Senzory tlaku
Tlakové snímače sa všeobecne používajú na meranie tlaku plynov alebo kvapalín. Snímač tlaku zvyčajne slúži ako prevodník. Generuje tlak v analógovom elektrickom alebo digitálnom signáli. Existuje tiež kategória tlakových snímačov, ktoré sú klasifikované z hľadiska tlaku, niektoré z nich sú snímače absolútneho tlaku, snímače pretlaku. Existuje aj typ tlakového senzora, ktorý vás informuje, keď máte v automobile nedostatok plynu alebo oleja.
Tlakové snímače sú typické snímače, ktoré snímajú tlak a prevádzajú ho na parametre elektrického signálu. Typickými príkladmi tlakových snímačov sú tenzometre, kapacitné snímače tlaku a piezoelektrické snímače tlaku. Tenzometre pracujú na princípe zmeny odporu pri pôsobení tlaku, kde ako piezoelektrické snímače tlaku pracujú na princípe zmeny napätia v celom zariadení pri pôsobení tlaku.
Schéma zapojenia snímača tlaku:
Nasleduje schéma zapojenia meracieho prístroja na meranie tlaku založeného na mikrokontroléri PIC:
Obvod zahŕňa tieto komponenty:
- Mikrokontrolér PIC, ktorý získava vstup z tlakového snímača a podľa toho poskytuje výstup na 4-segmentový zobrazovací panel.
- 6-kolíkový snímač tlaku IC MPX4115, ktorý je snímačom tlaku kremíka a poskytuje vysoký analógový výstupný signál.
- 4 sedem segmentové displeje, ktoré získavajú vstup z mikrokontroléra PIC a sú poháňané každým tranzistorom.
- Krištáľové usporiadanie na zabezpečenie hodinového vstupu do mikrokontroléra.
Prevádzka tlakového snímača:
Vyššie uvedené video popisuje, ako je snímač tlaku prepojený s mikrokontrolérom, aby zobrazoval hodnotu tlaku na sedemsegmentovom displeji. Snímač tlaku sa skladá zo 6 pinov a je pripojený k zdroju 5 V.
Pin 3 je pripojený k napájaciemu zdroju, pin 2 je uzemnený a pin 1 je pripojený k pinu RA0 / AN0 mikrokontroléra ako analógový vstup. Na zobrazenie tu použitých hodnôt sa používa štvormiestny sedemsegmentový displej, ktorý je poháňaný spoločnou anódovou konfiguráciou štyroch tranzistorov.
Tu je k mikrokontroléru pripojený snímač tlaku 28,50 PSI, takže keď môžeme zmeniť hodnotu snímača na nízku alebo vysokú, mikrokontrolér tieto hodnoty zistí a zobrazí sa na sedemsegmentovom displeji.
Ak táto hodnota tlaku prekročí svoje prahové úrovne, mikrokontrolér vydá poplach používateľovi. Týmto spôsobom je možné prepojiť akýkoľvek typ snímača s mikrokontrolérom na monitorovanie, spracovanie a zobrazovanie hodnôt v reálnom čase.
Aplikácie snímača tlaku:
Existuje mnoho aplikácií pre tlakové snímače, ako je snímanie tlaku, snímanie nadmorskej výšky, snímanie prietoku, snímanie čiary alebo hĺbky.
- Používa sa tiež v reálnom čase, autoalarmy a dopravné kamery používajú senzory tlaku na zistenie, či niekto prekračuje rýchlosť.
- Senzory tlaku sa používajú aj na dotykových displejoch na určenie bodu použitia tlaku a na príslušné smerovanie procesora.
- Používajú sa tiež v digitálnych tlakomeroch a ventilátoroch.
- Priemyselná aplikácia tlakových senzorov zahŕňa monitorovanie plynov a ich parciálneho tlaku.
- Používajú sa tiež v leteckých rovinách na zabezpečenie rovnováhy medzi atmosférickým tlakom a riadiacim systémom.
- Používajú sa tiež na stanovenie hĺbky oceánov v prípade námorných operácií na určenie vhodných prevádzkových podmienok pre elektronické systémy.
Príklad tlakového senzora - piezoelektrický menič
Piezoelektrický menič je meracie zariadenie, ktoré prevádza elektrické impulzy na mechanické vibrácie a naopak. Piezoelektrický kremeňový kryštál a piezoelektrický efekt sú dve veci, ktoré sú potrebné na pochopenie piezoelektrických meničov.
Piezoelektrický kremeňový kryštál:
Kremenný kryštál je piezoelektrický materiál. Môže generovať napätie, keď na kryštál pôsobí určité mechanické napätie. Piezoelektrický kryštál sa ohýba rôznymi smermi pri rôznych hodnotách frekvencií. Toto sa nazýva režim vibrácií. Na dosiahnutie rôznych režimov vibrácií je možné kryštál vyrobiť v rôznych tvaroch.
Piezoelektrický efekt:
Piezoelektrický jav je tvorba elektrického náboja v určitých kryštáloch a keramike v dôsledku ich mechanického namáhania. Rýchlosť tvorby elektrického náboja je úmerná sile pôsobiacej na ňu. Piezoelektrický efekt funguje v opačnom poradí tiež tak, že keď sa na piezoelektrický materiál privádza napätie, môže generovať určitú mechanickú energiu.
Piezoelektrické meniče je možné použiť v mikrofónoch kvôli ich vysokej citlivosti, keď prevádzajú zvukový tlak na napätie. Môžu byť použité v akcelerometroch, detektoroch pohybu a môžu byť použité ako ultrazvukové detektory a generátory. Šírenie ultrazvuku nie je ovplyvnené priehľadnosťou materiálu.
Prihláška:
Piezoelektrické meniče sa dajú použiť ako akčné členy aj senzory. Senzor premieňa mechanickú silu na elektrické napäťové impulzy a pohon prevádza napäťové impulzy na mechanické vibrácie. Piezoelektrické snímače dokážu zistiť nerovnováhu rotujúcich častí stroja. Môžu byť použité pri ultrazvukovom meraní hladiny a pri meraní prietokových rýchlostí. Okrem vibrácií na zisťovanie nerovnováh sa dajú použiť aj na meranie ultrazvukových hladín a prietokov.
Senzor vlhkosti
Senzor vlhkosti sníma relatívnu vlhkosť. To znamená, že meria teplotu vzduchu aj vlhkosť. Snímanie vlhkosti je nevyhnutné v riadiacich systémoch v priemysle aj v domácnosti. Sú určené pre vysokoobjemové a nákladovo citlivé aplikácie, napríklad kancelárska automatizácia, riadenie vzduchu v automobiloch, domáce spotrebiče a systémy riadenia priemyselných procesov, a tiež v aplikáciách, kde sa vyžaduje kompenzácia vlhkosti. Senzory vlhkosti sú obvykle kapacitného alebo odporového typu.
Odozva senzorov kondenzátora je v porovnaní s odporovými senzormi lineárnejšia. Kapacitné snímače sú dodatočne použiteľné v celom rozsahu od 0 do 100 percent relatívnej vlhkosti (RH), kde je odporový prvok bežne obmedzený na asi 20 až 90 percent relatívnej vlhkosti (RH). Tu budeme diskutovať o kapacitnom senzore.
Kapacitný snímač vlhkosti mení svoju kapacitu na základe relatívnej vlhkosti okolitého vzduchu. Dielektrická konštanta snímača sa mení s úrovňou vlhkosti spôsobom, ktorý je možné merať. Kapacita rastie s relatívnou vlhkosťou.
Senzor vlhkosti
Vlastnosti:
- Vysoká spoľahlivosť a dlhodobá stabilita.
- Používa sa v obvodoch s napäťovým alebo frekvenčným výstupom.
- Bezolovnatý komponent. Súčasti neobsahujú olovo.
- Okamžitá zmena na desaturáciu z fázy nasýtenia.
- Rýchla doba odozvy.
Technické údaje:
- Požiadavky na napájanie: 5 až 10 VDC.
- Komunikácia: Kapacitná súčasť.
- Rozmery: Priemer 0,25 x 0,40 palca (priemer 6,2 x 10,2 mm).
- Rozsah prevádzkových teplôt: -40 až 212 ° F (-40 až 100 ° C).
Vlhkostné snímače majú širokú škálu aplikácií, ako sú priemyselné a domáce aplikácie, lekárske aplikácie a sú používané na meranie úrovne vlhkosti v prostredí.
Meranie vlhkosti je náročné. Všeobecne sa vlhkosť vzduchu meria ako zlomok maximálneho množstva vody, ktoré môže vzduch absorbovať pri určitej teplote. Za atmosférických podmienok a za danej teploty sa táto frakcia môže pohybovať medzi 0 a 100%. Táto relatívna vlhkosť vzduchu platí iba pri určitej teplote a atmosférickom tlaku. Preto je dôležité, aby snímač vlhkosti nebol ovplyvňovaný teplotou ani tlakom.
Obvod snímača vlhkosti
Prúd prechádzajúci termistorom spôsobuje jeho zahrievanie, čím zvyšuje jeho teplotu. Odvod tepla je viac v utesnenom termistore v porovnaní s exponovaným termistorom kvôli rozdielu v tepelnej vodivosti vodnej pary a suchého dusíka. Rozdiel v odporu termistorov je úmerný absolútnej vlhkosti.
Senzor plynu:
Senzory plynov sú základnou súčasťou mnohých bezpečnostných systémov a modernej metodiky a poskytujú systému kľúčovú spätnú väzbu o kontrole kvality. A tieto sú k dispozícii v širokých špecifikáciách v závislosti od úrovní citlivosti, typu snímaného plynu, fyzikálnych meraní a rôznych rôznych prvkov.
Senzory plynov sú spravidla napájané z batérií. Vysielajú varovania prostredníctvom série zvukových a viditeľných signálov, ako sú alarmy a blikajúce svetlá, keď sa zistí nebezpečná úroveň plynných pár. Pri meraní koncentrácie plynu snímač používa ako referenčný bod ďalší plyn.
Senzor plynu
Modul snímača pozostáva z oceľového exoskeletu, pod ktorým je umiestnený snímací komponent. Táto snímacia súčasť je vystavená prúdu cez pripojovacie vodiče. Tento prúd je známy ako ohrievací prúd, ktorým prechádzajú plyny prichádzajúce blízko k snímacej zložke ionizované a sú snímanou zložkou absorbované. Tým sa zmení odpor snímacej zložky, čím sa zmení hodnota prúdu, ktorý z nej prúdi.
Vlastnosti:
- Stabilný výkon, dlhá životnosť, nízke náklady.
- Jednoduchý obvod pohonu.
- Rýchla odpoveď.
- Vysoká citlivosť na horľavý plyn v širokom rozmedzí.
- Stabilný výkon, dlhá životnosť, nízke náklady.
Detektory plynov možno použiť na detekciu horľavých, horľavých a jedovatých plynov a spotreby kyslíka. Tento typ zariadenia sa široko používa v priemysle a je možné ho nájsť v rôznych oblastiach, napríklad na ropných plošinách, na skríning foriem produkcie a nových technológií, ako napríklad fotovoltaika. Môžu byť dodatočne použité pri hasení požiaru.
Senzor plynov je vhodný na detekciu horľavých plynov, napríklad vodíka, metánu alebo propán / butánu (LPG).
Obvod snímača plynu
Keď sa horľavé alebo redukčné plyny dostanú do kontaktu s meracím prvkom, sú podrobené katalytickému spaľovaniu, ktoré spôsobuje zvýšenie teploty, čo spôsobuje zmenu odporu prvku. Zmena odporu snímača sa získa ako zmena výstupného napätia cez záťažový rezistor (RL) v sérii s odporom snímača (RS). Koncentrácia testovaného plynu je určená zmenou vodivosti, keď povrch snímača absorbuje redukčné plyny. Konštantný výstup 5 V dosky na zber údajov je k dispozícii pre ohrievač snímača (VH) a pre detekčný obvod (VC).
Teraz máte predstavu o typoch snímačov a ich aplikáciách, ak máte akékoľvek otázky týkajúce sa tejto témy alebo elektrických a elektronické projekty zanechať komentáre nižšie.
Typický pracovný obvod
