Датчики - типы и применение

Датчики давления

Датчики давления обычно используются для измерения давления газа или жидкостей. Обычно датчик давления действует как преобразователь. Он генерирует давление в виде аналогового электрического или цифрового сигнала. Также существует категория датчиков давления, которые классифицируются по давлению, некоторые из них - датчик абсолютного давления, датчик избыточного давления. Существует также тип датчика давления, который позволяет узнать, когда в вашей машине заканчивается бензин или масло.

Датчики давления - это типичные преобразователи, которые измеряют давление и преобразуют его в параметры электрического сигнала. Типичными примерами датчиков давления являются тензодатчики, емкостные датчики давления и пьезоэлектрические датчики давления. Тензодатчики работают по принципу изменения сопротивления при приложении давления, тогда как пьезоэлектрические датчики давления работают по принципу изменения напряжения на устройстве при приложении давления.

Принципиальная схема датчика давления:

Ниже приведена принципиальная схема измерителя давления на базе микроконтроллера PIC:

В схему входят следующие компоненты:

• Микроконтроллер PIC, который получает входные данные от датчика давления и соответственно передает выходные данные на 4-х семисегментную панель дисплея.
• 6-контактный датчик давления IC MPX4115, который представляет собой кремниевый датчик давления и обеспечивает высокий аналоговый выходной сигнал.
• 4 семисегментных дисплея, получающих входные данные от микроконтроллера PIC и управляемых каждым транзистором.
• Кристаллическая структура для обеспечения тактового сигнала на микроконтроллере.

Работа датчика давления:

Вышеупомянутое видео описывает, как датчик давления взаимодействует с микроконтроллером для отображения значения давления на семисегментном дисплее. Датчик давления состоит из 6 контактов и подключен к источнику питания 5 В.

Контакт 3 подключен к источнику питания, контакт 2 заземлен, а контакт 1 подключен к контакту RA0 / AN0 микроконтроллера как аналоговый вход. Для отображения значений здесь используется четырехзначный семисегментный дисплей, который управляется общей конфигурацией анода из четырех транзисторов.

Здесь датчик давления 28,50 PSI подключен к микроконтроллеру, поэтому, когда мы можем изменить значение датчика на низкое или высокое, микроконтроллер обнаруживает эти значения и отображает на семисегментном дисплее.

Если это значение давления превышает свои пороговые уровни, микроконтроллер подает сигнал тревоги пользователю. Таким образом, можно связать любой тип датчика с микроконтроллером для мониторинга, обработки и отображения значений в реальном времени.

Применение датчика давления:

Существует множество применений для датчиков давления, таких как измерение давления, измерение высоты, измерение потока, измерение линии или глубины.

• Он также используется в режиме реального времени, автомобильная сигнализация и камеры трафика используют датчики давления, чтобы узнать, превышает ли кто-то скорость.
• Датчики давления также используются в дисплеях с сенсорным экраном для определения точки приложения давления и предоставления процессору соответствующих указаний.
• Они также используются в цифровых тонометрах и аппаратах ИВЛ.
• Промышленное применение датчиков давления связано с контролем газов и их парциального давления.
• Они также используются в авиалайнерах для обеспечения баланса между атмосферным давлением и системой управления.
• Они также используются для определения глубины океана в случае морских операций для определения подходящих условий работы электронных систем.

Пример датчика давления - пьезоэлектрического преобразователя

Пьезоэлектрический преобразователь - это измерительное устройство, преобразующее электрические импульсы в механические колебания и наоборот. Пьезоэлектрический кристалл кварца и пьезоэлектрический эффект - это две вещи, которые необходимо понять о пьезоэлектрических преобразователях.

Пьезоэлектрический кристалл кварца:

Кристалл кварца - это пьезоэлектрический материал. Он может генерировать напряжение при приложении к кристаллу некоторого механического напряжения. Пьезоэлектрический кристалл изгибается в разные стороны при разных значениях частот. Это называется режимом вибрации. Для достижения разных режимов вибрации кристалл может быть изготовлен разной формы.

Пьезоэлектрический эффект:

Пьезоэлектрический эффект - это генерация электрического заряда в определенных кристаллах и керамике из-за приложенного к ним механического напряжения. Скорость генерации электрического заряда пропорциональна приложенной к нему силе. Пьезоэлектрический эффект работает и в обратном порядке, так что при приложении напряжения к пьезоэлектрическому материалу он может генерировать некоторую механическую энергию.

Пьезоэлектрические преобразователи могут использоваться в микрофонах из-за их высокой чувствительности, когда они преобразуют звуковое давление в напряжение. Их можно использовать в акселерометрах, детекторах движения, а также в качестве детекторов и генераторов ультразвука. На распространение ультразвука не влияет его прозрачность.

Заявление:

Пьезоэлектрические преобразователи могут использоваться как исполнительные механизмы, так и датчики. Датчик преобразует механическую силу в импульсы электрического напряжения, а привод преобразует импульсы напряжения в механические колебания. Пьезоэлектрические датчики могут обнаруживать дисбаланс вращающихся частей машины. Их можно использовать для ультразвукового измерения уровня и измерения расхода. Помимо вибраций для обнаружения дисбаланса, они могут использоваться для измерения уровней ультразвука и скорости потока.

Датчик влажности

Датчик влажности определяет относительную влажность. Это означает, что он измеряет как температуру воздуха, так и влажность. Зондирование влажности необходимо в системах управления как в промышленности, так и в быту. Они предназначены для больших объемов и чувствительных к стоимости приложений, например, для офисной автоматизации, автомобильного управления воздухом, бытовой техники и систем управления промышленными процессами, а также для приложений, где требуется компенсация влажности. Датчики влажности обычно бывают емкостного или резистивного типа.

Реакция конденсаторных датчиков более линейна по сравнению с резистивными датчиками. Емкостные датчики дополнительно можно использовать во всем диапазоне от 0 до 100 процентов относительной влажности (RH), где резистивный элемент обычно ограничивается от 20 до 90 процентов относительной влажности (RH). Здесь мы поговорим о емкостном датчике.

Емкостной датчик влажности изменяет свою емкость в зависимости от относительной влажности окружающего воздуха. Диэлектрическая проницаемость датчика изменяется в зависимости от уровня влажности таким образом, что ее можно измерить. Емкость увеличивается с увеличением относительной влажности.

Датчик влажности

Функции:

• Высокая надежность и долговременная стабильность.
• Он используется в цепях с выходом напряжения или частоты.
• Бессвинцовый компонент. Компоненты без свинца.
• Мгновенный переход к обесцвечиванию из фазы насыщения.
• Быстрое время отклика.

Характеристики:

• Требования к питанию: от 5 до 10 В постоянного тока.
• Связь: емкостный компонент.
• Размеры: диаметр 0,25 x 0,40 дюйма (диаметр 6,2 x 10,2 мм).
• Диапазон рабочих температур: от -40 до 212 ° F (от -40 до 100 ° C).

Датчики влажности имеют широкий спектр применений, таких как промышленные и бытовые применения, медицинские приложения, и используются для определения уровня влажности в окружающей среде.

Измерение влажности затруднено. Обычно влажность воздуха измеряется как доля от максимального количества воды, которое воздух может поглотить при определенной температуре. При атмосферных условиях и данной температуре эта доля может варьироваться от 0 до 100%. Эта относительная влажность действительна только при определенной температуре и атмосферном давлении. Поэтому важно, чтобы датчик влажности не подвергался воздействию температуры или давления.

Цепь датчика влажности

Ток, протекающий через термистор, вызывает его нагрев, тем самым повышая его температуру. Теплоотдача больше у герметичного термистора по сравнению с открытым термистором из-за разницы в теплопроводности водяного пара и сухого азота. Разница в сопротивлении термисторов пропорциональна абсолютной влажности.

Датчик газа:

Датчики газа являются основным компонентом многих систем безопасности и современной методологии, обеспечивая ключевую обратную связь с системой контроля качества. И они доступны в широком диапазоне спецификаций в зависимости от уровней чувствительности, типа измеряемого газа, физических измерений и различных элементов.

Датчики газа обычно работают от батарей. Они передают предупреждения с помощью серии звуковых и визуальных сигналов, таких как сигналы тревоги и мигающие огни, при обнаружении опасных уровней паров газа. Другой газ используется датчиком в качестве контрольной точки при измерении концентрации газа.

Датчик газа

Сенсорный модуль состоит из стального экзоскелета, под которым размещен чувствительный элемент. На этот чувствительный компонент через соединительные провода подается ток. Этот ток известен как ток нагрева, через него газы, приближающиеся к чувствительному компоненту, ионизируются и поглощаются чувствительным компонентом. Это изменяет сопротивление чувствительного компонента, что изменяет значение тока, выходящего из него.

Функции:

1. Стабильная производительность, долгий срок службы, низкая стоимость.
2. Простая схема привода.
3. Быстрый ответ.
4. Высокая чувствительность к горючим газам в широком диапазоне.
5. Стабильная производительность, долгий срок службы, низкая стоимость.

Детекторы газа могут использоваться для обнаружения горючих, легковоспламеняющихся и ядовитых газов, а также потребления кислорода. Этот тип устройства широко используется в промышленности и может быть обнаружен в различных областях, например на нефтяных вышках, для проверки производственных форм и новых технологий, таких как фотоэлектрические. Дополнительно они могут быть использованы при тушении пожаров.

Датчик газа подходит для обнаружения горючих газов, например водорода, метана или пропана / бутана (LPG).

Цепь датчика газа

Когда горючие или восстановительные газы вступают в контакт с измерительным элементом, они подвергаются каталитическому сгоранию, которое вызывает повышение температуры, что вызывает изменение сопротивления элемента. Изменение сопротивления датчика получается как изменение выходного напряжения на нагрузочном резисторе (RL) последовательно с сопротивлением датчика (RS). Концентрация исследуемого газа определяется изменением проводимости, когда поверхность датчика поглощает восстановительные газы. Постоянный выход 5 В платы сбора данных доступен для нагревателя датчика (VH) и для цепи обнаружения (VC).

Теперь у вас есть представление о типах датчиков и их применении, если у вас есть какие-либо вопросы по этой теме или по электрическим и электронные проекты оставьте комментарии ниже.

Типовая рабочая схема