Érzékelők - típusok és alkalmazások

Nyomásérzékelők

A nyomásérzékelőket általában a gáz vagy folyadék nyomásának mérésére használják. Általában a nyomásérzékelő átalakítóként működik. Analóg elektromos vagy digitális jelben generálja a nyomást. Van egy olyan nyomásérzékelő kategória is, amelyet a nyomás szerint osztályoznak, néhányuk abszolút nyomásérzékelő, nyomásmérő érzékelő. Van egyfajta nyomásérzékelő is, amely tájékoztatja Önt, ha autójában kevés a gáz vagy olaj.

A nyomásérzékelők tipikus átalakítók, amelyek érzékelik a nyomást és átalakítják azt elektromos jelparaméterekké. A nyomásérzékelők tipikus példái a feszültségmérők, a kapacitív nyomásérzékelők és a piezoelektromos nyomásérzékelők. A feszültségmérők az ellenállás változásának elvén működnek nyomás alkalmazásával, ahol a piezoelektromos nyomásérzékelők a készülék feszültségváltozásának elvén működnek nyomás alkalmazásakor.

Nyomásérzékelő áramkör diagramja:

Az alábbiakban bemutatjuk a PIC mikrokontroller alapú nyomásmérő áramkör diagramját:

Az áramkör a következő komponenseket tartalmazza:

• Egy PIC mikrovezérlő, amely a nyomásérzékelőtől kap bemenetet, és ennek megfelelően a kimenetet a 4 hét szegmenses kijelzőpanelhez adja.
• Egy 6 tűs nyomásérzékelő IC MPX4115, amely szilícium nyomásérzékelő és magas analóg kimeneti jelet szolgáltat.
• 4 hét szegmens kijelző jelenik meg a PIC mikrovezérlőtől érkező bemeneten, amelyet az egyes tranzisztorok hajtanak.
• Kristály elrendezés az óra bemenet biztosítására a mikrokontrollerhez.

Nyomásérzékelő működése:

A fenti videó leírja, hogy a nyomásérzékelő hogyan kapcsolódik a mikrovezérlőhöz, hogy a nyomás értékét hét szegmenses kijelzőn jelenítse meg. A nyomásérzékelő 6 csapból áll és 5 V-os tápfeszültségre van csatlakoztatva.

A 3. érintkező csatlakozik az áramforráshoz, a 2. érintkező földelve van, az 1. érintkező pedig a mikrovezérlő RA0 / AN0 tűjéhez csatlakozik, analóg bemenetként. Az értékek itt történő megjelenítéséhez négy számjegyű, hét szegmenses kijelzőt használunk, amelyet négy tranzisztor közös anódkonfigurációja vezérel.

Itt 28,50 PSI nyomásérzékelő van csatlakoztatva a mikrovezérlőhöz, így amikor az érzékelő értékét alacsonyra vagy magasra tudjuk változtatni, a mikrovezérlő észleli ezeket az értékeket és megjeleníti a hét szegmenses kijelzőt.

Ha ez a nyomásérték átlépi a küszöbszintjét, a mikrovezérlő riasztást ad a felhasználónak. Ily módon bármilyen típusú érzékelőt összekapcsolhat a mikrovezérlővel a valós idejű értékek monitorozásához, feldolgozásához és megjelenítéséhez.

Nyomásérzékelő alkalmazások:

Számos alkalmazás alkalmazható nyomásérzékelőkhöz, például nyomásérzékelés, magasságérzékelés, áramlásérzékelés, vonal- vagy mélységérzékelés.

• Valós időben is használják, autó riasztók, és a közlekedési kamerák nyomásérzékelőkkel tudják, hogy valaki száguld-e.
• A nyomásérzékelőket az érintőképernyős kijelzőkön is használják, hogy meghatározzák a nyomás alkalmazási pontját és megfelelő utasításokat adjanak a processzorhoz.
• Digitális vérnyomásmérőkben és lélegeztetőgépekben is használják őket.
• A nyomásérzékelők ipari alkalmazása magában foglalja a gázok és részleges nyomásuk ellenőrzését.
• Repülőgépekben is használják őket, hogy egyensúlyt teremtsenek a légköri nyomás és a szabályozó rendszer között.
• Ezeket használják az óceánok mélységének meghatározására is tengeri műveletek esetén, hogy meghatározzák az elektronikus rendszerek megfelelő működési feltételeit.

Példa nyomásérzékelőre - piezoelektromos átalakító

A piezoelektromos átalakító olyan mérőeszköz, amely az elektromos impulzusokat mechanikus rezgésekké alakítja és fordítva. A piezoelektromos kvarckristály és a piezoelektromos effektus a piezoelektromos átalakítók megértéséhez szükséges két dolog.

Piezoelektromos kvarckristály:

A kvarckristály piezoelektromos anyag. Akkor képes előállítani a feszültséget, ha valamilyen mechanikai igénybevételt gyakorol a kristályra. A piezoelektromos kristály különböző irányokban hajlik különböző frekvenciaértékeken. Ezt nevezzük rezgésmódnak. A különböző rezgési módok elérése érdekében a kristály különböző formájú lehet.

Piezoelektromos hatás:

A piezoelektromos hatás az elektromos töltés keletkezése bizonyos kristályokban és kerámiákban a rájuk alkalmazott mechanikai igénybevétel miatt. Az elektromos töltés keletkezésének sebessége arányos a rá ható erővel. A piezoelektromos effektus fordított sorrendben is működik, így amikor a piezoelektromos anyagra feszültséget adnak, ez mechanikai energiát képes előállítani.

A piezoelektromos átalakítók nagy érzékenységük miatt használhatók a mikrofonokban, ahol a hangnyomást feszültséggé alakítják. Használhatók gyorsulásmérőkben, mozgásérzékelőkben, ultrahangos detektorokként és generátorokként. Az ultrahang terjedését az anyag nem az átlátszóságával hajtja végre.

Alkalmazás:

A piezoelektromos átalakítók működtetőként és érzékelőként egyaránt használhatók. Az érzékelő a mechanikai erőt elektromos feszültségimpulzusokká változtatja, az aktuátor pedig a feszültségimpulzusokat mechanikai rezgésekké alakítja. A piezoelektromos érzékelők képesek felismerni a forgó gépalkatrészek egyensúlyhiányát. Használhatók ultrahangos szintmérésben és áramlási sebesség mérésekben. Az egyensúlyhiány észlelésére szolgáló rezgéseken kívül ultrahangos szintek és áramlási sebességek mérésére is használhatók.

Páratartalom érzékelő

A páratartalom-érzékelő érzékeli a relatív páratartalmat. Ez azt jelenti, hogy mind a levegő hőmérsékletét, mind a nedvességet méri. A páratartalom érzékelése elengedhetetlen az ipari és a háztartási szabályozó rendszerekben. Ezeket nagy volumenű, költségérzékeny alkalmazásokhoz tervezték, például irodai automatizáláshoz, autóipari légszabályozáshoz, háztartási készülékekhez és ipari folyamatirányító rendszerekhez, valamint olyan alkalmazásokhoz, ahol páratartalom-kompenzáció szükséges. A páratartalom-érzékelők általában kapacitív vagy rezisztív típusúak.

A kondenzátor érzékelők válasza lineárisabb, mint az ellenálló érzékelők. A kapacitív érzékelők ezen felül a 0 és 100 százalék közötti relatív páratartalom (RH) teljes tartományában használhatók, ahol az ellenálló elem általában 20-90 százalékos relatív páratartalomra (RH) korlátozódik. Itt a kapacitív érzékelőről fogunk tárgyalni.

A kapacitív páratartalom-érzékelő megváltoztatja kapacitását a környező levegő páratartalma alapján. Az érzékelő dielektromos állandója mérhető módon változik a páratartalom szintjétől. A kapacitás a relatív páratartalom mellett növekszik.

Páratartalom érzékelő

Jellemzők:

• Nagy megbízhatóság és hosszú távú stabilitás.
• Feszültség vagy frekvencia kimenettel rendelkező áramkörökben használják.
• Ólommentes komponens. Ólomtól mentes alkatrészek.
• Azonnali változás deszaturálódásra a telített fázisból.
• Gyors válaszidő.

Specifikációk:

• Teljesítményigény: 5-10 VDC.
• Kommunikáció: Kapacitív alkatrész.
• Méretek: 0,25 x 0,40 átmérőben (6,2 x 10,2 mm átmérő).
• Üzemi hőmérséklet tartomány: -40 és 100 ° C között.

A páratartalom-érzékelők széles körben alkalmazhatók, például ipari és háztartási alkalmazások, orvosi alkalmazások, és a környezet nedvességszintjének jelzésére szolgálnak.

A páratartalom mérése nehéz. Általában a levegő páratartalmát annak a maximális vízmennyiségnek a hányadaként mérik, amelyet a levegő egy bizonyos hőmérsékleten képes felszívni. Légköri körülmények között és adott hőmérsékleten ez a frakció 0 és 100% között változhat. Ez a relatív páratartalom csak bizonyos hőmérsékleten és légköri nyomáson érvényes. Ezért fontos, hogy a páratartalom-érzékelőt ne befolyásolja sem a hőmérséklet, sem a nyomás.

Páratartalom érzékelő áramkör

A termisztoron áthaladó áram hatására felmelegszik, így megnő a hőmérséklete. A hőelvezetés inkább a lezárt termisztoron van, mint a szabadon álló termisztoron, a vízgőz és a száraz nitrogén hővezető képességének különbsége miatt. A termisztorok ellenállásának különbsége arányos az abszolút páratartalommal.

Gázérzékelő:

A gázérzékelők számos biztonsági rendszer és a modern módszertan alapvető elemét képezik, és kulcsfontosságú visszajelzést adnak a rendszer számára a minőségellenőrzésről. Ezek széles választékban állnak rendelkezésre, az érzékenységi szintektől, az érzékelhető gáz típusától, a fizikai méréstől és a különböző elemektől függően.

A gázérzékelők általában akkumulátorral működnek. Figyelmeztetéseket hallható és látható jelek, például riasztások és villogó fények útján továbbítják, amikor veszélyes gázgőzszinteket azonosítanak. A gázkoncentrációt mérő szenzor egy másik gázt használ referenciapontként.

Gázérzékelő

Az érzékelő modul acél exoskeletonból áll, amely alatt egy érzékelő alkatrész van elhelyezve. Ezt az érzékelő komponenst az összekötő vezetékeken keresztül áram alá helyezzük. Ezt az áramot fűtőáramnak nevezik, amelyen keresztül az érzékelő komponens közelében lévő gázok ionizálódnak, és az érzékelő komponens elnyeli őket. Ez megváltoztatja az érzékelő komponens ellenállását, ami megváltoztatja a belőle kimenő áram értékét.

Jellemzők:

1. Stabil teljesítmény, hosszú élettartam, alacsony költség.
2. Egyszerű hajtás áramkör.
3. Gyors válasz.
4. Nagy érzékenység az éghető gázokra széles tartományban.
5. Stabil teljesítmény, hosszú élettartam, alacsony költség.

A gázdetektorok használhatók éghető, gyúlékony és mérgező gázok és oxigénfogyasztás kimutatására. Ezt a típusú eszközt széles körben használják az iparban, és számos területen megtalálhatók, például olajfúrótornyokon, a gyártási formák és a feltörekvő technológiák, például a fotovoltaikus szitálására. Ezeket esetleg a tűzoltás során is felhasználhatják.

A gázérzékelő alkalmas éghető gázok, például hidrogén, metán vagy propán / bután (LPG) kimutatására.

Gázérzékelő áramkör

Amikor éghető vagy redukáló gázok érintkeznek a mérőelemmel, azokat katalitikus égésnek vetik alá, ami hőmérséklet-emelkedést okoz, amely megváltoztatja az elem ellenállását. Az érzékelő ellenállásának változását a terhelési ellenálláson (RL) átmenő kimeneti feszültség változásaként kapjuk az érzékelő ellenállásával (RS) sorozatosan. A vizsgált gáz koncentrációját a vezetőképesség változása határozza meg, amikor az érzékelő felülete elnyeli a redukáló gázokat. Az adatgyűjtő kártya állandó 5 V-os kimenete elérhető az érzékelő fűtésére (VH) és az érzékelő áramkörre (VC).

Most van egy ötlete az érzékelők típusairól és azok alkalmazásáról, ha bármilyen kérdése van ezzel a témával vagy az elektromos és elektronikus projektek hagyja az alábbi megjegyzéseket.

Tipikus működő áramkör