена по следния начин с различни блокове, както е показано на фигурата.
The блок за захранване Състои се от AC 230V захранване, понижаващ трансформатор за намаляване на напрежението, токоизправител за коригиране на напрежението от AC към DC, регулатор на напрежение за поддържане на постоянно изходно DC напрежение за подаване на вход към веригата на проекта.
LCD дисплеят е свързан с микроконтролерите 8051 за показване на температурните показания в диапазона от -55 градуса С до + 125 градуса С. Цифровият температурен сензор IC DS1621 се използва за осигуряване на 9-битови температурни показания на микроконтролера.
Енергонезависимата памет на EEPROM се използва за съхраняване на дефинирани от потребителя (максимална и минимална) температурни настройки чрез набор от ключове към микроконтролерите 8051. Към микроконтролера е свързано реле, което може да се задвижва с помощта на транзисторния драйвер. Товарът може да се задвижва с помощта на това реле (тук товарът е представен като лампа за демонстрация).
IR сензор
Малките фоточипове с фотоклетка, които се използват за излъчване и откриване на инфрачервената светлина, се наричат IR сензори. IR сензорите обикновено се използват за проектиране на технология за дистанционно управление. IR сензор може да се използва за откриване на препятствия на роботизираното превозно средство и по този начин да се контролира посоката на роботизираното превозно средство. Съществуват различни видове сензори, които могат да се използват за откриване на инфрачервени светлини.
IR сензор
Верига на IR сензора
Обикновена схема на IR сензора се използва в нашия ежедневен живот като дистанционно управление за телевизор. Състои се от верига на IR излъчвател и IR приемник, които могат да бъдат проектирани, както е показано на фигурата.
Верига на IR сензора
Веригата на IR излъчвателя, която се използва като дистанционно от контролера, се използва за излъчване на инфрачервена светлина. Тази инфрачервена светлина се изпраща или предава към инфрачервената схема на приемника, която взаимодейства с устройството като телевизор или IR дистанционно управляван робот. Въз основа на получените команди се контролира телевизорът или роботът.
Практическо приложение на IR сензор
IR сензорите често се използват за проектиране на телевизионни дистанционни. Това е прост електронен проект, базиран на IR сензор, използван за дистанционно управление на роботизиран автомобил с помощта на общото дистанционно управление на телевизора или IR дистанционно . Контролната схема на роботизиран автомобил за управление на IR сензор е показана на фигурата.
Блоковата схема на управляваните от IR роботизирани превозни средства се състои от различни блокове като двигатели и моторни гмуркачи, свързани с микроконтролери 8051, батерия за захранване, блок за IR приемник и дистанционно управление за телевизор или IR дистанционно управление, както е показано на фигурата.
Тук дистанционното за телевизора, базирано на IR сензор, се използва за отдалечено изпращане на команди от потребителя на роботизираното превозно средство. Въз основа на командите, получени от IR приемника, свързан към микроконтролера в края на приемника. Микроконтролерът генерира подходящи сигнали за задвижване на двигателите, така че да контролира посоката на роботизираното превозно средство напред или назад или наляво или надясно.
Ултразвуков сензор
Преобразувател, който работи на принципа, подобен на сонара или радара и оценява атрибутите на целта чрез интерпретация, се нарича ултразвукови сензори или приемо-предаватели. Съществуват различни видове сензори, които се класифицират като активни и пасивни ултразвукови сензори, които могат да бъдат диференцирани въз основа на работата на сензорите.
Високочестотните звукови вълни, генерирани от активни ултразвукови сензори, се приемат обратно от ултразвуковия сензор за оценка на ехото. По този начин интервалът от време, използван за предаване и приемане на ехото, се използва за определяне на разстоянието до обект. Но пасивните ултразвукови сензори просто се използват за откриване на ултразвуков шум, който присъства при специфични условия.
Ултразвуков сензор с верига
Ултразвуковият модул, показан на горната фигура, се състои от ултразвуков предавател, приемник и контролна верига. Практическото приложение на ултразвуков сензор с веригата може да се използва като ултразвукова схема на датчик за разстояние, както е показано по-долу.
Когато се подава захранване на веригата, тогава се генерират и предават ултразвукови вълни от сензора и се отразяват обратно от препятствие или обект пред него. След това приемникът го получава и общото време, необходимо за изпращане и получаване, се използва за изчисляване на разстоянието между обекта и сензора. Микроконтролерът се използва за обработка и контрол на цели операции, използвайки техники за програмиране. LCD дисплеят е свързан с веригата за показване на разстоянието (обикновено в cm).
Практическо приложение на ултразвуков сензор
Ултразвукови сензори с вериги могат да се използват за измерване на разстоянието на обект. Този метод се използва, когато не можем да приложим конвенционалните методи за измерване на недостъпни области като зони с висока температура или налягане и т.н. Комплектът схеми за измерване на разстояние на базата на ултразвуков сензор е показан на фигурата.
Измерването на разстоянието от блок-схемата на проекта на ултразвуковия сензор е показано в блок-схемата по-долу. Състои се от различни блокове като блок за захранване, LCD дисплей, ултразвуков модул, обект, чието разстояние трябва да бъде измерено, и 8051 микроконтролери .
Ултразвуковият преобразувател, използван в този проект, се състои от ултразвуков предавател и приемник. Вълните, предадени от ултразвуковия предавател, се отразяват обратно към ултразвуковия приемник от обекта. Времето, необходимо за изпращане и получаване обратно на тези вълни, се изчислява, като се използва скоростта на звука.
Сензор за докосване
Сензорите за докосване могат да бъдат определени като превключватели, които се активират от докосването. Съществуват различни видове сензорни сензори, които се класифицират въз основа на типа докосвания, като капацитивен сензорен превключвател, съпротивление сензорен превключвател , и пиезо докосване.
Сензор за докосване
Сензорна схема на докосване
Схемата представлява просто приложение на сензор за докосване, който се състои от 555 таймер, работещ в моностабилен режим, сензор за докосване или плоча, LED, батерия и основни електронни компоненти.
Сензорна схема на докосване
Веригата е свързана, както е показано на горната фигура. По време на нормално състояние, когато сензорната плоча не се докосва, светодиодът остава в изключено състояние. Ако веднъж се докосне сензорната плоча, тогава се подава сигнал на 555 таймера. Чрез засичане на сигнала, получен от сензорната плоча, таймерът 555 активира светодиода и по този начин светодиодът свети, показвайки докосването на сензорния сензор или плочата.
Практическо приложение на сензор за докосване
Чувствителният на допир товар е предназначен за контрол на товара. Комплектът за проектна схема на сензорно контролиран превключвател на товара е показан на фигурата.
Сензорът за докосване, базиран на докосване, контролиран натоварване, се състои от различни блокове като блок за захранване 555 таймера , сензорна плоча или сензорна плоча, реле и товар, както е показано в блок-схемата на сензорно-контролиран превключвател на товара.
Използваните във веригата 555 таймера са свързани в моностабилен режим, който се използва за задвижване на реле за включване на товар за фиксирана продължителност. Задействащият щифт на 555 таймера е свързан към сензорната плоча, като по този начин 555 таймера могат да бъдат задействани чрез докосване. Винаги, когато 555 таймера се задействат чрез докосване (напрежението се развива с докосване на човешкото тяло), то осигурява висока логика за фиксиран интервал от време. Този фиксиран интервал от време може да бъде променен чрез промяна на RC константната връзка към таймера. По този начин изходът на таймера 555 задвижва товара през релето и натоварването се изключва автоматично след фиксирана продължителност на времето.
По същия начин можем да разработим прости и иновативни електрически и проекти за електроника използване на по-усъвършенствани сензори като система за автоматично отваряне на врати, базирана на PIR сензор. Производство на електроенергия въз основа на сензор за налягане, което може да се осъществи чрез поставяне на пиезоелектрическите плочи (това са един вид сензори за налягане) под прекъсвач на скоростта на магистралите за генериране на електричество за улични светлини на магистралите. Схема на детектор за близост, базирана на сензор за близост.
Сега нека продължим напред и да познаваме типовете сензори, базирани на всеки домейн, като например IoT, роботика, строителство и в много индустрии.
Сензори в IoT
IoT е платформата, в която в последно време тя е в центъра на всички неща, свързани с технологиите. Функцията на IoT е да доставя множество видове информация и интелигентност чрез прилагане на различни видове сензори. Тези сензори работят, за да събират информация, да функционират върху нея и да споделят между множество свързани устройства. С цялата събрана информация сензорите позволяват автоматична функционалност и правят технологията по-интелигентна. По-долу са видове сензори в IoT домейн.
Сензори за близост
Това е тип IoT сензор, при който той идентифицира съществуването или несъществуването на околния обект или намира свойствата на обекта. След това преобразува открития сигнал във формата, която е ясно разбрана от потребителя или може да бъде просто електронно устройство, което не влиза в контакт с тях.
Схема на сензора за близост
Прилагането на сензори за близост е главно в областта на търговията на дребно, където те могат да открият движението и асоциацията, които съществуват между продукта и потребителя. С това потребителите могат да получават бързи известия за актуализации на отстъпки и ексклузивни предложения за интересни продукти. А другият домейн е в автомобилите.
Например, когато реверсирате автомобил, ще получите звуци, ако бъде открито някакво препятствие и тук е приложена работата на сензора за близост.
Има много други видове сензори за близост и те са:
- Капацитивни сензори
- Индуктивни сензори
- Фотоелектрически сензори
Химически сензор
Тези сензори се прилагат в различни индустрии. Основната цел на тези сензори е да означават всякакви промени в течността или да откриват всякакви въздушни химически промени. Те са изключително важни в по-големите градове, защото е важно да се търсят промени и да се осигури безопасност за населението.
Същественото приложение на химическите сензори може да се види в търговските атмосферни наблюдения и при управлението на процеси, които могат да бъдат или умишлено, или случайно еволюирали химикали, опасно или радиоактивно излагане, операции за многократна употреба в космически станции, фармацевтична индустрия и много други.
Най-често използваните химически сензори са
- Електрохимичен тип газ
- Химически FET
- Резистор Chemi
- Недисперсионна IR
- pH тип стъклен електрод
- Цинков оксид нанород
- Флуоресцентен хлорид
Сензор за газ
Те са почти същите като химическите сензори, но се прилагат изключително за наблюдение на модификациите на качеството на въздуха и за установяване на съществуването на различни видове газове. Подобно на химическите сензори, те се използват в множество области като земеделие, здравеопазване, производство и се използват за наблюдение на качеството на въздуха, разпознаване на токсичен или запалим газ, надзор на опасен газ във въгледобивната промишленост, петролни и газови предприятия, химически лабораторни изследвания, инженерство - бои , пластмаси, каучук, лекарствени и нефтохимични и други.
Някои от най-внедрените газови сензори са на
- Тип водород
- Тип мониторинг на озона
- Хигрометър
- Сензор за въглероден диоксид
- Електрохимичен газообразен тип
- Каталитичен тип топчета
- Тип замърсяване на въздуха
- Тип откриване на въглероден оксид
- Тип откриване на газ
Това е всичко за газови и химически сензори и техните видове.
Сензори за влажност
Влажността е терминът, който се определя като количеството пара, което съществува в атмосферния въздух или в други газообразни вещества. Сензори за влажност обикновено се придържат към използването на температурни сензори, тъй като повечето от производствените операции се нуждаят от точни работни условия. С измерването на влажността може да се уверите, че цялата процедура протича лесно и когато настъпи внезапна модификация, те продължават с незабавно действие, тъй като тези сензори идентифицират вариацията по-бързо.
Много от домейните като жилищни, търговски използват тези сензори за влажност за целите на отоплението, вентилацията и охлаждането. Дори тези сензори могат да се наблюдават в много други области като боядисване, болници, фармацевтика, метеорология, автомобили, оранжерии и покривна индустрия.
Това са основно използваните видове сензори в IoT домейн.
Сензори в роботиката
Сензорите имат по-голямо значение в индустрията на роботиката, тъй като позволяват на робота да бъде информиран за заобикалящата го среда и така го улесняват да извърши необходимите операции. Без внедряването на тези сензори роботите могат да извършват само няколко монотонни дейности, които ограничават способността на робота.
С всички тези способности роботите могат да извършват много операции на високо ниво. Нека обсъдим по-ясно за различните видове сензори в роботиката .
Сензор за ускорение
Този тип сензор се използва за изчисляване на ъглови и ускорителни стойности. Акселерометърът се използва главно за изчисляване на ускорението. Съществуват два вида сили, които показват въздействието върху акселерометъра и това са:
Статична сила - Това е силата на триене, която съществува между всеки два предмета. С изчисляването на гравитационната сила може да се знае стойността на накланяне на робота. Това изчисление е полезно за роботизирано балансиране или за да се знае дали роботът има движещо се движение нагоре или по равен ръб.
Динамична сила - Това се измерва като количеството ускорение, което е необходимо за движението на обект. Изчисляването на динамичната сила чрез акселерометър определя скоростта или скоростта на движението на робота.
Тези сензори за акселерометър се предлагат в множество конфигурации. Видът на подбора зависи от изискванията на индустрията. Няколко от параметрите, които трябва да бъдат проверени преди правилния избор на сензор, са честотна лента, тип изход или цифров или аналогов, общият брой на осите и чувствителността.
Долната снимка показва схематичната диаграма на датчик за ускорение.
Звуков сензор
Тези сензори обикновено са микрофонни устройства, които се използват, за да познават звука и да доставят съответното ниво на напрежение въз основа на откритото ниво на звука. С внедряването на звуков сензор може да се произведе малък робот за навигация в зависимост от нивото на получения звук.
В сравнение със светлинните сензори, процесът на проектиране на звуковите сензори е малко сложен. Това е така, защото звуковите сензори доставят минимална разлика в напрежението и това трябва да бъде усилено, за да осигури измеримо изменение на напрежението. Схемата за превключване на звуковия сензор е показана по-долу:
Светлинен сензор
Светлинните сензори са вид преобразувателни устройства, които се използват за идентифициране на светлината и генерират промяна на напрежението, която е същата като интензивността на светлината, която попада под светлинни сензори .
В индустрията на роботиката съществуват предимно два вида сензори и това са фоторезисторни и фотоволтаични. Дори има и други видове светлинни сензори, които не са много изпълнени като фототранзистор и фототръби.
Фоторезистор
Това е вид резистор, използван главно за целите на откриването на светлина. При това стойността на съпротивлението се променя в съответствие с нивото на интензитета на светлината. Светлината, която пада върху фоторезистора, има обратно отношение към стойността на съпротивлението на фоторезистора. В повечето случаи фоторезисторът дори се нарича LDR, който е резистор, зависим от светлината. Схемата на фоторезистора е показана по-долу:
Фотоволтаични клетки
Фотоволтаичните клетки са устройства за преобразуване на енергия, които се използват за преобразуване на слънчевата радиация в форма на електрическа енергия. Те се използват главно в производствения процес на слънчеви роботи. Отделно фотоволтаичните клетки се вземат под внимание като устройства за източник на енергия, което е приложението, което се обединява както с кондензаторите, така и с транзисторите и те могат да трансформират това в сензорно устройство.
Тактилни сензори
Това е тип сензор, който посочва контакта, който е между сензора и обекта. Тактилните сензори вероятно се прилагат в ежедневни сценарии, като например лампите, които приглушават или подобряват яркостта, като докосват основата им и в бутоните за повдигане. Освен това има много обширни приложения на тактилни сензори, при които хората не са наясно точно. Основните видове тактилни сензори са
Сензор за докосване
Това е сензорът, който притежава способността да усеща и идентифицира докосването на обекта и сензора. Някои от устройствата, при които се използват сензорните сензори, са ограничителни превключватели, микропревключватели и други. Когато някой от съединителите влезе в контакт с някоя от плътните секции, това устройство ще бъде по-удобно и това спира роботизираното движение. Освен това се използва за инспекция, където има сонда, използвана за измерване на размера на компонента.
Датчик за сила
Това се използва за измерване на стойностите на силата на множество операции като машинно разтоварване и товарене, пренасяне на материали и други, които се управляват от робот. Този сензор се използва широко и в сглобяващия подход за анализ на проблемите. Съществуват множество подходи, които са внедрени в този сензор, като засичане на съединения, тактилно засичане на масив.
Освен тях има много видове сензори в много индустрии. Нека направим бърз преглед на тези:
Видове сензори, използвани в строителството
Основно използваните сензори в строителната индустрия са:
- Температурни сензори
- Сензори за откриване на движение
- Сензори за електрическо напрежение и ток
- Датчици за откриване на дим и пожар
- Сензори на камерата
- Сензори за газ
Видове сензори при дистанционно наблюдение
Съществуват предимно два вида сензори за дистанционно наблюдение и това са активни и пасивни сензори.
Активни сензори
Те генерират енергия за сканиране на нещата и местоположенията и след това сензор идентифицира и изчислява количеството на обратно разсеяното или отразеното лъчение от целевия обект. Примерите за активни сензори са RADAR и LIDAR, където разликата във времето, която е между процеса на емисии и процеса на връщане, се изчислява чрез определяне на площта, скоростта и посоката на обекта.
Пасивни сензори
Тези сензори събират лъчение, което се излъчва или отразява от околните места или обекта. Най-важният пример за пасивен сензор е отразената слънчева светлина. И другите примери са радиометри, свързани със заряд обекти, инфрачервена светлина и работа с филмова камера.
Класификацията на сензорите при дистанционно наблюдение са
Видове сензори при дистанционно наблюдение
За проектиране различни видове сензорни схеми можете да изтеглите нашата безплатна електронна книга, за да проектирате сами проекти за електроника. Можете също така да се обърнете към нас за техническа помощ, като публикувате вашите идеи в раздела за коментари по-долу. Ето един въпрос към вас, какви са другите видове сензори и главно верижна конструкция на датчици за поток ?
