Općenito koristimo uobičajene razvodne ploče za zidne utičnice za uključivanje industrijskih uređaja ili kućanskih aparata poput ventilatora, hladnjaka, industrijskih motora i tako dalje. No, vrlo je teško redovito upravljati prekidačima. Stoga, kućna automatizacija i razvijeni su sustavi industrijske automatizacije radi lakšeg upravljanja svim potrebnim električnim i elektroničkim opterećenjima. Ova automatizacija u elektroenergetskom sustavu može se dizajnirati pomoću različitih vrste senzora i krugova senzora. Dakle, ovaj članak daje sveobuhvatan pregled što je senzor, različitih tipova, principa, zajedno sa shemama krugova.
Što je senzor?
Uređaj koji daje izlaz otkrivanjem promjena u količinama ili događajima može se definirati kao senzor. Općenito, senzori se nazivaju uređajima koji generiraju električni signal ili optički izlazni signal koji odgovaraju varijacijama na razini ulaza. Postoje različite vrste senzora, na primjer, razmotrite termoelement koji se može smatrati temperaturnim senzorom koji stvara izlazni napon na temelju promjena ulazne temperature.
U mnogim se domenama mogu primijetiti razne vrste senzora koji se koriste za različite primjene. Razmotrimo nekoliko vrste senzora .
Vrste senzora
Različite vrste senzora u elektronici
U našem svakodnevnom životu naviknuti smo da često ugrađujemo različite tipove senzora u naše elektroenergetske sustave poput električnih i elektroničkih uređaja, sustava upravljanja opterećenjem, kućne automatizacije ili industrijske automatizacije, i tako dalje.
U osnovi se mogu klasificirati sve vrste senzora analogni senzori i digitalni senzori . No, postoji nekoliko vrsta senzora kao što su temperaturni senzori, IR senzori, ultrazvučni senzori, tlačni senzori, senzori blizine i senzori dodira koji se često koriste u većini elektroničkih aplikacija.
- Senzor temperature
- IR senzor
- Ultrazvučni senzor
- Senzor dodira
- Senzori blizine
- Senzor tlaka
- Senzori razine
- Senzori dima i plina
Senzor temperature
Iz različitih razloga temperatura je jedna od najčešće izmjerenih veličina okoliša. Postoje različite vrste temperaturnih senzora koji mogu mjeriti temperaturu, poput a termoelement , termistori, poluvodički temperaturni senzori, otporni temperaturni detektori (RTD) itd. Na temelju zahtjeva, različite vrste senzora koriste se za mjerenje temperature u različitim primjenama.
Senzor temperature
Krug osjetnika temperature
Jednostavni temperaturni osjetnik s krugom može se koristiti za uključivanje ili isključivanje tereta na određenoj temperaturi koju prepoznaje temperaturni osjetnik (ovdje se koristi termistor). Krug se sastoji od baterije, termistora, tranzistora i releja koji su povezani kako je prikazano na slici.
Krug osjetnika temperature
Relej aktivira senzor temperature otkrivanjem željene temperature. Dakle, relej uključuje na njega priključeno opterećenje (opterećenje može biti izmjenično ili istosmjerno). Ovaj krug možemo koristiti za automatsko upravljanje ventilatorom na temelju temperature.
Praktična primjena temperaturnog senzora
Prvenstveno, razmislite senzori temperature koji se opet klasificiraju u različite tipove senzora kao što su termistori, digitalni temperaturni senzori itd.
Programibilni digitalni regulator temperature praktični je ugrađeni sustav, elektronički projekt koji je dizajniran, a koristi se za kontrolu temperature bilo kojeg uređaja na temelju zahtjeva industrijske primjene. Komplet krugova digitalnog osjetnika temperature prikazan je na donjoj slici.
Blok dijagram projekta može se prikazati na sljedeći način s različitim blokovima kao što je prikazano na slici.
The blok napajanja sastoji se od AC 230V napajanja, silaznog transformatora za snižavanje napona, ispravljača za ispravljanje napona od AC do DC, regulatora napona za održavanje konstantnog izlaznog istosmjernog napona za davanje ulaza u projektni krug.
LCD zaslon povezan je s mikrokontrolerom 8051 za prikazivanje očitanja temperature u rasponu od -55 ° C do + 125 ° C. Digitalni senzor temperature IC DS1621 koristi se za pružanje 9-bitnih očitanja temperature mikrokontroleru.
EEPROM trajna memorija koristi se za pohranu korisnički definiranih (maksimalnih i minimalnih) postavki temperature kroz set prekidača na 8051 mikrokontrolere. Relej je spojen na mikrokontroler koji se može pokretati pomoću tranzistorskog pokretačkog programa. Teret se može pokretati pomoću ovog releja (ovdje je opterećenje predstavljeno kao svjetiljka u svrhu demonstracije).
IR senzor
Mali fotočipovi s fotoćelijom koji se koriste za emitiranje i otkrivanje infracrvene svjetlosti nazivaju se IR senzorima. IR senzori se obično koriste za dizajniranje tehnologije daljinskog upravljanja. IR senzor može se koristiti za otkrivanje prepreka robotskog vozila i na taj način kontrolirati smjer robotskog vozila. Postoje različite vrste senzora koji se mogu koristiti za otkrivanje infracrvenih svjetala.
IR senzor
Krug IR osjetnika
Jednostavni sklop IR senzora koristi se u našem svakodnevnom životu kao daljinski upravljač za televizor. Sastoji se od kruga IR odašiljača i krugova IR prijemnika koji mogu biti izvedeni kako je prikazano na slici.
Krug IR osjetnika
Krug IR odašiljača koji se koristi kao daljinski upravljač koristi se za emitiranje infracrvene svjetlosti. Ova infracrvena svjetlost šalje se ili prenosi prema krugu IR prijemnika koji je povezan s uređajem poput TV-a ili IR robota s daljinskim upravljanjem. Na temelju primljenih naredbi kontrolira se TV ili robot.
Praktična primjena IR senzora
IR senzori se često koriste za dizajn TV daljina. To je jednostavan elektronički projekt zasnovan na IR senzoru koji se koristi za daljinsko upravljanje robotiziranim vozilom pomoću općenitog daljinskog upravljača za TV ili IR daljinski . Projektni krug robotskog vozila kojim upravlja IR senzor prikazan je na slici.
Blok dijagram robotski upravljanih vozila s IR-om sastoji se od različitih blokova kao što su motori i ronioci motora povezani s mikrokontrolerom 8051, baterija za napajanje, blok IR prijemnika i daljinski upravljač za TV ili IR daljinski upravljač kao što je prikazano na slici.
Ovdje se daljinski upravljač za TV zasnovan na IR senzoru koristi za daljinsko slanje naredbi u robotsko vozilo od strane korisnika. Na temelju naredbi primljenih od IR prijemnika povezanih s mikrokontrolerom na kraju prijemnika. Mikrokontroler generira odgovarajuće signale za pogon motora tako da kontrolira smjer robotskog vozila prema naprijed ili nazad ili lijevo ili desno.
Ultrazvučni senzor
Pretvarač koji radi na principu sličnom sonaru ili radaru i procjenjuje atribute cilja interpretacijom naziva se ultrazvučni senzori ili primopredajnici. Postoje različite vrste senzora koji se klasificiraju kao aktivni i pasivni ultrazvučni senzori koji se mogu razlikovati na temelju rada senzora.
Visokofrekventni zvučni valovi koje generiraju aktivni ultrazvučni senzori primaju se natrag ultrazvučnim senzorom za procjenu odjeka. Dakle, vremenski interval potreban za odašiljanje i primanje odjeka koristi se za određivanje udaljenosti od objekta. Ali, pasivni ultrazvučni senzori samo se koriste za otkrivanje ultrazvučnog šuma koji je prisutan u određenim uvjetima.
Ultrazvučni senzor s krugom
Ultrazvučni modul prikazan na gornjoj slici sastoji se od ultrazvučnog odašiljača, prijamnika i upravljačkog kruga. Praktična primjena an ultrazvučni senzor sa krugom može se koristiti kao ultrazvučni krug osjetnika udaljenosti kao što je prikazano dolje.
Kad god se strujni krug napaja napajanjem, tada se generiraju i prenose ultrazvučni valovi od senzora i reflektiraju natrag od prepreke ili predmeta ispred njega. Zatim ga primatelj prima i ukupno vrijeme potrebno za slanje i primanje koristi se za izračunavanje udaljenosti između predmeta i senzora. Mikrokontroler se koristi za obradu i kontrolu čitavih operacija pomoću tehnika programiranja. LCD zaslon povezan je s krugom za prikaz udaljenosti (općenito u cm).
Praktična primjena ultrazvučnog senzora
Ultrazvučni senzori s krugovima mogu se koristiti za mjerenje udaljenosti predmeta. Ova se metoda koristi tamo gdje ne možemo primijeniti konvencionalne metode za mjerenje poput nepristupačnih područja kao što su zone s visokom temperaturom ili tlakom itd. Na slici je prikazan projektni sklop mjerenja udaljenosti zasnovan na ultrazvučnom senzoru.
Mjerenje udaljenosti blokovnim dijagramom projekta ultrazvučnog senzora prikazano je na blok dijagramu u nastavku. Sastoji se od različitih blokova kao što su blok za napajanje, LCD zaslon, ultrazvučni modul, objekt čija se udaljenost mora izmjeriti i 8051 mikrokontroleri .
Ultrazvučni pretvarač korišten u ovom projektu sastoji se od ultrazvučnog odašiljača i prijemnika. Valovi koji se prenose sa ultrazvučnog odašiljača reflektiraju se natrag na ultrazvučni prijemnik od objekta. Vrijeme potrebno za slanje i primanje tih valova izračunava se pomoću brzine zvuka.
Senzor dodira
Senzori dodira mogu se definirati kao prekidači koji se aktiviraju dodirom. Postoje različite vrste osjetnika dodira koji se klasificiraju na temelju vrste dodira kao što su kapacitivna dodirna sklopka, otpor dodirni prekidač , i piezo dodirni prekidač.
Senzor dodira
Krug osjetnika dodira
Krug predstavlja jednostavnu primjenu osjetnika dodira koji se sastoji od 555 timera koji radi u monostabilnom načinu rada, osjetnika dodira ili ploče, LED-a, baterije i osnovnih elektroničkih komponenata.
Krug osjetnika dodira
Krug je spojen kako je prikazano na gornjoj slici. U normalnom stanju, kada dodirnu ploču ne dodirnete, LED ostaje u isključenom stanju. Ako se jednom dodirne ploča, dodirne se 555 timera. Osjetivši signal primljen s dodirne ploče, tajmer 555 aktivira LED i tako LED svijetli ukazujući na dodir izvršen na dodirnom senzoru ili ploči.
Praktična primjena osjetnika na dodir
Opterećenje osjetljivo na dodir dizajnirano je za kontrolu opterećenja. Komplet projektnog kruga prekidača opterećenja kojim se upravlja dodirom prikazan je na slici.
Prekidač opterećenja kontroliran dodirom zasnovan na principu osjetnika dodira sastoji se od različitih blokova poput bloka napajanja, 555 mjerača vremena , dodirna ploča osjetnika ili dodirna ploča, relej i opterećenje kako je prikazano na blok shemi prekidača opterećenja kontroliranog dodirom.
555 tajmera korištenih u krugu spojeni su u monostabilnom načinu rada, koji se koristi za pogon releja za uključivanje tereta na određeno vrijeme. Okidački klin 555 timera spojen je na dodirnu ploču, pa se 555 timera može pokrenuti dodirom. Kad god se dodirom pokrene 555 odbrojavanja (napon se razvija dodirom ljudskog tijela), on daje visoku logiku za fiksni vremenski interval. Ovaj fiksni interval vremena može se promijeniti promjenom veze RC vremenske konstante s timerom. Dakle, izlaz 555 timera pokreće teret kroz relej i teret se automatski isključuje nakon određenog vremenskog trajanja.
Slično tome, možemo razviti jednostavne i inovativne električne i elektronički projekti pomoću naprednijih senzora, kao što je automatski sustav otvaranja vrata, zasnovan na PIR senzoru. Proizvodnja električne energije zasnovana na senzoru tlaka koja se može provesti postavljanjem piezoelektričnih ploča (ovo je jedna vrsta senzora pritiska) ispod prekidača brzine na autocestama za proizvodnju električne energije za ulična svjetla na autocesti. Krug detektora blizine zasnovan na senzoru blizine.
Krenimo sada i upoznajmo vrste senzora na temelju svake domene, poput IoT-a, robotike, građevine i u mnogim industrijama.
Senzori u IoT-u
IoT je platforma na kojoj u novije vrijeme stoji kao središnje područje za sve stvari povezane s tehnologijom. Funkcija IoT-a je pružanje više vrsta informacija i inteligencije primjenom različitih vrsta senzora. Ti senzori rade kako bi prikupljali informacije, funkcionirali na njima i dijelili ih na više povezanih uređaja. Uz sve prikupljene informacije, senzori omogućuju automatsku funkcionalnost i čine tehnologiju pametnijom. Ispod su vrste senzora u IoT-u domena.
Senzori blizine
Ovo je vrsta IoT senzora gdje identificira postojanje ili nepostojanje okolnog objekta ili pronalazi svojstva predmeta. Tada pretvara otkriveni signal u oblik koji korisnik jasno razumije ili može biti jednostavan elektronički uređaj koji s njima ne dolazi u kontakt.
Krug senzora blizine
Primjena senzora blizine uglavnom je u maloprodajnoj domeni gdje mogu otkriti kretanje i povezanost između proizvoda i potrošača. Pomoću ovoga korisnici mogu primati brze obavijesti o novostima o popustima i ekskluzivnim ponudama zanimljivih proizvoda. A druga domena je u automobilima.
Na primjer, kada vozite automobil unatrag, čut će se zvukovi ako se pronađe bilo kakva prepreka, a ovdje je implementiran rad senzora blizine.
Postoje mnoge druge vrste senzora blizine, a to su:
- Kapacitivni senzori
- Induktivni senzori
- Fotoelektrični senzori
Kemijski senzor
Ti se senzori primjenjuju u raznim industrijama. Glavni cilj ovih senzora je označiti bilo kakvu promjenu u tekućini ili otkriti bilo kakve varijacije kemijskih zraka. Oni se presudno primjenjuju u većim gradovima, jer je važno tražiti promjene i osigurati sigurnost stanovništvu.
Bitna primjena kemijskih senzora može se vidjeti u komercijalnom promatranju atmosfere i u upravljanju procesima koji mogu biti namjerno ili slučajno razvijene kemikalije, opasne ili radioaktivne izloženosti, operacije ponovne upotrebe u svemirskim postajama, farmaceutskoj industriji i mnogi drugi.
Najčešće korišteni kemijski senzori su
- Elektrokemijski tip plina
- Kemijski FET
- Otpornik Chemi
- Nedisperzivni IR
- pH vrsta staklene elektrode
- Cink oksid nanorod
- Fluorescentni kloridni tip
Senzor plina
Oni su gotovo isti kao kemijski senzori, ali se isključivo provode radi promatranja promjena u kvaliteti zraka i otkrivanja postojanja različitih vrsta plinova. Slično kemijskim senzorima, oni se koriste u više domena poput poljoprivrede, zdravstva, proizvodnje i koriste se za promatranje kakvoće zraka, prepoznavanje otrovnih ili zapaljivih plinova, nadzor opasnih plinova u industriji ugljena, naftna i plinska poduzeća, ispitivanje kemijskih laboratorija, inženjering - boje , plastika, guma, ljekovita i petrokemijska i druge.
Nekoliko je najčešće implementiranih plinskih senzora
- Vodikov tip
- Tip praćenja ozona
- Higrometar
- Senzor za ugljični dioksid
- Elektrokemijski plinoviti tip
- Katalitički tip zrna
- Tip onečišćenja zraka
- Tip otkrivanja ugljičnog monoksida
- Tip detekcije plina
Ovdje se radi o svemu senzori za plin i kemikalije i njihove vrste.
Senzori vlage
Vlaga je pojam koji se određuje kao količina pare koja postoji u atmosferskom zraku ili u drugim plinovitim tvarima. Senzori vlage općenito se pridržavaju upotrebe temperaturnih senzora jer većini proizvodnih operacija trebaju točni radni uvjeti. Mjerenjem vlažnosti možete se pobrinuti da čitav postupak ide lako, a kada dođe do nagle modifikacije, oni kreću s trenutnom akcijom jer ti senzori brže prepoznaju varijaciju.
Mnoge domene poput stambene, poslovne koriste ove senzore vlage u svrhe grijanja, ventilacije i hlađenja. Čak se i ti senzori mogu promatrati u mnogim drugim domenama poput slikarstva, bolnica, farmacije, meteorologije, automobila, staklenika i industrije premaza.
To su uglavnom korišteni vrste senzora u IoT-u domena.
Senzori u robotici
Senzori imaju veću važnost u industriji robotike jer omogućuju robotu da bude informiran o okolnom okruženju i tako mu olakšavaju obavljanje potrebnih operacija. Bez primjene ovih senzora, roboti mogu izvoditi samo nekoliko monotonih aktivnosti koje ograničavaju mogućnost robota.
Uz sve ove sposobnosti, roboti mogu izvoditi mnoge operacije na visokoj razini. Razgovarajmo jasnije o raznim vrste senzori u robotici .
Senzor ubrzanja
Ova vrsta senzora koristi se za izračunavanje kutnih vrijednosti i vrijednosti ubrzanja. Akcelerometar se uglavnom koristi za izračunavanje ubrzanja. Postoje dvije vrste sila koje pokazuju utjecaj na akcelerometar, a to su:
Statička sila - Ovo je sila trenja koja postoji između bilo koja dva predmeta. Izračunom gravitacijske sile može se znati vrijednost nagiba robota. Ovaj je izračun koristan za robotsko balansiranje ili za znati da li se robot kreće u usponu ili na ravnom rubu.
Dinamička sila - To se mjeri kao količina ubrzanja koja je potrebna za kretanje predmeta. Izračun dinamičke sile pomoću akcelerometra definira ili brzinu ili brzinu kretanja robota.
Ovi senzori akcelerometra dostupni su u više konfiguracija. Vrsta odabira ovisi o zahtjevima industrije. Nekoliko parametara koji se trebaju provjeriti prije pravilnog odabira senzora su širina pojasa, vrsta izlaza bilo digitalna ili analogna, ukupan broj osi i osjetljivost.
Donja slika prikazuje shematski dijagram senzora ubrzanja.
Senzor zvuka
Ti su senzori obično mikrofonski uređaji koji se koriste za poznavanje zvuka i isporuku odgovarajuće razine napona na temelju otkrivene razine zvuka. Implementacijom senzora zvuka može se proizvesti mali robot za navigaciju ovisno o razini primljenog zvuka.
U usporedbi sa svjetlosnim senzorima, postupak dizajniranja zvučnih senzora donekle je složen. To je zato što zvučni senzori isporučuju vrlo minimalnu razliku napona i to mora biti pojačano kako bi se omogućile mjerljive varijacije napona. Prekidački krug osjetnika zvuka prikazan je ispod:
Svijetli senzor
Svjetlosni senzori su vrsta pretvarača koji se koriste za prepoznavanje svjetlosti i generiraju promjenu napona jednaku intenzitetu svjetlosti koja dolazi ispod svjetlosni senzori .
U industriji robotike uglavnom postoje dvije vrste senzora, a to su fotorezistori i fotonaponski. Čak postoje i druge vrste svjetlosnih senzora koji nisu puno implementirani poput fototransistora i fotocijevi.
Foto otpornik
Ovo je vrsta otpornika koji se uglavnom koristi u svrhu otkrivanja svjetlosti. Pri tome se vrijednost otpora mijenja u skladu s intenzitetom svjetlosti. Svjetlost koja pada na fotorezistor ima obrnuti odnos prema vrijednosti otpora fotorezistora. U većini slučajeva fotootpornik se čak naziva LDR koji je otpornik ovisan o svjetlu. Shema spoja fotootpornika prikazana je kao dolje:
Fotonaponske ćelije
Fotonaponske ćelije su uređaji za pretvorbu energije koji se koriste u svrhu pretvaranja sunčevog zračenja u oblik električne energije. Oni se uglavnom koriste u procesu proizvodnje solarnih robota. Odvojeno se fotonaponske ćelije uzimaju u obzir kao uređaji za izvor energije, što je aplikacija koja se spaja i s kondenzatorima i s tranzistorima i mogu to pretvoriti u senzorski uređaj.
Taktilni senzori
Ovo je vrsta senzora koji navodi kontakt koji se nalazi između senzora i predmeta. Taktilni senzori vjerojatno se primjenjuju u svakodnevnim scenarijima, primjerice u lampicama koje se prigušuju ili pojačavaju svjetlinu dodirivanjem baze i gumba za podizanje. Osim toga, postoji mnogo opsežnih primjena taktilnih senzora gdje ljudi nisu baš svjesni. Glavne vrste taktilnih senzora su
Senzor dodira
Ovo je senzor koji ima sposobnost prepoznavanja i prepoznavanja dodira predmeta i senzora. Nekoliko uređaja na kojima se koriste senzori dodira su granični prekidači, mikro prekidači i drugi. Kad bilo koji od konektora dođe u kontakt s bilo kojim od čvrstih dijelova, tada će ovaj uređaj biti praktičniji i to zaustavlja robotsko kretanje. Nadalje, koristi se u svrhu inspekcije gdje ima sondu koja se koristi za mjerenje veličine komponente.
Osjetnik sile
Ovo se koristi za mjerenje vrijednosti sile u više operacija, poput strojnog istovara i utovara, nošenja materijala i ostalih kojima upravlja robot. Ovaj se senzor također široko koristi u pristupu montaži za analizu problema. Postoji više pristupa koji su implementirani u ovom senzoru, poput zajedničkog osjetnika, taktilnog niza.
Osim njih, postoje mnoge vrste senzora u mnogim industrijama. Dopustite nam brzi pregled:
Vrste senzora koji se koriste u gradnji
U građevinarstvu se uglavnom koriste senzori:
- Senzori temperature
- Senzori za otkrivanje pokreta
- Senzori električnog napona i struje
- Senzori za otkrivanje dima i požara
- Senzori kamere
- Senzori za plin
Vrste senzora u daljinskom istraživanju
Postoje uglavnom dvije vrste senzora za daljinsko mjerenje, a to su aktivni i pasivni senzori.
Aktivni senzori
Oni generiraju energiju za skeniranje stvari i mjesta, a zatim senzor prepoznaje i izračunava količinu povratno raspršenog ili odbijenog zračenja od ciljanog objekta. Primjeri aktivnih senzora su RADAR i LIDAR gdje se vremenska razlika između procesa emisije i procesa povratka izračunava određivanjem površine, brzine i smjera objekta.
Pasivni senzori
Ovi senzori prikupljaju zračenje koje zrači ili se odbija od okolnih mjesta ili predmeta. Najvažniji primjer pasivnog senzora je reflektirana sunčeva svjetlost. A drugi primjeri su radiometri, nabojno povezani objekti, infracrvena svjetlost i rad s filmskom kamerom.
Klasifikacija senzora u daljinskom istraživanju su
Vrste senzora u daljinskom istraživanju
Za projektiranje različite vrste sklopova zasnovanih na senzorima možete besplatno preuzeti našu e-knjigu za samostalno osmišljavanje elektroničkih projekata. Također nam se možete obratiti za tehničku pomoć objavljivanjem svojih ideja u odjeljku za komentare u nastavku. Evo pitanja za vas, koje su druge vrste senzora i uglavnom dizajn kruga senzora protoka ?
