Sensori - Tipi e applicazioni

Sensori di pressione

I sensori di pressione sono generalmente utilizzati per misurare la pressione di gas o liquidi. Di solito un sensore di pressione funge da trasduttore. Genera la pressione in segnale elettrico o digitale analogico. Esiste anche una categoria di sensori di pressione classificati in termini di pressione, alcuni di essi sono sensori di pressione assoluta, sensori di pressione relativa. C'è anche un tipo di sensore di pressione che ti consente di sapere quando la tua auto è a corto di gas o olio.

I sensori di pressione sono tipici trasduttori che rilevano la pressione e la convertono in parametri di segnale elettrico. Esempi tipici di sensori di pressione sono gli estensimetri, i sensori di pressione capacitivi e i sensori di pressione piezoelettrici. Gli estensimetri funzionano sul principio della variazione di resistenza con l'applicazione della pressione dove i sensori di pressione piezoelettrici lavorano sul principio della variazione di tensione attraverso il dispositivo all'applicazione della pressione.

Schema del circuito del sensore di pressione:

Quello che segue è lo schema del circuito di un misuratore di pressione basato su microcontrollore PIC:

Il circuito coinvolge i seguenti componenti:

• Un microcontrollore PIC che riceve l'input dal sensore di pressione e di conseguenza fornisce l'output al pannello di visualizzazione a 4 sette segmenti.
• Un sensore di pressione a 6 pin IC MPX4115 che è un sensore di pressione in silicio e fornisce un segnale di uscita analogico elevato.
• 4 display a sette segmenti che ricevono input dal microcontrollore PIC e sono pilotati da ciascun transistor.
• Una disposizione a cristalli per fornire l'ingresso di clock al microcontrollore.

Funzionamento del sensore di pressione:

Il video sopra descrive come il sensore di pressione è interfacciato con il microcontrollore per visualizzare il valore della pressione in un display a sette segmenti. Il sensore di pressione è composto da 6 pin e collegato all'alimentazione 5V.

Il pin 3 è collegato all'alimentazione, il pin 2 è collegato a terra e il pin 1 è collegato al pin RA0 / AN0 del microcontrollore come ingresso analogico. Per visualizzare i valori qui viene utilizzato un display a sette segmenti a 4 cifre che è pilotato dalla configurazione dell'anodo comune di quattro transistor.

Qui il sensore di pressione da 28,50 PSI è collegato al microcontrollore, quindi quando possiamo modificare il valore del sensore in basso o alto, il microcontrollore rileva questi valori e li visualizza nel display a sette segmenti.

Se questo valore di pressione supera i suoi livelli di soglia, il microcontrollore dà l'allarme all'utente. In questo modo è possibile interfacciare qualsiasi tipo di sensore al microcontrollore per monitorare, elaborare e visualizzare i valori in tempo reale.

Applicazioni del sensore di pressione:

Esistono molte applicazioni per il sensore di pressione come il rilevamento della pressione, il rilevamento dell'altitudine, il rilevamento del flusso, il rilevamento della linea o della profondità.

• Viene utilizzato anche in tempo reale, gli allarmi delle auto e le telecamere del traffico utilizzano sensori di pressione per sapere se qualcuno sta accelerando.
• I sensori di pressione vengono utilizzati anche nei display touch screen per determinare il punto di applicazione della pressione e fornire indicazioni appropriate al processore.
• Sono anche utilizzati nei monitor della pressione sanguigna e nei ventilatori digitali.
• L'applicazione industriale dei sensori di pressione prevede il monitoraggio dei gas e della loro pressione parziale.
• Sono anche utilizzati negli aerei per fornire l'equilibrio tra la pressione atmosferica e il sistema di controllo.
• Sono anche utilizzati per determinare la profondità degli oceani in caso di operazioni marine per determinare condizioni operative adeguate per i sistemi elettronici.

Un esempio di sensore di pressione: trasduttore piezoelettrico

Il trasduttore piezoelettrico è un dispositivo di misurazione che converte gli impulsi elettrici in vibrazioni meccaniche e viceversa. Il cristallo di quarzo piezoelettrico e l'effetto piezoelettrico sono le due cose necessarie per comprendere i trasduttori piezoelettrici.

Cristallo di quarzo piezoelettrico:

Un cristallo di quarzo è un materiale piezoelettrico. Può generare la tensione quando viene applicata una certa sollecitazione meccanica sul cristallo. Il cristallo piezoelettrico si piega in direzioni diverse a diversi valori di frequenze. Questa è chiamata modalità di vibrazione. Per ottenere diverse modalità di vibrazione, il cristallo può essere realizzato in diverse forme.

Effetto piezoelettrico:

L'effetto piezoelettrico è la generazione di carica elettrica in alcuni cristalli e ceramiche a causa dello stress meccanico applicato su di essi. La velocità di generazione della carica elettrica è proporzionale alla forza applicata su di essa. L'effetto piezoelettrico funziona in ordine inverso anche in modo tale che quando la tensione viene applicata al materiale piezoelettrico può generare una certa energia meccanica.

I trasduttori piezoelettrici possono essere utilizzati nei microfoni a causa della loro elevata sensibilità in cui convertono la pressione sonora in tensione. Possono essere utilizzati in accelerometri, rilevatori di movimento e possono essere utilizzati come rilevatori e generatori di ultrasuoni. La propagazione degli ultrasuoni non viene effettuata nel materiale dalla sua trasparenza.

Applicazione:

I trasduttori piezoelettrici possono essere utilizzati sia come attuatori che come sensori. Il sensore trasforma la forza meccanica in impulsi di tensione elettrica e l'attuatore converte gli impulsi di tensione in vibrazioni meccaniche. I sensori piezoelettrici possono rilevare gli squilibri delle parti rotanti della macchina. Possono essere utilizzati nella misurazione del livello a ultrasuoni e nella misurazione delle applicazioni di portata. Oltre alle vibrazioni per rilevare gli squilibri, possono essere utilizzati per misurare i livelli e le portate degli ultrasuoni.

Sensore di umidità

Un sensore di umidità rileva l'umidità relativa. Ciò implica che misura sia la temperatura dell'aria che l'umidità. Il rilevamento dell'umidità è essenziale nei sistemi di controllo nelle industrie e anche in ambito domestico. Questi sono progettati per applicazioni ad alto volume e sensibili ai costi, ad esempio automazione d'ufficio, controllo dell'aria per automobili, elettrodomestici e sistemi di controllo dei processi industriali e anche in applicazioni in cui è richiesta la compensazione dell'umidità. I sensori di umidità sono generalmente di tipo capacitivo o resistivo.

La risposta dei sensori del condensatore è più lineare rispetto ai sensori resistivi. I sensori capacitivi sono inoltre utilizzabili nell'intero intervallo da 0 a 100% di umidità relativa (RH), dove l'elemento resistivo è normalmente limitato a circa 20-90% di umidità relativa (RH). Qui discuteremo del sensore capacitivo.

Un sensore di umidità capacitivo cambia la sua capacità in base all'umidità relativa dell'aria circostante. La costante dielettrica del sensore cambia con il livello di umidità in un modo che può essere misurato. La capacità aumenta con l'umidità relativa.

Sensore di umidità

Caratteristiche:

• Alta affidabilità e stabilità a lungo termine.
• Viene utilizzato in circuiti con uscita in tensione o frequenza.
• Componente senza piombo. Componenti privi di piombo.
• Passaggio istantaneo per desaturare dalla fase saturata.
• Tempi di risposta rapidi.

Specifiche:

• Requisiti di alimentazione: da 5 a 10 V CC.
• Comunicazione: componente capacitivo.
• Dimensioni: 0,25 x 0,40 di diametro (6,2 x 10,2 mm di diametro).
• Intervallo di temperatura di funzionamento: da -40 a 212 ° F (da -40 a 100 ° C).

I sensori di umidità hanno un'ampia gamma di applicazioni come applicazioni industriali e domestiche, applicazioni mediche e vengono utilizzati per fornire un'indicazione dei livelli di umidità nell'ambiente.

La misurazione dell'umidità è difficile. Generalmente l'umidità nell'aria viene misurata come la frazione della quantità massima di acqua che l'aria può assorbire ad una certa temperatura. Alle condizioni atmosferiche e ad una data temperatura questa frazione può variare tra lo 0 e il 100%. Questa umidità relativa è valida solo a una certa temperatura e pressione atmosferica. Pertanto è importante che un sensore di umidità non sia influenzato dalla temperatura o dalla pressione.

Circuito del sensore di umidità

La corrente che passa attraverso il termistore lo fa riscaldare, aumentandone la temperatura. La dissipazione del calore è maggiore nel termistore sigillato rispetto al termistore esposto a causa della differenza nella conduttività termica del vapore acqueo e dell'azoto secco. La differenza di resistenza dei termistori è proporzionale all'umidità assoluta.

Sensore di gas:

I sensori di gas sono un componente di base in molti sistemi di sicurezza e metodologie moderne, fornendo al sistema un feedback chiave sul controllo della qualità. E questi sono disponibili in ampie specifiche a seconda dei livelli di sensibilità, del tipo di gas da rilevare, delle misurazioni fisiche e di vari elementi diversi.

I sensori di gas funzionano generalmente a batteria. Trasmettono avvisi tramite una serie di segnali acustici e visibili come allarmi e luci lampeggianti, quando vengono identificati livelli pericolosi di vapori di gas. Un altro gas viene utilizzato come punto di riferimento dal sensore poiché misura la concentrazione di gas.

Sensore di gas

Il modulo sensore è costituito da un esoscheletro in acciaio sotto il quale è alloggiato un componente di rilevamento. Questo componente di rilevamento è soggetto a corrente attraverso i cavi di collegamento. Questa corrente è nota come corrente di riscaldamento attraverso di essa i gas che si avvicinano al componente di rilevamento vengono ionizzati e vengono assorbiti dal componente di rilevamento. Questo cambia la resistenza del componente sensibile che altera il valore della corrente che ne esce.

Caratteristiche:

1. Prestazioni stabili, lunga durata, basso costo.
2. Circuito di azionamento semplice.
3. Risposta veloce.
4. Alta sensibilità ai gas combustibili in un'ampia gamma.
5. Prestazioni stabili, lunga durata, basso costo.

I rilevatori di gas possono essere utilizzati per rilevare gas combustibili, infiammabili e velenosi e il consumo di ossigeno. Questo tipo di dispositivo è ampiamente utilizzato nell'industria e può essere trovato in una varietà di aree, ad esempio su piattaforme petrolifere, per schermare forme di produzione e tecnologie emergenti come il fotovoltaico. Potrebbero inoltre essere utilizzati nell'ambito della lotta agli incendi.

Il sensore di gas è adatto per la rilevazione di gas combustibili, ad esempio idrogeno, metano o propano / butano (GPL).

Circuito sensore gas

Quando i gas combustibili o riducenti vengono a contatto con l'elemento di misura, vengono sottoposti a combustione catalitica, che provoca un aumento di temperatura che provoca una variazione della resistenza dell'elemento. La variazione della resistenza del sensore si ottiene come la variazione della tensione di uscita attraverso il resistore di carico (RL) in serie con la resistenza del sensore (RS). La concentrazione del gas in prova è determinata dalla variazione della conducibilità quando la superficie del sensore assorbe i gas riducenti. L'uscita costante a 5V della scheda di acquisizione dati è disponibile per il riscaldatore del sensore (VH) e per il circuito di rilevamento (VC).

Ora hai un'idea dei tipi di sensore e delle sue applicazioni se hai domande su questo argomento o sulle apparecchiature elettriche e progetti elettronici lascia i commenti qui sotto.

Un tipico circuito di lavoro