Senzor | Typy senzorů

Uvažme měřicí systém. Tento systém se skládá z vstupního zařízení, které vnímá prostředí nebo okolí a generuje výstup, bloku pro zpracování signálu, který zpracovává signál z vstupního zařízení, a výstupního zařízení, které předává signál lidskému nebo strojovému operátorovi v čitelnější a použitelnější formě.

Počáteční fází je vstupní zařízení, o kterém se v této kapitole hlavně bude mluvit.

Čidlo

Čidlo je zařízení, které reaguje na jakoukoli změnu fyzikálních jevů nebo environmentálních proměnných, jako jsou teplota, tlak, vlhkost, pohyb atd. Tato změna ovlivňuje fyzikální, chemické nebo elektromagnetické vlastnosti čidel, které jsou dále zpracovány do čitelnější a použitelnější formy. Čidlo je srdcem měřicího systému. Je to první prvek, který má kontakt s environmentálními proměnnými, aby vygeneroval výstup.

Signál vygenerovaný čidlem je ekvivalentní množství, které se má změřit. Čidlo se používá k měření určité charakteristiky libovolného objektu nebo zařízení. Například termokuply, termokupla bude vnímat tepelnou energii (teplotu) na jednom ze svých spojů a vyprodukuje ekvivalentní výstupní napětí, které lze změřit pomocí voltmometru.
Všechna čidla musí být kalibrována vzhledem k nějaké referenční hodnotě nebo standardu pro přesné měření. Níže je obrázek termokuply.

Je třeba si uvědomit, že převodník a čidlo nejsou stejná. V uvedeném příkladu s termokuplou. Termokupla funguje jako převodník, ale dodatečné obvody nebo komponenty, jako jsou voltmetry, displeje atd., společně tvoří teplotní čidlo.

Tedy převodník pouze převede energii z jedné formy na druhou a všechnu zbývající práci provedou dodatečné zapojené obvody. Celé toto zařízení tvoří čidlo. Čidlo a převodníky jsou mezi sebou úzce spjaty.

Vlastnosti čidel

Dobré čidlo by mělo mít následující vlastnosti

1. Vysoká citlivost: Citlivost ukazuje, jak moc se výstup zařízení mění s jednotkovou změnou vstupu (množství, které se má změřit). Například napětí teplotního čidlo se mění o 1mV pro každou 1°C změnu teploty, pak se citlivost čidlo říká 1mV/°C.

2. Lineárnost: Výstup by měl lineárně měnit s vstupem.

3. Vysoké rozlišení: Rozlišení je nejmenší změna vstupu, kterou zařízení dokáže detekovat.

4. Méně šumu a rušení.

5. Nižší spotřeba energie.

Typy čidel

Čidlo se třídí podle povahy měřeného množství. Následující jsou typy čidel s několika příklady.

Třídění čidel

Na základě měřeného množství

• Teplota: Odpornostní teploměr (RTD), Termistor, Termokupla

• Tlak: Bourdonova trubka, manometr, membrány, tlakoměr

• Síla/torzní moment: Deformační čidlo, zátěžový článek

• Rychlost/poloha: Tachometr, encoder, LVDT

• Světlo: Fotodioda, Světlově závislý odpor

A tak dále.
(2) Aktivní a pasivní čidlo: Na základě požadavku na energii se čidlo dělí na aktivní a pasivní. Aktivní čidlo jsou ty, které nepotřebují externí zdroj energie pro svou funkci. Generují energii uvnitř sebe, aby mohly fungovat, a proto se nazývají samočinné typy. Energie pro fungování pochází z měřeného množství. Například piezoelektrický kryštál generuje elektrický výstup (náboj), když je vystaven akceleraci.

Pasivní čidlo potřebují externí zdroj energie pro svou funkci. Většina odporových, indukčních a kapacitních čidel jsou pasivní (stejně jako odporové, indukční a kapacitní součástky jsou označovány jako pasivní).

(3) Analogové a digitální čidlo: Analogové čidlo převádí fyzikální množství, které se měří, do analogové formy (spojité v čase). Termokupla, RTD, deformační čidlo jsou označovány jako analogová čidlo. Digitální čidlo produkuje výstup ve formě pulsu. Encodery jsou příkladem digitálního čidlo.

(4) Inverzní čidlo: Existují některá čidlo, která jsou schopna vnímat fyzikální množství, aby je převedla do jiné formy, a také vnímat výstupní signál, aby se dostaly zpět k množství v původní formě. Například piezoelektrický kryštál, když je vystaven vibracím, generuje napětí. Zároveň, když je piezoelektrický kryštál vystaven měnícímu se napětí, začínají vibrovat. Tato vlastnost je vhodná pro použití v mikrofonech a reproduktorech.

Prohlášení: Respektujte původní, dobařé články stojí za sdílení, jestliže dojde k porušení autorských práv, prosím, kontaktujte nás pro jejich odebrání.