Na splošno uporabljamo običajne stikalne plošče za stenske vtičnice za vklop industrijskih aparatov ali gospodinjskih aparatov, kot so ventilatorji, hladilniki, industrijski motorji itd. Vendar je zelo težko redno upravljati s stikali. Torej, avtomatizacija doma in industrijski avtomatizacijski sistemi so razviti za lažji nadzor vseh potrebnih električnih in elektronskih obremenitev. To avtomatizacijo v elektroenergetskem sistemu je mogoče zasnovati z različnimi vrste senzorjev in senzorska vezja. Torej, ta članek daje izčrpen pregled, kaj je tipalo, različne vrste, načelo, skupaj s shemami vezij.
Kaj je senzor?
Napravo, ki daje izhod z zaznavanjem sprememb v količinah ali dogodkih, lahko definiramo kot senzor. Na splošno so senzorji poimenovani kot naprave, ki generirajo električni signal ali optični izhodni signal, ki ustreza spremembam ravni vhodov. Obstajajo različne vrste senzorjev, na primer upoštevajte termočlen, ki ga lahko štejemo za temperaturni senzor, ki proizvaja izhodno napetost na podlagi sprememb vhodne temperature.
Na številnih področjih, ki se uporabljajo za različne namene, lahko opazimo številne vrste senzorjev. Oglejmo si nekaj vrste senzorjev .
Vrste senzorjev
Različne vrste senzorjev v elektroniki
V našem vsakdanjem življenju smo pogosto vgrajeni različni tipi senzorjev v naše elektroenergetske sisteme, kot so električne in elektronske naprave, sistemi za nadzor obremenitve, avtomatizacija stanovanj ali industrijska avtomatizacija itd.
V osnovi lahko razvrstimo vse vrste senzorjev analogni senzorji in digitalni senzorji . Vendar obstaja nekaj vrst senzorjev, kot so temperaturni senzorji, IR senzorji, ultrazvočni senzorji, tlačni senzorji, senzorji bližine in senzorji na dotik, ki se pogosto uporabljajo v večini elektronskih aplikacij.
- Temperaturni senzor
- IR senzor
- Ultrazvočni senzor
- Senzor na dotik
- Senzorji bližine
- Tlačni senzor
- Senzorji nivoja
- Senzorji dima in plina
Temperaturni senzor
Iz različnih razlogov je temperatura ena najpogosteje izmerjenih okoljskih količin. Obstajajo različne vrste temperaturnih senzorjev, ki lahko merijo temperaturo, na primer a termočlen , termistorji, polprevodniški temperaturni senzorji, uporovni temperaturni detektorji (RTD) itd. Glede na zahtevo se za merjenje temperature v različnih aplikacijah uporabljajo različne vrste senzorjev.
Temperaturni senzor
Krog senzorja temperature
Preprost temperaturni senzor z vezjem lahko uporabite za vklop ali izklop bremena pri določeni temperaturi, ki jo zazna temperaturni senzor (tukaj je uporabljen termistor). Vezje sestavljajo baterija, termistor, tranzistorji in rele, ki so povezani, kot je prikazano na sliki.
Krog senzorja temperature
Rele aktivira temperaturni senzor z zaznavanjem želene temperature. Tako rele vklopi nanj priključeno obremenitev (obremenitev je lahko izmenična ali enosmerna). To vezje lahko uporabimo za samodejni nadzor ventilatorja glede na temperaturo.
Praktična uporaba temperaturnega senzorja
Razmislite predvsem temperaturni senzorji ki so spet razvrščeni v različne vrste senzorjev, kot so termistorji, digitalni temperaturni senzorji itd.
Programabilni digitalni regulator temperature je praktičen vgrajeni sistemski elektronski projekt, zasnovan je za nadzor temperature katere koli naprave na podlagi zahtev v industriji. Komplet vezja digitalnega temperaturnega senzorja je prikazan na spodnji sliki.
Blokovni diagram projektnega vezja lahko predstavimo na naslednji način z različnimi bloki, kot je prikazano na sliki.
The napajalni blok je sestavljen iz napajalnika AC 230V, transformatorja za znižanje napetosti, usmernika za usmerjanje napetosti iz izmeničnega v enosmerni tok, regulatorja napetosti za vzdrževanje konstantne izhodne enosmerne napetosti za vhod v projektno vezje.
LCD zaslon je povezan z mikrokrmilniki 8051 za prikaz odčitkov temperature v območju od -55 ° C do + 125 ° C. Digitalni temperaturni senzor IC DS1621 se uporablja za zagotavljanje 9-bitnih odčitkov temperature mikrokrmilniku.
Nehlapni pomnilnik EEPROM se uporablja za shranjevanje uporabniško določenih (največjih in najnižjih) temperaturnih nastavitev prek nabora stikal na mikrokrmilnike 8051. Na mikrokrmilnik je povezan rele, ki ga je mogoče poganjati s pomočjo tranzistorskega gonilnika. S pomočjo tega releja lahko poganjate obremenitev (tukaj je obremenitev predstavljena kot svetilka za predstavitev).
IR senzor
Majhni foto čipi s fotocelico, ki se uporabljajo za oddajanje in zaznavanje infrardeče svetlobe, se imenujejo IR senzorji. IR senzorji se običajno uporabljajo za načrtovanje tehnologije daljinskega upravljanja. IR senzor se lahko uporablja za odkrivanje ovir robotskega vozila in s tem nadzor smeri robotskega vozila. Obstajajo različne vrste senzorjev, ki jih lahko uporabimo za zaznavanje infrardečih luči.
IR senzor
Vezje IR senzorja
Preprosto vezje IR senzorja se v našem vsakdanjem življenju uporablja kot daljinski upravljalnik za televizor. Sestavljen je iz vezja IR oddajnika in vezja IR sprejemnika, ki jih je mogoče oblikovati, kot je prikazano na sliki.
Vezje IR senzorja
Vezje IR oddajnika, ki ga krmilnik uporablja kot daljinski upravljalnik, se uporablja za oddajanje infrardeče svetlobe. Ta infrardeča svetloba se pošilja ali prenaša proti vezju IR sprejemnika, ki je vmesnik naprave, kot je TV ali IR daljinsko vodeni robot. Na podlagi prejetih ukazov se nadzoruje televizor ali robot.
Praktična uporaba IR senzorja
IR senzorji se pogosto uporabljajo za oblikovanje TV daljincev. Gre za preprost elektronski projekt, ki temelji na IR senzorju in se uporablja za daljinsko upravljanje robotskega vozila z uporabo splošnega daljinskega upravljalnika za TV oz IR daljinec . Projektno vezje robotskega vozila, ki ga krmili IR senzor, je prikazano na sliki.
Blokovni diagram robotsko upravljanih vozil, ki jih krmili IR, je sestavljen iz različnih blokov, kot so motorji in potapljači motorjev, povezani z mikrokrmilniki 8051, baterija za napajanje, IR sprejemnik in daljinski upravljalnik za televizor ali IR daljinec, kot je prikazano na sliki.
Tu se daljinski upravljalnik televizorja na osnovi IR senzorja uporablja za pošiljanje ukazov robotskemu vozilu na daljavo. Na podlagi ukazov, ki jih prejme IR sprejemnik, povezan z mikrokrmilnikom na koncu sprejemnika. Mikrokrmilnik ustvarja ustrezne signale za pogon motorjev, tako da nadzoruje smer robotskega vozila naprej ali nazaj ali levo ali desno.
Ultrazvočni senzor
Pretvornik, ki deluje na podoben način kot sonar ali radar in z interpretacijo ocenjuje lastnosti cilja, se imenuje ultrazvočni senzor ali oddajnik. Obstajajo različne vrste senzorjev, ki so razvrščeni kot aktivni in pasivni ultrazvočni senzorji, ki jih je mogoče razlikovati glede na delovanje senzorjev.
Visokofrekvenčni zvočni valovi, ki jih ustvarjajo aktivni ultrazvočni senzorji, jih ultrazvočni senzor sprejme nazaj za oceno odmeva. Tako se časovni interval, potreben za oddajanje in sprejem odmeva, uporablja za določanje razdalje do predmeta. Toda pasivni ultrazvočni senzorji se uporabljajo samo za zaznavanje ultrazvočnega hrupa, ki je prisoten pod določenimi pogoji.
Ultrazvočni senzor z vezjem
Ultrazvočni modul, prikazan na zgornji sliki, je sestavljen iz ultrazvočnega oddajnika, sprejemnika in krmilnega vezja. Praktična uporaba ultrazvočni senzor z vezjem se lahko uporablja kot ultrazvočno vezje senzorja razdalje, kot je prikazano spodaj.
Kadar koli vezje dobi napajanje, se ultrazvočni valovi generirajo in prenašajo od senzorja ter odbijajo nazaj od ovire ali predmeta pred njim. Nato ga sprejme sprejemnik in skupni čas, potreben za pošiljanje in sprejemanje, se uporabi za izračun razdalje med predmetom in senzorjem. Mikrokrmilnik se uporablja za obdelavo in nadzor celotnih operacij s pomočjo programskih tehnik. LCD zaslon je povezan z vezjem za prikaz razdalje (običajno v cm).
Praktična uporaba ultrazvočnega senzorja
Ultrazvočni senzorji s tokokrogi se lahko uporabljajo za merjenje razdalje predmeta. Ta metoda se uporablja tam, kjer ne moremo uporabiti običajnih metod za merjenje nedostopnih območij, kot so območja z visoko temperaturo ali tlakom itd. Na sliki je prikazan projektni sklop merjenja razdalje ultrazvočnega senzorja.
Merjenje razdalje s pomočjo blokovnega diagrama projekta ultrazvočnega senzorja je prikazano v spodnjem blokovnem diagramu. Sestavljen je iz različnih blokov, kot so napajalni blok, LCD zaslon, ultrazvočni modul, predmet, katerega razdaljo je treba izmeriti, in 8051 mikrokrmilniki .
Ultrazvočni pretvornik, uporabljen v tem projektu, je sestavljen iz ultrazvočnega oddajnika in sprejemnika. Valovi, ki se prenašajo iz ultrazvočnega oddajnika, se od telesa odbijejo nazaj v ultrazvočni sprejemnik. Čas, potreben za pošiljanje in sprejemanje teh valov, se izračuna z uporabo hitrosti zvoka.
Senzor na dotik
Senzorje na dotik lahko definiramo kot stikala, ki se aktivirajo z dotikom. Obstajajo različne vrste senzorjev na dotik, ki so razvrščeni glede na vrsto dotikov, kot so kapacitivno stikalo na dotik, upor stikalo na dotik in piezo stikalo na dotik.
Senzor na dotik
Vezje senzorja na dotik
Vezje predstavlja preprosto uporabo senzorja na dotik, ki ga sestavljajo 555 časovnik, ki deluje v monostabilnem načinu, senzor ali ploščo na dotik, LED, baterija in osnovne elektronske komponente.
Vezje senzorja na dotik
Vezje je priključeno, kot je prikazano na zgornji sliki. V normalnem stanju, ko se dotikalne plošče ne dotaknete, LED ostane v izključenem stanju. Če se dotaknete plošče na dotik, se 555 časovnikom da signal. Z zaznavanjem signala, prejetega s plošče na dotik, časovnik 555 aktivira LED in tako LED sveti, kar kaže na dotik, ki je bil izveden na senzorju ali plošči na dotik.
Praktična uporaba senzorja na dotik
Za nadzor obremenitve je zasnovana obremenitev, občutljiva na dotik. Komplet projektnega vezja z dotikom krmiljenega tovora je prikazan na sliki.
Stikalo za obremenitev, ki temelji na principu senzorja dotika, je sestavljeno iz različnih blokov, kot so napajalni blok, 555 časovnikov , plošča senzorja na dotik ali plošča na dotik, rele in obremenitev, kot je prikazano v blokovnem diagramu stikala za obremenitev z dotikom.
555 časovnikov, ki se uporabljajo v vezju, so povezani v monostabilnem načinu, ki se uporablja za pogon releja za vklop tovora za določen čas. Sprožilni zatič 555 časovnikov je povezan s ploščo na dotik, tako da lahko 555 časovnike sprožite z dotikom. Kadar se 555 časovnikov sproži z dotikom (napetost se razvije z dotikom človeškega telesa), ta poda logiko visoko za določen časovni interval. Ta določen časovni interval lahko spremenite s spreminjanjem povezave RC s časovno konstanto na časovnik. Tako izhod časovnika 555 poganja obremenitev skozi rele in obremenitev se samodejno izklopi po določenem času.
Podobno lahko razvijemo preproste in inovativne električne in elektronski projekti z uporabo naprednejših senzorjev, kot je sistem samodejnega odpiranja vrat na osnovi senzorja PIR. Proizvodnja električne energije na osnovi senzorja tlaka, ki se lahko izvede z namestitvijo piezoelektričnih plošč (to so ene vrste tlačnih senzorjev) pod odklopnikom hitrosti na avtocestah za pridobivanje električne energije za ulične luči na avtocestah. Vezje detektorja bližine na osnovi senzorja bližine.
Zdaj pa pojdimo naprej in spoznajmo vrste senzorjev, ki temeljijo na vsaki domeni, na primer v IoT, robotiki, gradbeništvu in v številnih panogah.
Senzorji v IoT
IoT je platforma, kjer v zadnjem času stoji kot osrednje področje za vse stvari, povezane s tehnologijo. Funkcija interneta stvari je zagotavljanje več vrst informacij in inteligence z uporabo različnih vrst senzorjev. Ti senzorji delujejo tako, da zbirajo informacije, delujejo na njih in jih delijo v več povezanih napravah. Z vsemi zbranimi informacijami senzorji omogočajo samodejno delovanje in naredijo tehnologijo pametnejšo. Spodaj so vrste senzorjev v IoT domene.
Senzorji bližine
To je vrsta IoT senzorja, ki prepozna obstoj ali neobstoj okoliškega predmeta ali najde lastnosti predmeta. Nato zaznani signal pretvori v obliko, ki jo uporabnik jasno razume, ali pa gre za preprosto elektronsko napravo, ki z njimi nima nobenega stika.
Krog senzorja bližine
Uporaba senzorjev bližine je predvsem v maloprodajni domeni, kjer lahko ugotovijo gibanje in povezavo med izdelkom in potrošnikom. S tem lahko uporabniki prejemajo hitra obvestila o posodobitvah popustov in ekskluzivne ponudbe zanimivih izdelkov. Druga domena pa je v avtomobilih.
Na primer, ko vozite vzvratno, boste zaslišali zvoke, če najdete kakršno koli oviro, in tu je izvedeno delovanje senzorja bližine.
Obstaja veliko drugih vrst bližinskih senzorjev in to so:
- Kapacitivni senzorji
- Induktivni senzorji
- Fotoelektrični senzorji
Kemični senzor
Ti senzorji se uporabljajo v različnih panogah. Glavni cilj teh senzorjev je, da označijo kakršne koli spremembe v tekočini ali zaznajo kakršne koli spremembe kemikalij v zraku. Te se ključno izvajajo v večjih mestih, ker je pomembno iskati spremembe in zagotoviti varnost prebivalstvu.
Bistveno izvajanje kemičnih senzorjev je mogoče opaziti pri komercialnem opazovanju ozračja in pri upravljanju procesov, ki so lahko namerno ali naključno razvite kemikalije, nevarna ali radioaktivna izpostavljenost, operacije za večkratno uporabo na vesoljskih postajah, farmacevtski industriji in mnogih drugih.
Najpogosteje uporabljeni kemični senzorji so
- Elektrokemijski tip plina
- Kemični FET
- Chemi upor
- Nedisperzni IR
- pH steklene elektrode
- Nanorod cinkovega oksida
- Fluorescentni klorid
Senzor za plin
Ti so skoraj enaki kemičnim senzorjem, vendar se uporabljajo izključno za opazovanje sprememb kakovosti zraka in ugotavljanje obstoja različnih vrst plinov. Podobno kot kemični senzorji se uporabljajo na več področjih, kot so kmetijstvo, zdravstvo, proizvodnja in se uporabljajo za opazovanje kakovosti zraka, prepoznavanje strupenih ali vnetljivih plinov, nadzor nevarnih plinov v premogovništvu, naftnih in plinskih podjetjih, kemijski laboratorijski preiskavi, inženiring - barve , plastika, guma, medicina in petrokemija in drugi.
Nekaj najbolj uveljavljenih plinskih senzorjev je
- Vodikov tip
- Vrsta spremljanja ozona
- Higrometer
- Senzor za ogljikov dioksid
- Elektrokemični plinasti tip
- Katalitski tip kroglic
- Vrsta onesnaženja zraka
- Vrsta odkrivanja ogljikovega monoksida
- Vrsta zaznavanja plina
Tu gre za vse senzorji za plin in kemikalije in njihove vrste.
Senzorji vlažnosti
Vlažnost je izraz, ki je določen kot količina hlapov, ki obstaja v atmosferskem zraku ali drugih plinastih snoveh. Senzorji vlažnosti na splošno se držijo uporabe temperaturnih senzorjev, ker večina proizvodnih postopkov potrebuje natančne delovne pogoje. Z merjenjem vlažnosti lahko zagotovite, da celoten postopek poteka zlahka in ko pride do nenadnih sprememb, nato takoj ukrepajo, saj ti senzorji hitreje prepoznajo spremembe.
Številna področja, kot so stanovanjske, poslovne, uporabljajo te senzorje vlažnosti za ogrevanje, prezračevanje in hlajenje. Tudi te senzorje lahko opazimo na številnih drugih področjih, kot so slikarstvo, bolnišnice, farmacija, meteorologija, avtomobilska industrija, rastlinjaki in industrija premazov.
To so v glavnem uporabljeni vrste senzorjev v IoT domena.
Senzorji v robotiki
Senzorji imajo v robotski industriji večji pomen, saj omogočajo, da je robot obveščen o okolju in mu tako olajša izvajanje potrebnih operacij. Brez izvedbe teh senzorjev lahko roboti izvajajo le nekaj monotonih dejavnosti, ki omejujejo robotske zmožnosti.
Z vsemi temi sposobnostmi lahko roboti izvajajo številne operacije na visoki ravni. Pogovorimo se bolj jasno o različnih vrste senzorji v robotiki .
Senzor za pospeševanje
Ta tip senzorja se uporablja za izračun kotnih vrednosti in vrednosti pospeška. Merilnik pospeška se v glavnem uporablja za izračun pospeška. Obstajata dve vrsti sil, ki kažeta vpliv na merilnik pospeška, in sicer:
Statična sila - To je sila trenja, ki obstaja med katerima koli dvema predmetoma. Z izračunom gravitacijske sile lahko poznamo nagibno vrednost robota. Ta izračun je koristen za robotsko uravnoteženje ali če želite vedeti, ali ima robot vozno gibanje navkreber ali na ravnem robu.
Dinamična sila - Ta se meri kot količina pospeška, ki je potreben za gibanje predmeta. Izračun dinamične sile s pomočjo merilnika pospeška določa hitrost ali hitrost gibanja robota.
Ti senzorji pospeška so na voljo v več konfiguracijah. Način izbire je odvisen od zahtev industrije. Nekaj parametrov, ki jih je treba preveriti pred pravilno izbiro senzorja, so pasovna širina, vrsta izhoda bodisi digitalna bodisi analogna, skupno število osi in občutljivost.
Spodnja slika prikazuje shematski diagram senzorja pospeška.
Zvočni senzor
Ti senzorji so običajno mikrofonske naprave, ki se uporabljajo za prepoznavanje zvoka in oddajo ustrezno raven napetosti glede na zaznano raven zvoka. Z izvedbo zvočnega senzorja lahko izdelamo majhnega robota za navigacijo glede na stopnjo sprejetega zvoka.
V primerjavi s svetlobnimi senzorji je postopek oblikovanja zvočnih senzorjev nekoliko zapleten. To je zato, ker zvočni senzorji zagotavljajo zelo majhno napetostno razliko in jo je treba ojačati, da se zagotovijo merljive razlike v napetosti. Preklopni krog senzorja zvoka je prikazan spodaj:
Senzor svetlobe
Senzorji svetlobe so neke vrste pretvorniške naprave, ki se uporabljajo za prepoznavanje svetlobe in ustvarjajo napetostno spremembo, ki je enaka jakosti svetlobe, ki pride pod svetlobni senzorji .
V robotski industriji obstajata predvsem dve vrsti senzorjev, in sicer fotorezistorski in fotonapetostni. Tudi obstajajo druge vrste svetlobnih senzorjev, ki niso veliko implementirani, kot so fototranzistorji in fotocevi.
Foto upor
To je nekakšen upor, ki se uporablja predvsem za zaznavanje svetlobe. Pri tem se vrednost upora spremeni v skladu z intenzivnostjo svetlobe. Svetloba, ki pade na fotorezistor, ima obratno razmerje glede na upornost fotorezistorja. V večini primerov je fotorezistor celo imenovan LDR, ki je od svetlobe odvisen upor. Shema vezja fotorezistorja je prikazana spodaj:
Fotonapetostne celice
Fotovoltaične celice so naprave za pretvorbo energije, ki se uporabljajo za pretvorbo sončnega sevanja v obliko električne energije. Ti se v glavnem uporabljajo v proizvodnem procesu sončnih robotov. Ločeno se fotonapetostne celice upoštevajo kot naprave za pridobivanje energije, kar je aplikacija, ki je združena tako s kondenzatorji kot s tranzistorji in lahko to pretvorijo v senzorsko napravo.
Taktilni senzorji
To je vrsta senzorja, ki navaja kontakt med senzorjem in predmetom. Taktilni senzorji se verjetno uporabljajo v vsakodnevnih scenarijih, na primer v svetilkah, ki se zatemnijo ali povečajo svetlost, tako da se dotaknete njihovega dna in gumbov za dviganje. Poleg tega obstaja veliko obsežnih aplikacij taktilnih senzorjev, kjer se ljudje ne zavedajo ravno. Glavne vrste taktilnih senzorjev so
Senzor na dotik
To je senzor, ki ima sposobnost zaznavanja in prepoznavanja dotika predmeta in senzorja. Nekaj naprav, v katerih se uporabljajo senzorji na dotik, so omejevalna stikala, mikro stikala in druge. Ko kateri koli priključek pride v stik s katerim koli trdnim odsekom, bo ta naprava bolj priročna in to ustavi robotsko gibanje. Poleg tega se uporablja za pregled, kjer ima sondo, ki se uporablja za merjenje velikosti komponente.
Senzor sile
To se uporablja za merjenje vrednosti sile pri več operacijah, kot so strojno razkladanje in natovarjanje, prenašanje materiala in druge, ki jih upravlja robot. Ta senzor se pogosto uporablja tudi pri montažnem pristopu za analizo težav. V tem senzorju je uporabljenih več pristopov, kot so zaznavanje sklepov, zaznavanje taktilnih nizov.
Poleg teh obstaja veliko vrst senzorjev v številnih panogah. Dovolite nam hiter pregled teh:
Vrste senzorjev, ki se uporabljajo v gradbeništvu
V gradbeni industriji se uporabljajo predvsem senzorji:
- Temperaturni senzorji
- Senzorji za zaznavanje gibanja
- Električni napetostni in tokovni senzorji
- Senzorji za odkrivanje dima in požara
- Senzorji kamere
- Senzorji za plin
Vrste senzorjev pri daljinskem zaznavanju
Obstajata predvsem dve vrsti senzorjev za daljinsko zaznavanje, in sicer aktivni in pasivni senzorji.
Aktivni senzorji
Ti ustvarijo energijo za skeniranje stvari in lokacij, nato pa senzor prepozna in izračuna količino povratno razpršenega ali odbitega sevanja ciljnega predmeta. Primeri aktivnih senzorjev sta RADAR in LIDAR, kjer se časovna razlika med emisijskim in povratnim postopkom izračuna z določitvijo površine, hitrosti in smeri predmeta.
Pasivni senzorji
Ti senzorji zbirajo sevanje, ki ga sevajo ali odbijajo okoliške lokacije ali predmeti. Najpomembnejši primer pasivnega senzorja je odbojna sončna svetloba. Drugi primeri so radiometri, predmeti, povezani z nabojem, infrardeča in filmska kamera.
Razvrstitev senzorjev pri daljinskem zaznavanju je
Vrste senzorjev pri daljinskem zaznavanju
Za oblikovanje različne vrste senzorskih vezij lahko brezplačno prenesete našo e-knjigo za samostojno oblikovanje elektronskih projektov. Za tehnično pomoč se lahko obrnete tudi na nas, tako da svoje ideje objavite v spodnjem oddelku za komentarje. Tukaj je vprašanje za vas, katere so druge vrste senzorjev in predvsem vezje zasnove senzorjev pretoka ?
