Датчик | Типы датчиков

Рассмотрим измерительную систему. Она состоит из входного устройства, которое воспринимает окружающую среду для генерации выходного сигнала, блока обработки сигнала, который обрабатывает сигнал от входного устройства, и выходного устройства, которое представляет сигнал в более удобочитаемой и пригодной для использования форме человеку или оператору машины.

Первый этап - это входное устройство, о котором мы будем говорить в этой главе.

Датчик

Датчик - это устройство, реагирующее на любые изменения физических явлений или переменных окружающей среды, таких как тепло, давление, влажность, движение и т.д. Эти изменения влияют на физические, химические или электромагнитные свойства датчиков, которые затем обрабатываются до более удобоприемлемой и читаемой формы. Датчик является сердцем измерительной системы. Это первый элемент, который контактирует с переменными окружающей среды для генерации выходного сигнала.

Сигнал, производимый датчиком, эквивалентен количеству, подлежащему измерению. Датчики используются для измерения определенной характеристики любого объекта или устройства. Например, термопара, термопара будет воспринимать тепловую энергию (температуру) на одном из своих соединений и производить эквивалентный выходной напряжение, который может быть измерен вольтметром.
Все датчики должны быть откалиброваны относительно некоторого эталонного значения или стандарта для точного измерения. Ниже приведена схема термопары.

Обратите внимание, что преобразователь и датчик не являются одним и тем же. В приведенном выше примере термопары. Термопара действует как преобразователь, но дополнительные цепи или компоненты, такие как вольтметр, дисплей и т.д., вместе образуют датчик температуры.

Таким образом, преобразователь просто преобразует энергию из одной формы в другую, а все остальную работу выполняют подключенные дополнительные цепи. Это устройство в целом образует датчик. Датчики и преобразователи тесно связаны друг с другом.

Характеристики датчиков

Хороший датчик должен иметь следующие характеристики

1. Высокая чувствительность: Чувствительность указывает, насколько изменяется выходное значение устройства при единичном изменении входного значения (количества, подлежащего измерению). Например, если напряжение датчика температуры изменяется на 1 мВ при каждом изменении температуры на 1оC, то чувствительность датчика составляет 1 мВ/оC.

2. Линейность: Выходное значение должно изменяться линейно с входным значением.

3. Высокое разрешение: Разрешение - это минимальное изменение входного значения, которое устройство может обнаружить.

4. Меньшее количество шума и помех.

5. Меньшее потребление энергии.

Типы датчиков

Датчики классифицируются по характеру измеряемого ими количества. Следующие типы датчиков с несколькими примерами.

Классификация датчиков

По измеряемому количеству

• Температура: Датчик температуры сопротивления (RTD), Терморезистор, Термопара

• Давление: Трубка Бурдона, манометр, диафрагмы, манометр

• Сила/ момент: Датчик деформации, весоизмерительная ячейка

• Скорость/ положение: Тахометр, кодировщик, LVDT

• Свет: Фотодиод, Фоторезистор

И так далее.
(2) Активные и пассивные датчики: По требованию питания датчики можно классифицировать как активные и пассивные. Активные датчики - это те, которые не требуют внешнего источника питания для своей работы. Они генерируют энергию внутри себя для функционирования, поэтому их называют самогенерирующими. Энергия для функционирования получается из измеряемого количества. Например, пьезоэлектрический кристалл генерирует электрический выход (заряд) при воздействии ускорения.

Пассивные датчики требуют внешнего источника питания для своей работы. Большинство резистивных, индуктивных и емкостных датчиков являются пассивными (так же, как резисторы, индуктивности и конденсаторы называются пассивными устройствами).

(3) Аналоговые и цифровые датчики: Аналоговый датчик преобразует измеряемую физическую величину в аналоговую форму (непрерывную во времени). Термопара, RTD, датчик деформации называются аналоговыми датчиками. Цифровой датчик производит выход в виде импульсов. Кодировщики являются примером цифровых датчиков.

(4) Обратные датчики: Существуют некоторые датчики, способные воспринимать физическую величину, чтобы преобразовать ее в другую форму, и также воспринимать выходной сигнал, чтобы вернуть величину в исходную форму. Например, когда пьезоэлектрический кристалл подвергается вибрации, он генерирует напряжение. В то же время, когда пьезокристалл подвергается изменяющемуся напряжению, он начинает вибрировать. Это свойство делает их подходящими для использования в микрофонах и динамиках.

Заявление: Уважайте оригинал, хорошие статьи стоят того, чтобы их делиться, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.