Sensoren - Typen und Anwendungen

Drucksensor

Drucksensoren werden im Allgemeinen verwendet, um den Druck von Gas oder Flüssigkeiten zu messen. Normalerweise wirkt ein Drucksensor als Wandler. Es erzeugt den Druck im analogen elektrischen oder digitalen Signal. Es gibt auch eine Kategorie von Drucksensoren, die nach Druck klassifiziert sind. Einige von ihnen sind Absolutdrucksensoren und Manometerdrucksensoren. Es gibt auch eine Art Drucksensor, der Sie darüber informiert, wenn in Ihrem Auto nur noch wenig Benzin oder Öl vorhanden ist.

Drucksensoren sind typische Wandler, die den Druck erfassen und in elektrische Signalparameter umwandeln. Typische Beispiele für Drucksensoren sind Dehnungsmessstreifen, kapazitive Drucksensoren und piezoelektrische Drucksensoren. Die Dehnungsmessstreifen arbeiten nach dem Prinzip der Widerstandsänderung bei Anlegen von Druck, während die piezoelektrischen Drucksensoren nach dem Prinzip der Spannungsänderung am Gerät bei Anlegen von Druck arbeiten.

Schaltplan des Drucksensors:

Das folgende ist das Schaltbild eines Druckmessgeräts auf Basis eines PIC-Mikrocontrollers:

Die Schaltung umfasst die folgenden Komponenten:

• Ein PIC-Mikrocontroller, der Eingaben vom Drucksensor erhält und die Ausgabe entsprechend an das 4-Sieben-Segment-Anzeigefeld weitergibt.
• Ein 6-poliger Drucksensor-IC MPX4115, der ein Silizium-Drucksensor ist und ein hohes analoges Ausgangssignal liefert.
• 4 Sieben-Segment-Anzeigen, die vom PIC-Mikrocontroller eingegeben und von jedem Transistor angesteuert werden.
• Eine Kristallanordnung zur Bereitstellung eines Takteingangs für den Mikrocontroller.

Betrieb des Drucksensors:

Das obige Video beschreibt, wie der Drucksensor mit dem Mikrocontroller verbunden ist, um den Druckwert in der Sieben-Segment-Anzeige anzuzeigen. Der Drucksensor besteht aus 6 Pins und ist an die 5V-Versorgung angeschlossen.

Pin 3 ist mit der Stromversorgung verbunden, Pin 2 ist geerdet und Pin 1 ist als Analogeingang mit dem RA0 / AN0-Pin des Mikrocontrollers verbunden. Zur Anzeige der Werte wird hier eine 4-stellige Sieben-Segment-Anzeige verwendet, die durch die gemeinsame Anodenkonfiguration von vier Transistoren angesteuert wird.

Hier ist ein Drucksensor mit 28,50 PSI an den Mikrocontroller angeschlossen. Wenn wir also den Sensorwert auf niedrig oder hoch ändern können, erkennt der Mikrocontroller diese Werte und zeigt sie in der Sieben-Segment-Anzeige an.

Wenn dieser Druckwert seine Schwellenwerte überschreitet, gibt der Mikrocontroller dem Benutzer einen Alarm. Auf diese Weise kann jeder Sensortyp an den Mikrocontroller angeschlossen werden, um die Echtzeitwerte zu überwachen, zu verarbeiten und anzuzeigen.

Drucksensoranwendungen:

Es gibt viele Anwendungen für Drucksensoren wie Druckmessung, Höhenmessung, Durchflussmessung, Linien- oder Tiefenmessung.

• Es wird auch in Echtzeit verwendet, Autoalarme und Verkehrskameras verwenden Drucksensoren, um festzustellen, ob jemand beschleunigt.
• Drucksensoren werden auch in Touchscreen-Displays verwendet, um den Druckpunkt zu bestimmen und dem Prozessor entsprechende Anweisungen zu geben.
• Sie werden auch in digitalen Blutdruckmessgeräten und Beatmungsgeräten verwendet.
• Bei der industriellen Anwendung von Drucksensoren werden Gase und ihr Partialdruck überwacht.
• Sie werden auch in Flugzeugen verwendet, um ein Gleichgewicht zwischen dem atmosphärischen Druck und dem Steuerungssystem herzustellen.
• Sie werden auch verwendet, um die Tiefe der Ozeane im Falle eines Schiffsbetriebs zu bestimmen, um geeignete Betriebsbedingungen für die elektronischen Systeme zu bestimmen.

Ein Beispiel für einen Drucksensor - Piezoelektrischer Wandler

Der piezoelektrische Wandler ist ein Messgerät, das elektrische Impulse in mechanische Schwingungen umwandelt und umgekehrt. Piezoelektrischer Quarzkristall und piezoelektrischer Effekt sind die beiden Dinge, die zum Verständnis der piezoelektrischen Wandler erforderlich sind.

Piezoelektrischer Quarzkristall:

Ein Quarzkristall ist ein piezoelektrisches Material. Es kann die Spannung erzeugen, wenn der Kristall mechanisch belastet wird. Der piezoelektrische Kristall biegt sich bei verschiedenen Frequenzwerten in verschiedene Richtungen. Dies wird als Vibrationsmodus bezeichnet. Um unterschiedliche Schwingungsmodi zu erzielen, kann der Kristall in verschiedenen Formen hergestellt werden.

Piezoelektrischer Effekt:

Der piezoelektrische Effekt ist die Erzeugung elektrischer Ladung in bestimmten Kristallen und Keramiken aufgrund mechanischer Beanspruchung. Die Erzeugungsrate der elektrischen Ladung ist proportional zu der auf sie ausgeübten Kraft. Der piezoelektrische Effekt arbeitet auch in umgekehrter Reihenfolge, so dass beim Anlegen einer Spannung an ein piezoelektrisches Material etwas mechanische Energie erzeugt werden kann.

Die piezoelektrischen Wandler können aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit, bei der sie Schalldruck in Spannung umwandeln, in Mikrofonen verwendet werden. Sie können in Beschleunigungsmessern, Bewegungsmeldern und als Ultraschalldetektoren und Generatoren verwendet werden. Die Ultraschallausbreitung im Material wird durch seine Transparenz nicht beeinflusst.

Anwendung:

Die piezoelektrischen Wandler können sowohl als Aktuatoren als auch als Sensoren verwendet werden. Der Sensor wandelt mechanische Kraft in elektrische Spannungsimpulse um und der Aktuator wandelt Spannungsimpulse in mechanische Schwingungen um. Piezoelektrische Sensoren können Ungleichgewichte rotierender Maschinenteile erkennen. Sie können zur Messung des Ultraschallniveaus und zur Messung von Durchflussanwendungen verwendet werden. Neben den Vibrationen zur Erkennung von Ungleichgewichten können sie zur Messung von Ultraschallpegeln und Durchflussraten verwendet werden.

Feuchtigkeitssensor

Ein Feuchtigkeitssensor erfasst die relative Luftfeuchtigkeit. Dies bedeutet, dass sowohl die Lufttemperatur als auch die Feuchtigkeit gemessen werden. Die Feuchtigkeitsmessung ist in Steuerungssystemen in der Industrie und im Haushalt von wesentlicher Bedeutung. Diese sind für kostenintensive Anwendungen mit hohem Volumen konzipiert, z. B. Büroautomation, Luftsteuerung für Kraftfahrzeuge, Haushaltsgeräte und industrielle Prozesssteuerungssysteme sowie für Anwendungen, bei denen eine Feuchtigkeitskompensation erforderlich ist. Feuchtigkeitssensoren sind im Allgemeinen kapazitiv oder resistiv.

Die Reaktion der Kondensatorsensoren ist im Vergleich zu den Widerstandssensoren linearer. Kapazitive Sensoren können zusätzlich über den gesamten Bereich von 0 bis 100 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit (RH) verwendet werden, wobei das Widerstandselement normalerweise auf etwa 20 bis 90 Prozent relative Luftfeuchtigkeit (RH) begrenzt ist. Hier werden wir über den kapazitiven Sensor diskutieren.

Ein kapazitiver Feuchtigkeitssensor ändert seine Kapazität basierend auf der relativen Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft. Die Dielektrizitätskonstante des Sensors ändert sich messbar mit der Luftfeuchtigkeit. Die Kapazität steigt mit der relativen Luftfeuchtigkeit.

Feuchtigkeitssensor

Eigenschaften:

• Hohe Zuverlässigkeit und Langzeitstabilität.
• Es wird in Schaltkreisen mit Spannungs- oder Frequenzausgang verwendet.
• Bleifreie Komponente. Komponenten bleifrei.
• Sofortige Änderung der Entsättigung von der gesättigten Phase.
• Schnelle Reaktionszeit.

Spezifikationen:

• Leistungsbedarf: 5 bis 10 VDC.
• Kommunikation: Kapazitive Komponente.
• Abmessungen: 0,25 x 0,40 Zoll Durchmesser (6,2 x 10,2 mm Durchmesser).
• Betriebstemperaturbereich: -40 bis 100 ° C.

Feuchtigkeitssensoren haben ein breites Anwendungsspektrum, wie z. B. industrielle und häusliche Anwendungen, medizinische Anwendungen und werden verwendet, um den Feuchtigkeitsgehalt in der Umwelt anzuzeigen.

Die Messung der Luftfeuchtigkeit ist schwierig. Im Allgemeinen wird die Luftfeuchtigkeit als Anteil der maximalen Wassermenge gemessen, die Luft bei einer bestimmten Temperatur aufnehmen kann. Bei atmosphärischen Bedingungen und einer bestimmten Temperatur kann dieser Anteil zwischen 0 und 100% variieren. Diese relative Luftfeuchtigkeit gilt nur bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Luftdruck. Daher ist es wichtig, dass ein Feuchtigkeitssensor weder durch Temperatur noch durch Druck beeinflusst wird.

Feuchtigkeitssensorkreis

Durch den Thermistor fließender Strom erwärmt ihn und erhöht so seine Temperatur. Aufgrund des Unterschieds in der Wärmeleitfähigkeit von Wasserdampf und trockenem Stickstoff ist die Wärmeableitung im abgedichteten Thermistor im Vergleich zum freiliegenden Thermistor höher. Der Widerstandsunterschied der Thermistoren ist proportional zur absoluten Luftfeuchtigkeit.

Gassensor:

Gassensoren sind eine grundlegende Komponente in vielen Sicherheitssystemen und modernen Methoden und liefern wichtige Rückmeldungen zur Qualitätskontrolle an das System. Und diese sind in weiten Spezifikationen erhältlich, abhängig von den Empfindlichkeitsstufen, der Art des zu erfassenden Gases, den physikalischen Messungen und verschiedenen Elementen.

Gassensoren werden in der Regel batteriebetrieben. Sie senden Warnungen über eine Reihe von hörbaren und sichtbaren Signalen wie Alarmen und Blinklichtern, wenn gefährliche Mengen an Gasdämpfen identifiziert werden. Ein anderes Gas wird vom Sensor als Referenzpunkt verwendet, um die Gaskonzentration zu messen.

Gassensor

Das Sensormodul besteht aus einem Stahl-Exoskelett, unter dem eine Sensorkomponente untergebracht ist. Diese Sensorkomponente wird durch Verbindungsleitungen mit Strom versorgt. Dieser Strom wird als Heizstrom bezeichnet, durch den die Gase, die sich der Erfassungskomponente nähern, ionisiert werden und von der Erfassungskomponente absorbiert werden. Dies ändert den Widerstand der Sensorkomponente, wodurch sich der Wert des aus ihr austretenden Stroms ändert.

Eigenschaften:

1. Stabile Leistung, lange Lebensdauer, niedrige Kosten.
2. Einfache Ansteuerschaltung.
3. Schnelle Antwort.
4. Hohe Empfindlichkeit gegenüber brennbaren Gasen in weiten Bereichen.
5. Stabile Leistung, lange Lebensdauer, niedrige Kosten.

Gasdetektoren können verwendet werden, um brennbare, brennbare und giftige Gase sowie den Sauerstoffverbrauch zu erfassen. Dieser Gerätetyp ist in der Industrie weit verbreitet und findet sich in einer Vielzahl von Bereichen, beispielsweise auf Ölplattformen, zum Sieben von Produktionsformen und neuen Technologien wie Photovoltaik. Sie können zusätzlich bei der Brandbekämpfung eingesetzt werden.

Der Gassensor eignet sich zum Nachweis brennbarer Gase, beispielsweise Wasserstoff, Methan oder Propan / Butan (LPG).

Gassensorkreis

Wenn brennbare oder reduzierende Gase mit dem Messelement in Kontakt kommen, werden sie einer katalytischen Verbrennung ausgesetzt, die einen Temperaturanstieg verursacht, der eine Widerstandsänderung des Elements verursacht. Die Änderung des Sensorwiderstands ergibt sich aus der Änderung der Ausgangsspannung am Lastwiderstand (RL) in Reihe mit dem Sensorwiderstand (RS). Die Konzentration des zu prüfenden Gases wird durch Änderung der Leitfähigkeit bestimmt, wenn die Sensoroberfläche die reduzierenden Gase absorbiert. Der konstante 5-V-Ausgang der Datenerfassungskarte steht für die Heizung des Sensors (VH) und für die Erfassungsschaltung (VC) zur Verfügung.

Jetzt haben Sie eine Vorstellung von den Sensortypen und ihren Anwendungen, wenn Sie Fragen zu diesem Thema oder zu den elektrischen und elektronische Projekte Hinterlasse die Kommentare unten.

Ein typischer Arbeitskreis