Sensors: tipus i aplicacions

Sensors de pressió

Els sensors de pressió s’utilitzen generalment per mesurar la pressió de gasos o líquids. Normalment un sensor de pressió actua com a transductor. Genera la pressió en senyal analògic elèctric o digital. També hi ha una categoria de sensors de pressió que es classifiquen en termes de pressió, alguns d’ells són sensor de pressió absoluta, sensor de pressió manòmetre. També hi ha un tipus de sensor de pressió que us permet saber quan el vostre cotxe està baix de gasolina o petroli.

Els sensors de pressió són transductors típics que detecten la pressió i la converteixen en paràmetres de senyal elèctric. Exemples típics de sensors de pressió són els manòmetres, els sensors de pressió capacitius i els sensors de pressió piezoelèctrics. Els mesuradors de tensió funcionen sobre el principi de canvi de resistència amb aplicació de pressió, quan els sensors de pressió piezoelèctrics funcionen sobre el principi de canvi de tensió a través del dispositiu en aplicar pressió.

Diagrama del circuit del sensor de pressió:

El següent és el diagrama de circuits d’un mesurador de pressió basat en microcontrolador PIC:

El circuit inclou els components següents:

• Un microcontrolador PIC que obté l'entrada del sensor de pressió i, en conseqüència, dóna la sortida al tauler de visualització de 4 segments.
• Un sensor de pressió de 6 pins IC MPX4115 que és un sensor de pressió de silici que proporciona un senyal de sortida analògic elevat.
• 4 pantalles de set segments obtenint entrada del microcontrolador PIC i impulsades per cada transistor.
• Un arranjament de cristall per proporcionar entrada de rellotge al microcontrolador.

Funcionament del sensor de pressió:

El vídeo anterior descriu com el sensor de pressió s’interfaça amb el microcontrolador per mostrar el valor de la pressió en una pantalla de set segments. El sensor de pressió consta de 6 pins i està connectat a un subministrament de 5 V.

El pin 3 està connectat a la font d'alimentació, el pin 2 està connectat a terra i el pin 1 està connectat al pin RA0 / AN0 del microcontrolador com a entrada analògica. Per mostrar els valors aquí, s'utilitza una pantalla de quatre dígits de set segments que es basa en la configuració d'ànode comú de quatre transistors.

Aquí el sensor de pressió de 28,50 PSI està connectat al microcontrolador, de manera que quan podem canviar el valor del sensor a baix o alt, el microcontrolador detecta aquests valors i es mostra a la pantalla de set segments.

Si aquest valor de pressió creua els seus nivells de llindar, el microcontrolador dóna alarma a l'usuari. D'aquesta manera es pot connectar qualsevol tipus de sensor al microcontrolador per monitoritzar, processar i mostrar els valors en temps real.

Aplicacions del sensor de pressió:

Hi ha moltes aplicacions per al sensor de pressió com la detecció de pressió, l'altitud, el flux, la línia o la profunditat.

• S’utilitza també en temps real, les alarmes de cotxes i les càmeres de trànsit utilitzen sensors de pressió per saber si algú està accelerant.
• Els sensors de pressió també s’utilitzen en pantalles tàctils per determinar el punt d’aplicació de la pressió i donar les indicacions adequades al processador.
• També s’utilitzen en monitors de pressió arterial i ventiladors digitals.
• L’aplicació industrial dels sensors de pressió consisteix en controlar els gasos i la seva pressió parcial.
• També s’utilitzen en avions aeri per proporcionar equilibri entre la pressió atmosfèrica i el sistema de control.
• També s’utilitzen per determinar la profunditat dels oceans en cas d’operacions marines per determinar les condicions d’operació adequades per als sistemes electrònics.

Un exemple de sensor de pressió: transductor piezoelèctric

El transductor piezoelèctric és un dispositiu de mesura que converteix els impulsos elèctrics en vibracions mecàniques i viceversa. El cristall de quars piezoelèctric i l’efecte piezoelèctric són les dues coses que cal entendre sobre els transductors piezoelèctrics.

Cristall de quars piezoelèctric:

Un cristall de quars és un material piezoelèctric. Pot generar la tensió quan s’aplica una mica de tensió mecànica sobre el cristall. El cristall piezoelèctric es dobla en diferents direccions a diferents valors de freqüències. Això s’anomena mode de vibració. Per aconseguir diferents modes de vibració, el cristall es pot fabricar en diferents formes.

Efecte piezoelèctric:

L’efecte piezoelèctric és la generació de càrrega elèctrica en determinats cristalls i ceràmiques a causa de l’estrès mecànic que s’hi aplica. La velocitat de generació de càrrega elèctrica és proporcional a la força que s’hi aplica. L'efecte piezoelèctric funciona també en ordre invers, de manera que quan s'aplica tensió al material piezoelèctric pot generar una mica d'energia mecànica.

Els transductors piezoelèctrics es poden utilitzar en micròfons a causa de la seva alta sensibilitat, on estan convertint la pressió sonora en voltatge. Es poden utilitzar en acceleròmetres, detectors de moviment i es poden utilitzar com a detectors i generadors d'ultrasons. La propagació dels ultrasons no s’efectua en el material per la seva transparència.

Sol·licitud:

Els transductors piezoelèctrics es poden utilitzar tant com a actuadors com a sensors. El sensor converteix la força mecànica en polsos de tensió elèctrica i l’actuador converteix els impulsos de tensió en vibracions mecàniques. Els sensors piezoelèctrics poden detectar desequilibris de les peces de la màquina giratòria. Es poden utilitzar en mesures de nivell ultrasònic i en aplicacions de cabal. A part de les vibracions per detectar desequilibris, es poden utilitzar per mesurar nivells i cabals d'ultrasons.

Sensor d'humitat

Un sensor d'humitat detecta la humitat relativa. Això implica que mesura la temperatura de l’aire i la humitat. La detecció de la humitat és essencial en els sistemes de control a les indústries i a la llar. Estan dissenyats per a aplicacions de gran volum, sensibles als costos, per exemple, ofimàtica, control d’aire per a automoció, electrodomèstics i sistemes de control de processos industrials i també en aplicacions on es requereix compensació d’humitat. Els sensors d'humitat són generalment del tipus capacitiu o resistiu.

La resposta dels sensors del condensador és més lineal en comparació amb els sensors resistius. Els sensors capacitius també es poden utilitzar en tot el rang de 0 a 100 per cent d’humitat relativa (HR), on l’element resistiu normalment es limita a un 20 a 90 per cent d’humitat relativa (HR). Aquí parlarem del sensor capacitiu.

Un sensor d’humitat capacitiva canvia la seva capacitat en funció de l’HR de l’aire circumdant. La constant dielèctrica del sensor canvia amb el nivell d’humitat d’una manera que es pot mesurar. La capacitat augmenta amb la humitat relativa.

Sensor d'humitat

Característiques:

• Alta fiabilitat i estabilitat a llarg termini.
• S'utilitza en circuits amb sortida de tensió o freqüència.
• Component sense plom. Components lliures de plom.
• Canvi instantani per desaturar-se de la fase saturada.
• Temps de resposta ràpid.

Especificacions:

• Requisits d'alimentació: de 5 a 10 V CC.
• Comunicació: component capacitiu.
• Dimensions: 0,25 x 0,40 de diàmetre (6,2 x 10,2 mm de diàmetre).
• Rang de temperatura de funcionament: -40 a 100 ° C (-40 a 212 ° F).

Els sensors d'humitat tenen una àmplia gamma d'aplicacions, com ara aplicacions industrials i domèstiques, aplicacions mèdiques i s'utilitzen per proporcionar una indicació dels nivells d'humitat a l'entorn.

La mesura de la humitat és difícil. En general, la humitat de l'aire es mesura com la fracció de la quantitat màxima d'aigua que l'aire pot absorbir a una temperatura determinada. En condicions atmosfèriques i a una temperatura determinada, aquesta fracció pot variar entre el 0 i el 100%. Aquesta humitat relativa només és vàlida a una temperatura i pressió atmosfèrica determinades. Per tant, és important que un sensor d'humitat no es vegi afectat ni per la temperatura ni per la pressió.

Circuit del sensor d’humitat

El corrent que passa pel termistor fa que s’escalfi, augmentant així la seva temperatura. La dissipació de calor es troba més al termistor segellat en comparació amb el termistor exposat a causa de la diferència en la conductivitat tèrmica del vapor d’aigua i del nitrogen sec. La diferència de resistència dels termistors és proporcional a la humitat absoluta.

Sensor de gas:

Els sensors de gas són un component bàsic en molts sistemes de seguretat i en una metodologia moderna, que proporciona un feedback clau del control de qualitat al sistema. I estan disponibles en àmplies especificacions en funció dels nivells de sensibilitat, el tipus de gas que es detecta, les mesures físiques i diversos elements diferents.

Els sensors de gas solen funcionar amb bateries. Transmeten avisos mitjançant una sèrie de senyals sonors i visibles, com ara alarmes i llums intermitents, quan s’identifiquen nivells perillosos de vapors de gas. El sensor utilitza un altre gas com a punt de referència, ja que mesura la concentració de gas.

Sensor de gas

El mòdul del sensor consta d’un exosquelet d’acer sota el qual s’allotja un component de detecció. Aquest component de detecció està sotmès al corrent a través dels cables de connexió. Aquest corrent es coneix com a corrent d’escalfament a través del qual els gasos que s’acosten al component sensible s’ ionitzen i són absorbits pel component sensible. Això canvia la resistència del component de detecció que altera el valor del corrent que en surt.

Característiques:

1. Rendiment estable, llarga vida útil, baix cost.
2. Circuit de transmissió simple.
3. Resposta ràpida.
4. Alta sensibilitat al gas combustible en àmplia gamma.
5. Rendiment estable, llarga vida útil, baix cost.

Els detectors de gas es poden utilitzar per detectar gasos cremables, inflamables i tòxics i el consum d’oxigen. Aquest tipus de dispositiu s’utilitza àmpliament a la indústria i es pot trobar en una àmplia gamma d’àrees, per exemple en plataformes petrolieres, per projectar formes de producció i tecnologies emergents com la fotovoltaica. A més, es podrien utilitzar en la lluita contra incendis.

El sensor de gas és adequat per a la detecció de gasos combustibles, per exemple hidrogen, metà o propà / butà (GLP).

Circuit del sensor de gas

Quan els gasos combustibles o reductors entren en contacte amb l’element de mesura, són sotmesos a una combustió catalítica, que provoca un augment de la temperatura que provoca un canvi de resistència de l’element. El canvi en la resistència del sensor s’obté com a canvi de la tensió de sortida a través de la resistència de càrrega (RL) en sèrie amb la resistència del sensor (RS). La concentració del gas sotmès a prova es determina pel canvi de conductivitat quan la superfície del sensor absorbeix els gasos reductors. La sortida constant de 5 V de la placa d’adquisició de dades està disponible per a l’escalfador del sensor (VH) i per al circuit de detecció (VC).

Ara teniu una idea sobre els tipus de sensor i les seves aplicacions si teniu cap pregunta sobre aquest tema o sobre elèctrica i projectes electrònics deixeu els comentaris a continuació.

Un circuit de treball típic