Tipi di sensori con i loro schemi circuitali

In generale, utilizziamo i tradizionali quadri di prese a muro per l'accensione di elettrodomestici o elettrodomestici come ventilatori, refrigeratori, motori industriali e così via. Tuttavia, è molto difficile azionare gli interruttori regolarmente. Quindi, domotica e sistemi di automazione industriale sono sviluppati per controllare facilmente tutti i carichi elettrici ed elettronici richiesti. Questa automazione in un sistema di alimentazione può essere progettata utilizzando vari tipi di sensori e circuiti dei sensori. Quindi, questo articolo offre una panoramica completa di cosa sia un sensore, diversi tipi, principi e schemi circuitali.

Cos'è il sensore?

Un dispositivo che fornisce un'uscita rilevando le variazioni di quantità o eventi può essere definito come un sensore. In generale, i sensori sono definiti come i dispositivi che generano un segnale elettrico o un segnale di uscita ottica corrispondente alle variazioni del livello degli ingressi. Esistono diversi tipi di sensori, ad esempio si consideri una termocoppia che può essere considerata come un sensore di temperatura che produce una tensione di uscita in base alle variazioni di temperatura in ingresso.

Si possono osservare molti tipi di sensori in molti domini impiegati per varie applicazioni. Consideriamo alcuni dei tipi di sensori .

Tipi di sensori

Diversi tipi di sensori nell'elettronica

Nella nostra vita quotidiana, siamo abituati a implementare frequentemente diversi tipi di sensori nei nostri sistemi di alimentazione come apparecchi elettrici ed elettronici, sistemi di controllo del carico, automazione domestica o industriale e così via.

Tutti i tipi di sensori possono essere sostanzialmente classificati in sensori analogici e sensori digitali . Tuttavia, ci sono alcuni tipi di sensori come sensori di temperatura, sensori IR, sensori a ultrasuoni, sensori di pressione, sensori di prossimità e sensori tattili che vengono spesso utilizzati nella maggior parte delle applicazioni elettroniche.

1. Termometro
2. Sensore IR
3. Sensore ultrasonico
4. Sensore di tocco
5. Sensori di prossimità
6. Sensore di pressione
7. Sensori di livello
8. Sensori di fumo e gas

Termometro

La temperatura è una delle grandezze ambientali misurate più comunemente per diversi motivi. Esistono diversi tipi di sensori di temperatura in grado di misurare la temperatura, ad esempio a termocoppia , termistori, sensori di temperatura a semiconduttore, rilevatori di temperatura a resistenza (RTD) e così via. In base al requisito, vengono utilizzati diversi tipi di sensori per misurare la temperatura in diverse applicazioni.

Termometro

Circuito del sensore di temperatura

Un semplice sensore di temperatura con il circuito può essere utilizzato per accendere o spegnere il carico a una temperatura specifica che viene rilevata dal sensore di temperatura (qui viene utilizzato il termistore). Il circuito è costituito da batteria, termistore, transistor e relè che sono collegati come mostrato in figura.

Circuito del sensore di temperatura

Il relè viene attivato dal sensore di temperatura rilevando la temperatura desiderata. Pertanto, il relè accende il carico ad esso collegato (il carico può essere CA o CC). Possiamo usare questo circuito per controllare la ventola automaticamente in base alla temperatura.

Applicazione pratica del sensore di temperatura

In primo luogo, considera sensori di temperatura che sono nuovamente classificati in diversi tipi di sensori come termistori, sensori di temperatura digitali e così via.

Il termoregolatore digitale programmabile è un pratico progetto elettronico basato su sistema embedded che è stato progettato, che viene utilizzato per il controllo della temperatura di qualsiasi dispositivo in base alle esigenze delle applicazioni industriali. Il kit del circuito del sensore di temperatura digitale è mostrato nella figura seguente.

Lo schema a blocchi del circuito del progetto può essere rappresentato come segue con diversi blocchi come mostrato in figura.

Il blocco alimentazione è costituito da un'alimentazione AC 230V, un trasformatore step down per abbassare la tensione, un raddrizzatore per il raddrizzamento della tensione da AC a DC, regolatore di tensione per mantenere costante la tensione DC in uscita per dare input al circuito di progetto.

Il display LCD è interfacciato ai microcontrollori 8051 per visualizzare le letture della temperatura nell'intervallo da -55 gradi C a + 125 gradi C. Il sensore di temperatura digitale IC DS1621 viene utilizzato per fornire letture di temperatura a 9 bit al microcontrollore.

La memoria non volatile EEPROM viene utilizzata per memorizzare le impostazioni di temperatura definite dall'utente (massima e minima) tramite una serie di interruttori ai microcontrollori 8051. Un relè è collegato al microcontrollore che può essere pilotato utilizzando il driver del transistor. Il carico può essere pilotato utilizzando questo relè (qui il carico è rappresentato come una lampada a scopo dimostrativo).

Sensore IR

I piccoli chip fotografici con fotocellula utilizzati per emettere e rilevare la luce a infrarossi sono chiamati sensori IR. I sensori IR vengono generalmente utilizzati per progettare la tecnologia di controllo remoto. Sensore IR può essere utilizzato per rilevare ostacoli del veicolo robotico e quindi controllare la direzione del veicolo robotico. Esistono diversi tipi di sensori che possono essere utilizzati per rilevare le luci a infrarossi.

Sensore IR

Circuito sensore IR

Un semplice circuito sensore IR viene utilizzato nella nostra vita quotidiana come telecomando per una TV. Consiste di un circuito emettitore IR e circuiti ricevitore IR che possono essere progettati come mostrato in figura.

Circuito sensore IR

Il circuito dell'emettitore IR che viene utilizzato come telecomando dal controller viene utilizzato per l'emissione di luce a infrarossi. Questa luce a infrarossi viene inviata o trasmessa verso il circuito del ricevitore IR che si interfaccia al dispositivo come una TV o un robot telecomandato IR. In base ai comandi ricevuti, la TV o il robot vengono controllati.

Applicazione pratica del sensore IR

I sensori IR sono spesso utilizzati per progettare telecomandi TV. È un semplice progetto di elettronica basato su sensori IR utilizzato per controllare un veicolo robotico a distanza utilizzando il telecomando TV generale o Telecomando IR . La figura mostra il circuito di progetto del veicolo robotico controllato da sensore IR.

Lo schema a blocchi dei veicoli robotici a controllo IR è costituito da diversi blocchi come motori e motor diver interfacciati con i microcontrollori 8051, batteria per alimentazione, blocco ricevitore IR e telecomando TV o telecomando IR come mostrato in figura.

Qui, il telecomando TV basato su sensore IR viene utilizzato per inviare comandi al veicolo robotico a distanza dall'utente. In base ai comandi ricevuti dal ricevitore IR interfacciato al microcontrollore all'estremità del ricevitore. Il microcontrollore genera segnali appropriati per azionare i motori in modo tale da controllare la direzione del veicolo robotico in avanti o indietro o sinistra o destra.

Sensore ultrasonico

Un trasduttore che funziona secondo un principio simile al sonar o al radar e stimare gli attributi del bersaglio interpretandolo è chiamato sensori o ricetrasmettitori a ultrasuoni. Esistono diversi tipi di sensori classificati come sensori a ultrasuoni attivi e passivi che possono essere differenziati in base al funzionamento dei sensori.

Le onde sonore ad alta frequenza generate dai sensori a ultrasuoni attivi vengono ricevute dal sensore a ultrasuoni per valutare l'eco. Pertanto, l'intervallo di tempo impiegato per trasmettere e ricevere l'eco viene utilizzato per determinare la distanza da un oggetto. Tuttavia, i sensori ultrasonici passivi vengono utilizzati solo per rilevare il rumore ultrasonico presente in condizioni specifiche.

Sensore a ultrasuoni con circuito

Il modulo a ultrasuoni mostrato nella figura sopra è costituito da un trasmettitore a ultrasuoni, un ricevitore e un circuito di controllo. L'applicazione pratica di un file Sensore ultrasonico con il circuito può essere utilizzato come circuito del sensore di distanza a ultrasuoni come mostrato di seguito.

Ogni volta che viene fornita alimentazione al circuito, le onde ultrasoniche vengono generate e trasmesse dal sensore e riflesse da un ostacolo o da un oggetto davanti ad esso. Quindi, il ricevitore lo riceve e il tempo totale impiegato per l'invio e la ricezione viene utilizzato per calcolare la distanza tra l'oggetto e il sensore. Il microcontrollore viene utilizzato per elaborare e controllare intere operazioni mediante tecniche di programmazione. Il display LCD è interfacciato al circuito per la visualizzazione della distanza (generalmente in cm).

Applicazione pratica del sensore a ultrasuoni

I sensori a ultrasuoni con circuiti possono essere utilizzati per misurare la distanza di un oggetto. Questo metodo viene utilizzato, laddove non possiamo implementare i metodi convenzionali per misurare aree inaccessibili come zone di alta temperatura o pressione, ecc. Il kit del circuito di progetto di misurazione della distanza basato su sensore a ultrasuoni è mostrato nella figura.

La misurazione della distanza dallo schema a blocchi del circuito di progetto del sensore a ultrasuoni è mostrata nello schema a blocchi di seguito. Consiste di diversi blocchi come un blocco di alimentazione, display LCD, modulo a ultrasuoni, un oggetto di cui si deve misurare la distanza e il 8051 microcontrollori .

Il trasduttore a ultrasuoni utilizzato in questo progetto è costituito da un trasmettitore e ricevitore a ultrasuoni. Le onde trasmesse dal trasmettitore a ultrasuoni vengono riflesse dall'oggetto al ricevitore a ultrasuoni. Il tempo impiegato per inviare e ricevere indietro queste onde viene calcolato utilizzando la velocità del suono.

Sensore di tocco

I sensori tattili possono essere definiti come interruttori attivati ​​dal tocco. Esistono diversi tipi di sensori tattili classificati in base al tipo di tocchi come interruttore tattile capacitivo, resistenza interruttore tattile e interruttore a sfioramento piezoelettrico.

Sensore di tocco

Circuito del sensore di tocco

Il circuito rappresenta una semplice applicazione di un sensore tattile costituito da un timer 555 funzionante in modalità monostabile, sensore tattile o piastra, LED, batteria e componenti elettronici di base.

Circuito del sensore di tocco

Il circuito è collegato come mostrato nella figura sopra. Durante lo stato normale, quando la piastra tattile non viene toccata, il LED rimane nello stato spento. Se una volta toccata la piastra tattile, viene inviato un segnale ai timer 555. Rilevando il segnale ricevuto dalla piastra touch, il timer 555 attiva il LED e quindi il LED si illumina indicando il tocco effettuato sul sensore o piastra touch.

Applicazione pratica del sensore tattile

Un carico sensibile al tocco è progettato per controllare il carico. La figura mostra il kit del circuito di progetto dell'interruttore di carico con comando a sfioramento.

L'interruttore del carico controllato dal tocco basato sul principio del sensore tattile è costituito da diversi blocchi come il blocco di alimentazione, 555 timer , piastra del sensore tattile o piastra tattile, relè e carico come mostrato nello schema a blocchi dell'interruttore del carico controllato al tocco.

I 555 timer utilizzati nel circuito sono collegati in modalità monostabile, che serve per pilotare un relè per l'accensione di un carico per una durata di tempo fissa. Il perno di attivazione dei timer 555 è collegato alla piastra tattile, quindi i timer 555 possono essere attivati ​​al tocco. Ogni volta che i timer 555 vengono attivati ​​dal tocco (la tensione si sviluppa con il tocco del corpo umano) fornisce una logica alta per un intervallo di tempo fisso. Questo intervallo di tempo fisso può essere modificato modificando la connessione della costante di tempo RC al timer. Pertanto, l'uscita del timer 555 guida il carico attraverso il relè e il carico si spegne automaticamente dopo un periodo di tempo fisso.

Allo stesso modo, possiamo sviluppare componenti elettrici semplici e innovativi progetti di elettronica utilizzando sensori più avanzati come un sistema di apertura automatica delle porte basato su sensori PIR. Generazione di elettricità basata su sensori di pressione che può essere implementata posizionando le piastre piezoelettriche (questi sono un tipo di sensori di pressione) sotto un interruttore di velocità sulle autostrade per generare elettricità per i lampioni stradali. Circuito rilevatore di prossimità basato su sensore di prossimità.

Ora, andiamo avanti e conosciamo i tipi di sensori basati su ciascun dominio, come IoT, robotica, edilizia e in molti settori.

Sensori nell'IoT

L'IoT è la piattaforma in cui in tempi recenti si pone come il campo di applicazione centrale per tutte le cose legate alla tecnologia. La funzione dell'IoT è fornire più tipi di informazioni e intelligenza attraverso l'implementazione di vari tipi di sensori. Questi sensori operano per raccogliere informazioni, funzionare su di esso e condividerle su più dispositivi collegati. Con tutte le informazioni raccolte, i sensori consentono la funzionalità automatica e rendono la tecnologia più intelligente. Di seguito sono riportati i file tipi di sensori nell'IoT dominio.

Sensori di prossimità

Questo è un tipo di sensore IoT in cui identifica l'esistenza o la non esistenza dell'oggetto circostante o trova le proprietà dell'oggetto. Quindi converte il segnale rilevato nella forma che è chiaramente compresa dall'utente o potrebbe essere un semplice dispositivo elettronico che non entra in contatto con loro.

Circuito del sensore di prossimità

L'applicazione dei sensori di prossimità è principalmente nel settore della vendita al dettaglio dove possono scoprire il movimento e l'associazione che esiste tra il prodotto e il consumatore. Con questo gli utenti possono ricevere notifiche rapide di aggiornamenti di sconti e offerte esclusive di prodotti interessanti. E l'altro dominio è nelle automobili.

Ad esempio, quando inverti un'auto, riceverai dei suoni se viene trovato un ostacolo e qui viene implementato il funzionamento del sensore di prossimità.

Esistono molti altri tipi di sensori di prossimità e quelli sono:

• Sensori capacitivi
• Sensori induttivi
• Sensori fotoelettrici

Sensore chimico

Questi sensori sono implementati in vari settori. L'obiettivo principale di questi sensori è di segnalare qualsiasi tipo di cambiamento nel liquido o di rilevare eventuali variazioni chimiche dell'aria. Questi sono implementati in modo cruciale nelle città più grandi perché è importante cercare cambiamenti e fornire sicurezza alla popolazione.

L'implementazione essenziale dei sensori chimici può essere vista nell'osservazione atmosferica commerciale e nella gestione dei processi che possono essere prodotti chimici sviluppati intenzionalmente o accidentalmente, esposizione pericolosa o radioattiva, operazioni riutilizzabili nelle stazioni spaziali, industrie farmaceutiche e molti altri.

I sensori chimici più comunemente utilizzati sono

• Tipo di gas elettrochimico
• FET chimico
• Resistenza Chemi
• IR non dispersivo
• Tipo di elettrodo in vetro per pH
• Ossido di zinco nanorod
• Tipo fluorescente del cloruro

Sensore di gas

Sono quasi identici ai sensori chimici ma sono implementati esclusivamente per osservare le modifiche della qualità dell'aria e per scoprire l'esistenza di diversi tipi di gas. Simili ai sensori chimici, questi sono impiegati in più domini come agricoltura, salute, produzione e utilizzati per l'osservazione della qualità dell'aria, il riconoscimento di gas tossici o infiammabili, la supervisione di gas pericolosi nelle industrie del carbone, attività petrolifere e del gas, indagini di laboratorio chimico, ingegneria - vernici , plastica, gomma, medicinali e petrolchimici e altri.

Alcuni dei sensori di gas più implementati sono di

• Tipo di idrogeno
• Tipo di monitoraggio dell'ozono
• Igrometro
• Sensore di anidride carbonica
• Tipo gassoso elettrochimico
• Tipo di perle catalitiche
• Tipo di inquinamento atmosferico
• Tipo di rilevamento del monossido di carbonio
• Tipo di rilevamento del gas

Questo è tutto sensori di gas e chimici e i loro tipi.

Sensori di umidità

L'umidità è il termine specificato come la quantità di vapore presente nell'aria atmosferica o in altre sostanze gassose. Sensori di umidità generalmente aderiscono all'utilizzo di sensori di temperatura poiché la maggior parte delle operazioni di produzione richiedono condizioni operative esatte. Con la misurazione dell'umidità, si può essere sicuri che l'intera procedura vada facilmente e quando si verifica una modifica brusca, si procede con un'azione immediata poiché questi sensori identificano la variazione più rapidamente.

Molti dei domini, come quelli residenziali e commerciali, utilizzano questi sensori di umidità per scopi di riscaldamento, ventilazione e raffreddamento. Anche questi sensori possono essere osservati in molti altri domini come pittura, ospedali, farmaceutica, meteorologia, automobili, serre e industrie di rivestimento.

Questi sono i principalmente utilizzati tipi di sensori nell'IoT dominio.

Sensori in robotica

I sensori rivestono maggiore importanza nel settore della robotica in quanto consentono al robot di essere informato sull'ambiente circostante e quindi gli facilitano l'esecuzione delle operazioni necessarie. Senza l'implementazione di questi sensori, i robot possono eseguire solo poche attività monotone che limitano le capacità del robot.

Con tutte queste abilità, i robot possono eseguire molte operazioni di alto livello. Cerchiamo di discutere più chiaro su vari tipi di sensori nella robotica .

Sensore di accelerazione

Questo tipo di sensore viene utilizzato per calcolare i valori angolari e di accelerazione. Un accelerometro viene utilizzato principalmente per il calcolo dell'accelerazione. Esistono due tipi di forze che mostrano l'impatto su un accelerometro e quelle sono:

Forza statica - Questa è la forza di attrito che esiste tra due oggetti qualsiasi. Con il calcolo della forza gravitazionale si può conoscere il valore di inclinazione del robot. Questo calcolo è utile per il bilanciamento robotico o per sapere se il robot ha un movimento di guida in salita o su un bordo piatto.

Forza dinamica - Viene misurata come la quantità di accelerazione necessaria per il movimento di un oggetto. Il calcolo della forza dinamica attraverso un accelerometro definisce la velocità o le velocità per ciò che il robot sta muovendo.

Questi sensori accelerometrici sono disponibili in più configurazioni. Il tipo di selezione dipende dalle esigenze del settore. Alcuni dei parametri che devono essere controllati prima di una corretta selezione del sensore sono la larghezza di banda, il tipo di uscita digitale o analogica, il numero totale di assi e la sensibilità.

L'immagine sotto mostra il diagramma schematico di un sensore di accelerazione.

Sensore di accelerazione

Sensore del suono

Questi sensori sono solitamente dispositivi microfonici che vengono utilizzati per conoscere il suono e fornire il livello di tensione corrispondente in base al livello sonoro rilevato. Con l'implementazione di un sensore del suono, è possibile fabbricare un piccolo robot per navigare a seconda del livello del suono ricevuto.

Se confrontato con i sensori di luce, il processo di progettazione dei sensori di suono è alquanto complicato. Questo perché i sensori acustici forniscono una differenza di tensione minima e questa deve essere amplificata per fornire una variazione di tensione misurabile. Il circuito di commutazione del sensore del suono è mostrato di seguito:

Sensore del suono

Sensore di luce

I sensori di luce sono tipi di dispositivi trasduttori che vengono utilizzati per identificare la luce e generano una variazione di tensione che è la stessa dell'intensità della luce che arriva sotto il sensori di luce .

Esistono principalmente due tipi di sensori nell'industria della robotica e quelli sono fotoresistenze e fotovoltaici. Anche ci sono altri tipi di sensori di luce quelli non sono molto implementati come fototransistor e fototubi.

Foto resistore

Questo è un tipo di resistore utilizzato principalmente per il rilevamento della luce. In questo il valore di resistenza viene modificato in corrispondenza del livello di intensità della luce. La luce che cade sulla fotoresistenza ha una relazione inversa al valore di resistenza della fotoresistenza. Nella maggior parte dei casi, la fotoresistenza è anche definita come LDR che è resistenza dipendente dalla luce. Lo schema elettrico della fotoresistenza è mostrato di seguito:

Celle fotovoltaiche

Le celle fotovoltaiche sono i dispositivi di trasformazione dell'energia che vengono impiegati allo scopo di convertire la radiazione solare in una forma di energia elettrica. Questi sono utilizzati principalmente nel processo di produzione dei robot solari. Separatamente le celle fotovoltaiche vengono prese in considerazione come dispositivi di fonte di energia che è l'applicazione che viene fusa sia con i condensatori che con i transistor e possono trasformarli in un dispositivo sensore.

Sensori tattili

Questo è un tipo di sensore che indica il contatto che si trova tra il sensore e l'oggetto. I sensori tattili sono probabilmente implementati in scenari quotidiani come nelle lampade che attenuano o aumentano la luminosità toccando la loro base e nei pulsanti di sollevamento. Inoltre, ci sono molte applicazioni estese di sensori tattili in cui le persone non sono esattamente consapevoli. I principali tipi di sensori tattili sono

Sensore di tocco

Questo è il sensore che detiene la capacità di percepire e identificare il tocco dell'oggetto e del sensore. Alcuni dei dispositivi in ​​cui vengono utilizzati i sensori tattili sono interruttori di limitazione, microinterruttori e altri. Quando uno qualsiasi dei connettori entra in contatto con una delle sezioni solide, questo dispositivo sarà più maneggevole e interromperà il movimento robotico. Inoltre, viene utilizzato a scopo di ispezione dove ha una sonda utilizzata per la misurazione della dimensione del componente.

Sensore di forza

Questo viene utilizzato per misurare i valori di forza di più operazioni come lo scarico e il carico della macchina, il trasporto di materiale e altre che sono azionate da un robot. Questo sensore è anche ampiamente utilizzato nell'approccio all'assemblaggio per analizzare i problemi. Esistono più approcci implementati in questo sensore come il rilevamento congiunto, il rilevamento tattile dell'array.

Oltre a questi, esistono molti tipi di sensori in molti settori. Facciamo una rapida panoramica di quelli:

Tipi di sensori utilizzati nell'edilizia

I sensori maggiormente utilizzati in edilizia sono:

• Sensori di temperatura
• Sensori di rilevamento del movimento
• Sensori di tensione e corrente elettrica
• Sensori di rilevamento fumo e incendio
• Sensori della fotocamera
• Sensori di gas

Tipi di sensori nel telerilevamento

Esistono principalmente due tipi di sensori di rilevamento remoto e quelli sono sensori attivi e passivi.

Sensori attivi

Questi generano energia per scansionare le cose e le posizioni e quindi un sensore identifica e calcola la quantità di radiazione retrodiffusa o riflessa dall'oggetto target. Gli esempi di sensori attivi sono RADAR e LIDAR in cui la differenza di tempo che intercorre tra il processo di emissione e il processo di ritorno viene calcolata determinando l'area, la velocità e la direzione dell'oggetto.

Sensori passivi

Questi sensori raccolgono la radiazione che viene irradiata o riflessa dalle posizioni o dagli oggetti circostanti. L'esempio più cruciale di un sensore passivo è la luce solare riflessa. E gli altri esempi sono i radiometri, gli oggetti ad accoppiamento di carica, gli infrarossi e il lavoro con una telecamera.

La classificazione dei sensori nel telerilevamento sono

Tipi di sensori nel telerilevamento

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