Senzorji - vrste in aplikacije

Preizkusite Naš Instrument Za Odpravo Težav





Tlačni senzorji

Tlačni senzorji se običajno uporabljajo za merjenje tlaka plinov ali tekočin. Običajno tlačni senzor deluje kot pretvornik. Tlak ustvarja v analognem električnem ali digitalnem signalu. Obstaja tudi kategorija tlačnih senzorjev, ki so razvrščeni glede na tlak, nekateri med njimi so senzorji absolutnega tlaka in senzorji tlaka. Obstaja tudi vrsta tlačnega senzorja, ki vas obvesti, kdaj v avtomobilu primanjkuje plina ali olja.

Tlačni senzorji so tipični pretvorniki, ki zaznajo tlak in ga pretvorijo v parametre električnega signala. Tipični primeri tlačnih senzorjev so merilniki napetosti, kapacitivni senzorji tlaka in piezoelektrični tlačni senzorji. Merilniki napetosti delujejo na principu spremembe upornosti z uporabo tlaka, kjer kot piezoelektrični senzorji tlaka delujejo na principu spremembe napetosti na napravi ob pritisku.




Shema vezja senzorja tlaka:

Sledi diagram vezja merilnika tlaka na osnovi mikrokrmilnika:

Shema vezja senzorja tlaka



Vezje vključuje naslednje komponente:

  • Mikrokrmilnik PIC, ki dobi vhod s tlačnega senzorja in nato odda izhod na 4-segmentno prikazovalno ploščo.
  • 6-polni senzor tlaka IC MPX4115, ki je silicijev senzor tlaka in zagotavlja visoko analogni izhodni signal.
  • 4 sedemsegmentni zasloni, ki dobivajo vhod od mikrokrmilnika PIC in jih poganja vsak tranzistor.
  • Kristalna razporeditev, ki zagotavlja vhod ure v mikrokrmilnik.

Delovanje senzorja tlaka:

Zgornji video opisuje, kako je tlačni senzor povezan z mikrokrmilnikom za prikaz vrednosti tlaka na sedemsegmentnem zaslonu. Tlačni senzor je sestavljen iz 6 zatičev in je povezan z napajalnikom 5V.

Zatič 3 je povezan z napajalnikom, zatič 2 je ozemljen in zatič 1 je povezan z zatičem RA0 / AN0 mikrokrmilnika kot analogni vhod. Za prikaz vrednosti tukaj uporabljamo štirimestni sedemsegmentni zaslon, ki ga poganja skupna anodna konfiguracija štirih tranzistorjev.


Tu je na mikrokrmilnik priključen senzor tlaka 28,50 PSI, tako da ko lahko spremenimo vrednost senzorja na nizko ali visoko, mikrokrmilnik zazna te vrednosti in jih prikaže na sedemsegmentnem zaslonu.

Če ta vrednost tlaka preseže prag, mikrokrmilnik sproži alarm uporabnika. Na ta način lahko katero koli vrsto senzorja povežete z mikrokrmilnikom za nadzor, obdelavo in prikaz vrednosti v realnem času.

Uporaba senzorja tlaka:

Obstaja veliko aplikacij za senzor tlaka, kot so zaznavanje tlaka, zaznavanje nadmorske višine, zaznavanje pretoka, zaznavanje črte ali globine.

  • Uporablja se tudi v realnem času, avtomobilske alarme, prometne kamere pa s tlačnimi senzorji vedo, ali nekdo prehitro vozi.
  • Tlačni senzorji se uporabljajo tudi na zaslonih na dotik, da določijo točko pritiska in dajo ustrezna navodila procesorju.
  • Uporabljajo se tudi v digitalnih merilnikih krvnega tlaka in ventilatorjih.
  • Industrijska uporaba tlačnih senzorjev vključuje nadzor plinov in njihovega parcialnega tlaka.
  • Uporabljajo se tudi na letalih za zagotavljanje ravnovesja med atmosferskim tlakom in nadzornim sistemom.
  • Uporabljajo se tudi za določanje globine oceanov v primeru pomorskih operacij za določitev primernih delovnih pogojev za elektronske sisteme.

Primer tlačnega senzorja - piezoelektrični pretvornik

Piezoelektrični pretvornik je merilna naprava, ki pretvarja električne impulze v mehanske vibracije in obratno. Piezoelektrični kremenov kristal in piezoelektrični učinek sta dve stvari, ki sta potrebni za razumevanje piezoelektričnih pretvornikov.

Piezoelektrični kvarčni kristal:

Kremenov kristal je piezoelektrični material. Lahko ustvari napetost, kadar na kristal deluje mehanska napetost. Piezoelektrični kristal se pri različnih vrednostih frekvenc upogne v različne smeri. To se imenuje način vibracije. Za doseganje različnih načinov vibracij je lahko kristal izdelan v različnih oblikah.

Piezoelektrični učinek:

Piezoelektrični učinek je ustvarjanje električnega naboja v nekaterih kristalih in keramiki zaradi mehanskih obremenitev nanje. Hitrost generiranja električnega naboja je sorazmerna s silo, ki deluje nanjo. Piezoelektrični učinek deluje tudi v obratnem vrstnem redu, tako da lahko pri piezoelektričnem materialu napetost ustvari nekaj mehanske energije.

Piezoelektrični pretvorniki se lahko uporabljajo v mikrofonih zaradi njihove visoke občutljivosti, kjer pretvarjajo zvočni tlak v napetost. Uporabljajo se lahko v merilcih pospeška, detektorjih gibanja in kot ultrazvočni detektorji in generatorji. Širjenje ultrazvoka v materialu ne vpliva zaradi njegove prosojnosti.

Uporaba:

Piezoelektrični pretvorniki se lahko uporabljajo kot pogoni in senzorji. Senzor pretvori mehansko silo v impulze električne napetosti, aktuator pa napetost pretvori v mehanske vibracije. Piezoelektrični senzorji lahko zaznajo neravnovesja vrtljivih delov stroja. Uporabljajo se lahko pri ultrazvočnem merjenju nivoja in merjenju pretoka. Poleg vibracij za odkrivanje neravnovesij se lahko uporabljajo za merjenje ultrazvočnih ravni in pretokov.

Senzor vlažnosti

Senzor vlažnosti zazna relativno vlažnost. To pomeni, da meri tako temperaturo zraka kot vlago. Zaznavanje vlage je bistvenega pomena v nadzornih sistemih v industriji in tudi v gospodinjstvih. Namenjeni so velikim, stroškovno občutljivim aplikacijam, na primer avtomatizaciji pisarn, avtomobilski kontroli zraka, gospodinjskim aparatom in sistemom za nadzor industrijskih procesov, pa tudi v aplikacijah, kjer je potrebna kompenzacija vlage. Senzorji vlažnosti so praviloma kapacitivni ali uporovni.

Odziv kondenzatorskih senzorjev je bolj linearen v primerjavi z uporovnimi senzorji. Kapacitivni senzorji so dodatno uporabni v celotnem območju od 0 do 100 odstotkov relativne vlažnosti (RH), kjer je uporovni element običajno omejen na približno 20 do 90 odstotkov relativne vlažnosti (RH). Tukaj bomo razpravljali o kapacitivnem senzorju.

Kapacitivni senzor vlažnosti spremeni svojo kapacitivnost glede na vlažnost zraka v okolici. Dielektrična konstanta senzorja se spreminja z nivojem vlage na način, ki ga je mogoče izmeriti. Kapaciteta se povečuje z relativno vlažnostjo.

Senzor vlažnosti

Senzor vlažnosti

Lastnosti:

  • Visoka zanesljivost in dolgoročna stabilnost.
  • Uporablja se v tokokrogih z napetostjo ali frekvenco.
  • Komponenta brez svinca. Sestavni deli brez svinca.
  • Takojšnja sprememba v desaturacijo iz nasičene faze.
  • Hiter odzivni čas.

Specifikacije:

  • Zahteve glede moči: 5 do 10 VDC.
  • Komunikacija: kapacitivna komponenta.
  • Mere: premer 0,25 x 0,40 (premer 6,2 x 10,2 mm).
  • Območje delovne temperature: -40 do 212 ° F (-40 do 100 ° C).

Senzorji vlažnosti imajo široko paleto aplikacij, kot so industrijska in gospodinjska uporaba, medicinska uporaba in so uporabljeni za prikaz ravni vlage v okolju.

Merjenje vlažnosti je težko. Na splošno se vlažnost v zraku meri kot delež največje količine vode, ki jo zrak lahko absorbira pri določeni temperaturi. V atmosferskih pogojih in dani temperaturi se ta delež lahko giblje med 0 in 100%. Ta relativna vlažnost velja le pri določeni temperaturi in atmosferskem tlaku. Zato je pomembno, da na senzor vlažnosti ne vplivajo niti temperatura niti tlak.

Krog senzorja vlažnosti

Krog senzorja vlažnosti

Tok, ki prehaja skozi termistor, povzroči, da se ta segreje in s tem poveča njegovo temperaturo. Zaradi razlike v toplotni prevodnosti vodne pare in suhega dušika je odvajanje toplote v zaprtem termistorju večje kot pri izpostavljenem termistorju. Razlika v upornosti termistorjev je sorazmerna z absolutno vlažnostjo.

Senzor plina:

Senzorji za plin so osnovni sestavni del mnogih varnostnih sistemov in sodobne metodologije, ki zagotavljajo ključne povratne informacije o nadzoru kakovosti sistema. Na voljo so v širokih specifikacijah, odvisno od ravni občutljivosti, vrste zaznanega plina, fizičnih meritev in različnih elementov.

Senzorji za plin običajno delujejo na baterije. Opozorila oddajajo prek vrste zvočnih in vidnih signalov, kot so alarmi in utripajoče luči, ko se ugotovijo nevarne ravni plinastih hlapov. Kot referenčno točko senzor uporablja drug plin, ki meri koncentracijo plina.

Senzor plina

Senzor plina

Senzorski modul je sestavljen iz jeklenega eksoskeleta, pod katerim je nameščen senzorski element. Ta senzorska komponenta je izpostavljena toku skozi priključne kable. Ta tok je znan kot ogrevalni tok, skozi katerega se plini, ki se približajo senzorski komponenti, ionizirajo in jih senzorska komponenta absorbira. To spremeni upor zaznavne komponente, ki spremeni vrednost toka, ki izhaja iz njega.

Lastnosti:

  1. Stabilna zmogljivost, dolga življenjska doba, nizki stroški.
  2. Enostavno pogonsko vezje.
  3. Hiter odziv.
  4. Visoka občutljivost na gorljiv plin v širokem območju.
  5. Stabilna zmogljivost, dolga življenjska doba, nizki stroški.

Plinski detektorji se lahko uporabljajo za zaznavanje gorljivih, vnetljivih in strupenih plinov ter porabe kisika. Ta vrsta naprav se pogosto uporablja v industriji in jo lahko najdemo na različnih področjih, na primer na naftnih ploščadih, za pregledovanje oblik proizvodnje in nastajajočih tehnologij, kot je fotovoltaika. Dodatno jih lahko uporabimo v gašenju.

Senzor za plin je primeren za zaznavanje gorljivih plinov, na primer vodika, metana ali propana / butana (UNP).

Krog senzorja plina

Krog senzorja plina

Ko gorljivi ali redukcijski plini pridejo v stik z merilnim elementom, so izpostavljeni katalitskemu izgorevanju, kar povzroči dvig temperature, kar povzroči spremembo odpornosti elementa. Sprememba upora senzorja se dobi kot sprememba izhodne napetosti na obremenitvenem uporu (RL) zaporedno z uporom senzorja (RS). Koncentracija preskušanega plina se določi s spremembo prevodnosti, ko površina senzorja absorbira reducirne pline. Stalni izhod 5 V na plošči za zajem podatkov je na voljo za grelec senzorja (VH) in za detektorsko vezje (VC).

Zdaj imate idejo o vrstah senzorjev in njegovih aplikacijah, če imate kakršna koli vprašanja o tej temi ali o električnih in elektronski projekti pustite komentarje spodaj.

Tipičen delovni krog

Delovni krog senzorja za plin