Датчик | Типи датчиків
Розглянемо систему вимірювання. Вона складається з пристрою вводу, який виявляє оточення або середовище для генерації виходу, блоку обробки сигналів, який обробляє сигнал від пристрою вводу, та пристрою виводу, який представляє сигнал людині або оператору машини у більш зрозумілому і придатному для використання форматі.
Перший етап - це пристрій вводу, про який ми будемо говорити в цьому розділі.
Датчик
Датчик - це пристрій, який реагує на будь-які зміни фізичних явищ або змінних середовища, таких як тепло, тиск, вологість, рух тощо. Ці зміни впливають на фізичні, хімічні або електромагнітні властивості датчиків, які потім обробляються до більш придатного для використання і зрозумілого формату. Датчик є серцевиною системи вимірювання. Це перший елемент, який входить в контакт зі змінними середовища, щоб створити вихід.
Сигнал, вироблений датчиком, еквівалентний кількості, яку необхідно виміряти. Датчики використовуються для вимірювання певної характеристики будь-якого об'єкта або пристрою. Наприклад, термопара, термопара виявить теплову енергію (температуру) на одному з її з'єднань і виробить еквівалентний вихід напругу, яка може бути виміряна вольтметром.
Всі датчики повинні бути калібровані відносно деякої відповідної значення або стандарта для точного вимірювання. Нижче наведено малюнок термопари.
Зверніть увагу, що перетворювач і датчик - це не одне й те ж. У вищезазначеному прикладі термопари. Термопара діє як перетворювач, але додаткові схеми або компоненти, такі як вольтметр, дисплей і т.д., разом утворюють датчик температури.
Таким чином, перетворювач просто перетворює енергію з одного виду в інший, а всі решта роботи виконуються додатковими схемами, підключеними. Цілком цей пристрій утворює датчик. Датчики та перетворювачі тісно пов'язані один з одним.
Характеристики датчиків
Хороший датчик має мати наступні характеристики
Висока чутливість: Чутливість показує, наскільки змінюється вихід пристрою з одиничним зміненням вводу (кількість, яку необхідно виміряти). Наприклад, напруга датчика температури змінюється на 1 мВ за кожні 1оC зміни температури, то чутливість датчика становить 1 мВ/оC.
Лінійність: Вихід повинен лінійно змінюватися з вводом.
Висока роздільна здатність: Роздільна здатність - це найменша зміна вводу, яку пристрій може виявити.
Мінімальний шум і завади.
Низьке споживання енергії.
Типи датчиків
Датчики класифікуються в залежності від природи кількості, яку вони вимірюють. Нижче наведено типів датчиків з кількома прикладами.
Класифікація датчиків
В залежності від вимірюваної кількості
Температура: Терморезистор (RTD), Термістр, Термопара
Тиск: Трубка Бурдона, манометр, мембрани, давомір
Сила/ момент: Датчик деформації, вагова клітинка
Швидкість/ положення: Тахометр, кодер, LVDT
Світло: Фотодіод, Фоторезистор
І так далі.
(2) Активні та пасивні датчики: В залежності від потреби в живленні датчики можна класифікувати як активні та пасивні. Активні датчики - це ті, які не потребують зовнішнього джерела живлення для своєї роботи. Вони генерують енергію самостійно для роботи, тому називаються самогенерувальними. Енергія для функціонування походить від вимірюваної кількості. Наприклад, п'єзоелектричний кристал генерує електричний вихід (заряд), коли піддається прискоренню.
Пасивні датчики потребують зовнішнього джерела живлення для своєї роботи. Більшість резистивних, індуктивних та капацитивних датчиків є пасивними (як і резистори, индуктори та конденсатори).
(3) Аналогові та цифрові датчики: Аналоговий датчик перетворює вимірювану фізичну величину на аналоговий формат (неперервний у часі). Термопара, RTD, Датчик деформації називаються аналоговими датчиками. Цифровий датчик виробляє вихід у формі імпульсів. Кодери є прикладом цифрових датчиків.
(4) Обернені датчики: Існують деякі датчики, які здатні виявляти фізичну величину, щоб перетворити її на інший формат, а також виявляти вихідний сигнал, щоб повернути величину в оригінальному форматі. Наприклад, коли п'єзоелектричний кристал під
