Iba't ibang mga uri ng sensor at ang kanilang pagtatrabaho

Ang panahon ng awtomatiko ay nagsimula na. Karamihan sa mga bagay na ginagamit namin ngayon ay maaaring awtomatiko. Upang magdisenyo muna ng mga awtomatikong aparato kailangan nating malaman ang tungkol sa mga sensor, ito ang mga module / aparato na makakatulong sa paggawa ng mga bagay nang walang interbensyon ng tao. Kahit na ang mga mobiles o smartphone na araw-araw na ginagamit natin ay magkakaroon ng ilang mga sensor tulad ng sensor ng hall, sensor ng kalapitan, accelerometer, touch screen, mikropono atbp. Ang sensor na ito ay kumikilos bilang mga mata, tainga, ilong ng anumang kagamitang de-kuryente na nakikita ang mga parameter sa labas ng mundo at binibigyan mga pagbasa sa mga aparato o Microcontroller.

Ano ang sensor?

Ang sensor ay maaaring tinukoy bilang isang aparato na maaaring magamit upang maunawaan / makita ang pisikal na dami tulad ng puwersa, presyon, pilay, ilaw atbp at pagkatapos ay i-convert ito sa nais na output tulad ng elektrikal na signal upang masukat ang inilapat na pisikal na dami . Sa ilang mga kaso, ang isang sensor lamang ay maaaring hindi sapat upang pag-aralan ang nakuha na signal. Sa mga kasong iyon, ginagamit ang isang yunit ng signal conditioning upang mapanatili ang mga antas ng boltahe ng output ng sensor sa nais na saklaw na patungkol sa end device na ginagamit namin.

Sa signal unit ng signal, ang output ng sensor ay maaaring mapalakas, ma-filter o mabago sa nais na boltahe ng output. Halimbawa, kung isasaalang-alang namin ang isang mikropono nakikita nito ang signal ng audio at nagko-convert sa output boltahe (ay sa mga term ng millivolts) na naging mahirap upang himukin ang isang output circuit. Kaya, isang signal unit ng signal (isang amplifier) ​​ang ginagamit upang madagdagan ang lakas ng signal. Ngunit ang signal conditioning ay maaaring hindi kinakailangan para sa lahat ng mga sensor tulad ng photodiode, LDR atbp.

Karamihan sa mga sensor ay hindi maaaring gumana nang nakapag-iisa. Kaya, ang sapat na boltahe ng pag-input ay dapat na mailapat dito. Ang iba't ibang mga sensor ay may iba't ibang mga saklaw ng pagpapatakbo na dapat isaalang-alang habang nagtatrabaho kasama nito ang sensor ay maaaring permanenteng masira.

Mga uri ng Sensor:

Tingnan natin ang iba't ibang uri ng mga sensor na magagamit sa merkado at talakayin ang kanilang pagpapaandar, pagtatrabaho, mga aplikasyon atbp Tatalakayin namin ang iba't ibang mga sensor tulad ng:

• Light Sensor
  • IR Sensor (IR Transmitter / IR LED)
  • Photodiode (IR Receiver)
  • Banayad na Nakasalalay na Resistor
• Temperatura Sensor
  • Thermistor
  • Thermocouple
• Pressure / Force / Weight Sensor
  • Pagsukat ng Strain (Pressure Sensor)
  • Mga Load Cell (Timbang Sensor)
• Posisyon Sensor
  • Potensyomiter
  • Encoder
• Hall Sensor (Detect Magnetic Field)
• Flex Sensor
• Sound Sensor
  • Mikropono
• Ultrasonic Sensor
• Pindutin ang Sensor
• PIR Sensor
• Ikiling Sensor
  • Accelerometer
• Gas Sensor

Kailangan naming piliin ang nais na sensor batay sa aming proyekto o aplikasyon. Tulad ng sinabi nang mas maaga upang makagawa sila ng maayos na boltahe ay dapat na mailapat batay sa kanilang mga pagtutukoy.

Ngayon tingnan natin ang nagtatrabaho prinsipyo ng iba't ibang mga sensor at kung saan ito makikita sa ating pang-araw-araw na buhay o ang aplikasyon nito.

IR LED:

Ito ay tinatawag ding IR Transmitter. Ginagamit ito upang maglabas ng mga Infrared ray. Ang saklaw ng mga frequency na ito ay mas malaki kaysa sa mga frequency ng microwave (ibig sabihin> 300GHz hanggang sa ilang daang mga THz). Ang mga sinag na nabuo ng isang infrared LED ay maaaring madama ng Photodiode na ipinaliwanag sa ibaba. Ang pares ng IR LED at photodiode ay tinatawag na IR Sensor. Narito kung paano gumagana ang isang IR sensor.

Photo Diode (Light Sensor):

Ito ay isang aparato na semiconductor na ginagamit upang makita ang mga ilaw na sinag at karamihan ay ginagamit bilang IR Receiver . Ang konstruksyon nito ay katulad ng normal na PN junction diode ngunit ang prinsipyo ng pagtatrabaho ay naiiba mula rito. Tulad ng alam natin na ang isang PN junction ay nagbibigay-daan sa maliliit na alon ng pagtulo kapag ito ay nakabaligtad sa gayon, ang pag-aari na ito ay ginagamit upang makita ang mga ilaw na sinag. Ang isang photodiode ay itinatayo na ang mga light ray ay dapat mahulog sa PN junction na gumagawa ng kasalukuyang pagtaas ng tagas batay sa tindi ng ilaw na aming inilapat. Kaya, sa ganitong paraan, maaaring magamit ang isang photodiode upang maunawaan ang mga sinag ng ilaw at mapanatili ang kasalukuyang sa pamamagitan ng circuit. Suriin dito ang pagtatrabaho ng Photodiode na may IR sensor.

Gamit ang isang photodiode maaari kaming bumuo ng isang pangunahing awtomatikong ilawan sa kalye na kumikinang kapag bumababa ang intensity ng sikat ng araw. Ngunit ang photodiode ay gumagana kahit na ang isang maliit na halaga ng ilaw ay bumagsak dito kaya, dapat mag-ingat.

LDR (Light Dependent Resistor):

Tulad ng pangalan mismo ay tumutukoy na ang risistor na nakasalalay sa gaanong ilaw. Gumagawa ito sa prinsipyo ng photoconductivity na nangangahulugang ang pagpapadaloy dahil sa ilaw. Karaniwan itong binubuo ng Cadmium sulfide. Kapag bumagsak ang ilaw sa LDR, ang resistensya nito ay nababawasan at kumikilos na katulad sa isang konduktor at kapag walang ilaw na nahuhulog dito, ang paglaban nito ay halos nasa saklaw ng MΩ o perpektong kumikilos ito bilang isang bukas na circuit . Ang isang tala ay dapat isaalang-alang sa LDR ay hindi ito tutugon kung ang ilaw ay hindi eksaktong nakatuon sa ibabaw nito.

Sa isang wastong circuitry gamit ang isang transistor maaari itong magamit upang makita ang pagkakaroon ng ilaw. Ang isang boltahe na divider na bias na transistor na may R2 (risistor sa pagitan ng base at emitter) na pinalitan ng isang LDR ay maaaring gumana bilang isang detektor ng ilaw. Suriin dito ang iba't ibang mga circuit batay sa LDR.

Thermistor (Temperatura Sensor):

Maaaring gamitin ang isang thermistor upang makita ang pagkakaiba-iba ng temperatura . Mayroon itong isang negatibong temperatura coefficient na nangangahulugang kapag ang temperatura ay nagdaragdag ng pagbaba ng paglaban. Kaya, ang resistensya ng thermistor ay maaaring iba-iba sa pagtaas ng temperatura na nagdudulot ng mas maraming kasalukuyang daloy sa pamamagitan nito. Ang pagbabago sa kasalukuyang daloy ay maaaring magamit upang matukoy ang dami ng pagbabago sa temperatura. Ang isang aplikasyon para sa thermistor ay, ginagamit ito upang makita ang pagtaas ng temperatura at kontrolin ang kasalukuyang tagas sa isang transistor circuit na makakatulong sa pagpapanatili ng katatagan nito. Narito ang isang simpleng application para sa Thermistor upang awtomatikong kontrolin ang DC fan.

Thermocouple (Temperature Sensor):

Ang isa pang bahagi na maaaring makita ang pagkakaiba-iba ng temperatura ay isang thermocouple. Sa pagtatayo nito, dalawang magkakaibang mga metal ang pinagsama upang bumuo ng isang kantong. Ang pangunahing prinsipyo nito ay kapag ang junction ng dalawang magkakaibang mga metal ay pinainit o nakalantad sa mataas na temperatura ay magkakaiba-iba ang isang potensyal sa kanilang mga terminal. Kaya, ang magkakaibang potensyal ay maaaring karagdagang magamit upang masukat ang dami ng pagbabago sa temperatura.

Pagsukat ng Strain (Pressure / Force Sensor):

Ginagamit ang isang gauge ng salaan upang matukoy ang presyon kapag inilapat ang isang pagkarga . Gumagana ito sa prinsipyo ng paglaban, alam namin na ang paglaban ay direktang proporsyonal sa haba ng kawad at baligtad na proporsyonal sa cross-sectional area nito (R = ρl / a). Ang parehong prinsipyo ay maaaring gamitin dito upang masukat ang pagkarga. Sa isang nababaluktot na board, ang isang wire ay nakaayos sa isang zig-zag na paraan tulad ng ipinakita sa figure sa ibaba. Kaya, kapag ang presyon ay inilalapat sa partikular na board, umikot ito sa isang direksyon na sanhi ng pagbabago sa pangkalahatang haba at cross-sectional area ng kawad. Ito ay humahantong sa pagbabago sa paglaban ng kawad. Ang paglaban sa gayon nakuha ay napaka minuto (ilang ohms) na maaaring matukoy sa tulong ng tulay ng Wheatstone. Ang gauge ng salaan ay inilalagay sa isa sa apat na braso sa isang tulay na may natitirang mga halaga na hindi nabago. Samakatuwid,kapag ang presyon ay inilalapat dito habang binabago ng paglaban ang kasalukuyang pagdaan sa tulay ay nag-iiba at ang presyon ay maaaring makalkula.

Ang mga gauge ng pilit ay pangunahing ginagamit upang makalkula ang dami ng presyon na makatiis ang isang pakpak ng eroplano at ginagamit din ito upang masukat ang bilang ng mga sasakyang pinapayagan sa isang partikular na kalsada atbp.

Load Cell (Sensor ng Timbang):

Ang mga cell ng pag-load ay katulad ng mga gauge ng salaan na sumusukat sa pisikal na dami tulad ng puwersa at bigyan ang output sa anyo ng mga signal ng elektrisidad. Kapag ang ilang pag-igting ay inilapat sa load cell nag-iiba ang istraktura na sanhi ng pagbabago sa paglaban at sa wakas, ang halaga nito ay maaaring i-calibrate gamit ang isang tulay ng Wheatstone. Narito ang proyekto kung paano sukatin ang timbang gamit ang Load cell.

Potensyomiter:

Ginagamit ang isang potensyomiter upang makita ang posisyon . Karaniwan itong mayroong iba't ibang mga saklaw ng resistors na konektado sa iba't ibang mga poste ng switch. Ang potentiometer ay maaaring alinman sa umiinog o linear na uri. Sa uri ng paikutin, ang isang wiper ay konektado sa isang mahabang baras na maaaring paikutin. Kapag ang baras ay pinaikot ang posisyon ng wiper alters tulad na ang nagresultang paglaban ay nag-iiba na sanhi ng pagbabago sa boltahe ng output. Sa gayon ang output ay maaaring i-calibrate upang makita ang pagbabago ng posisyon nito.

Encoder:

Upang makita ang pagbabago sa posisyon ay maaari ding magamit ang isang encoder. Mayroon itong isang pabilog na rotatable disk-tulad ng istraktura na may mga tukoy na bukana sa pagitan ng tulad na kapag ang mga IR ray o light ray ay dumaan dito lamang ng ilang mga light ray na napansin. Dagdag dito, ang mga ray na ito ay naka-encode sa isang digital na data (sa mga tuntunin ng binary) na kumakatawan sa tukoy na posisyon.

Hall Sensor:

Ang pangalan mismo ay nagsasaad na ito ang sensor na gumagana sa Hall Effect. Maaari itong tukuyin bilang kapag ang isang magnetikong patlang ay dinala malapit sa kasalukuyang nagdadala konduktor (patayo sa direksyon ng patlang ng kuryente) kung gayon ang isang potensyal na pagkakaiba ay nabuo sa buong ibinigay na conductor Gamit ang pag-aari na ito ang isang sensor ng Hall ay ginagamit upang makita ang magnetic field at nagbibigay ng output sa mga term ng boltahe. Dapat mag-ingat na ang sensor ng Hall ay makakakita lamang ng isang poste ng pang-akit.

Ginagamit ang sensor ng hall sa ilang mga smartphone na kapaki-pakinabang sa pag-off ng screen kapag ang flap cover (na mayroong magnet sa loob nito) ay sarado papunta sa screen. Narito ang isang praktikal na aplikasyon ng sensor ng Hall Effect sa Door Alarm.

Flex Sensor:

Ang isang FLEX sensor ay isang transducer na nagbabago ng paglaban nito kapag nabago ang hugis nito o kapag ito ay baluktot . Ang isang sensor ng FLEX ay 2.2 pulgada ang haba o haba ng daliri. Ipinapakita ito sa pigura. Ang pagsasalita lamang ng pagtaas ng pagtutol ng terminal ng terminal ay baluktot. Ang pagbabago sa pagtutol na ito ay hindi makakabuti kung hindi natin ito mababasa. Mababasa lamang ng taga-kontrol ang mga pagbabago sa boltahe at walang mas kaunti, para dito, gagamit kami ng voltage divider circuit, na makukuha natin ang pagbabago ng paglaban bilang isang pagbabago ng boltahe. Alamin dito tungkol sa kung paano gamitin ang Flex Sensor.

Mikropono (Sound Sensor):

Makikita ang mikropono sa lahat ng mga smartphone o mobile. Maaari itong tuklasin ang audio signal at i-convert ang mga ito sa maliit na boltahe (mV) mga de-koryenteng signal. Ang isang mikropono ay maaaring may maraming uri tulad ng condenser microphone, kristal microphone, carbon microphone atbp bawat uri ng microphone ay gumagana sa mga katangian tulad ng capacitance, piezoelectric effect, paglaban ayon sa pagkakabanggit. Tingnan natin ang pagpapatakbo ng isang kristal na mikropono na gumagana sa epekto ng piezoelectric. Ginagamit ang isang kristal na bimorph na kung saan sa ilalim ng presyon o mga pag-vibrate ay gumagawa ng proporsyonal na alternating boltahe. Ang isang dayapragm ay konektado sa kristal sa pamamagitan ng isang drive pin tulad na kapag ang tunog signal ay tumama sa dayapragm kumikilos ito papunta at pabalik,binabago ng kilusang ito ang posisyon ng drive pin na nagsasanhi ng mga pag-vibrate sa kristal kaya ang isang alternating boltahe ay nabuo na may paggalang sa inilapat na tunog signal. Ang nakuha boltahe ay pinakain sa isang amplifier upang madagdagan ang pangkalahatang lakas ng signal. Narito ang iba't ibang mga circuit na batay sa Mikropono.

Maaari mo ring mai-convert ang halaga ng Mikropono sa Mga Decibel gamit ang ilang microcontroller tulad ng Arduino.

Ultrasonic sensor:

Walang kahulugan ang Ultrasonic kundi ang saklaw ng mga frequency. Ang saklaw nito ay mas malaki kaysa sa naririnig na saklaw (> 20 kHz) kaya't kahit na nakabukas ito ay hindi natin maramdaman ang mga tunog signal. Ang mga tukoy na nagsasalita at tatanggap lamang ang makakaramdam ng mga ultrasonic na alon. Ginagamit ang ultrasonic sensor na ito upang makalkula ang distansya sa pagitan ng ultrasonic transmitter at ang target at ginagamit din upang sukatin ang tulin ng target .

Maaaring gamitin ang sensor ng Ultrasonic HC-SR04 upang sukatin ang distansya sa saklaw ng 2cm-400cm na may katumpakan na 3mm. Tingnan natin kung paano gumagana ang modyul na ito. Ang module ng HCSR04 ay bumubuo ng isang tunog panginginig sa saklaw ng ultrasonic kapag ginawa naming mataas ang pin na 'Trigger' para sa halos 10us na magpapadala ng isang 8 cycle sonic na sumabog sa bilis ng tunog at pagkatapos na maabot ang bagay, tatanggapin ito ng Echo pin. Nakasalalay sa oras na kinuha ng tunog na panginginig upang makabalik, nagbibigay ito ng naaangkop na output ng pulso. Maaari nating kalkulahin ang distansya ng bagay batay sa oras na kinuha ng ultrasonikong alon upang bumalik sa sensor. Dagdagan ang nalalaman tungkol sa Ultrasonic sensor dito.

Maraming mga application gamit ang ultrasonic sensor. Maaari nating magamit ito maiwasan ang mga hadlang para sa mga awtomatikong kotse, paglipat ng mga robot atbp Ang parehong prinsipyo ay gagamitin sa RADAR para sa pagtuklas ng mga nanghimasok na missile at eroplano. Ang isang lamok ay maaaring makaramdam ng tunog ng ultrasonic. Kaya, ang mga ultrasonikong alon ay maaaring magamit bilang panangga sa lamok.

Touch Sensor:

Sa henerasyong ito, masasabi nating halos lahat ay gumagamit ng mga smartphone na may widescreen na masyadong isang screen na maaaring makaramdam ng ating ugnayan. Kaya, tingnan natin kung paano gumagana ang touchscreen na ito. Karaniwan, mayroong dalawang uri ng mga touch sensor na resistive based at isang capacitive based touch screen . Alamin natin ang tungkol sa pagtatrabaho ng mga sensor na ito nang maikli.

Ang resistive touchscreen ay may resistive sheet sa base at isang conductive sheet sa ilalim ng screen pareho ng mga ito ay pinaghihiwalay ng isang puwang ng hangin na may isang maliit na boltahe na inilapat sa mga sheet. Kapag pinindot namin o hinawakan ang screen ang conductive sheet ay hinahawakan ang resistive sheet sa puntong iyon na nagdudulot ng kasalukuyang daloy sa partikular na puntong iyon, nadarama ng software ang lokasyon at isinagawa ang kaugnay na aksyon.

Samantalang ang capacitive touch ay gumagana sa electrostatic charge na magagamit sa aming katawan. Ang screen ay sisingilin na ng s ang lahat ng larangan ng elektrisidad. Kapag hinawakan namin ang screen isang malapit na circuit form dahil sa electrostatic charge na dumadaloy sa aming katawan. Dagdag dito, nagpapasya ang software ng lokasyon at ang kilos na isasagawa. Maaari naming obserbahan na ang capacitive touch screen ay hindi gagana kapag magsuot ng guwantes dahil hindi magkakaroon ng pagpapadaloy sa pagitan ng (mga) daliri at ng screen.

PIR sensor:

Ang sensor ng PIR ay nangangahulugang Passive Infrared sensor. Ang mga ito ay ginagamit upang mahanap ang galaw ng mga tao, mga hayop o mga bagay. Alam namin na ang mga infrared ray ay may pag-aari ng repleksyon. Kapag ang isang infrared ray ay tumama sa isang bagay, depende sa temperatura ng target na nagbago ang mga katangian ng infrared ray, tinutukoy ng natanggap na senyas ang paggalaw ng mga bagay o mga nabubuhay na nilalang. Kahit na ang hugis ng bagay ay nagbago, ang mga pag-aari ng sinasalamin na infrared ray ay maaaring makilala ang mga bagay nang tumpak. Narito ang kumpletong pagtatrabaho o PIR sensor.

Accelerometer (Tilt Sensor):

Maaaring madama ng isang sensor ng accelerometer ang ikiling o paggalaw nito sa isang partikular na direksyon . Gumagawa ito batay sa puwersa ng pagbilis na sanhi sanhi ng gravity ng mundo. Ang maliliit na panloob na mga bahagi nito ay sensitibo na ang mga iyon ay tumutugon sa isang maliit na panlabas na pagbabago sa posisyon. Mayroon itong kristal na piezoelectric kapag nakakiling sanhi ng pagkagambala sa kristal at bumubuo ng potensyal na tumutukoy sa eksaktong posisyon na may paggalang sa axis ng X, Y at Z.

Karaniwan itong nakikita sa mga mobiles at laptop upang maiwasan ang pagkasira ng mga lead ng mga processor. Kapag nahulog ang aparato ay nakita ng accelerometer ang bumabagsak na kondisyon at gumagawa ng kani-kanilang pagkilos batay sa software. Narito ang ilang mga proyekto na gumagamit ng Accelerometer.

Gas sensor:

Sa mga pang-industriya na aplikasyon ang gas sensors ay may pangunahing papel sa pagtuklas ng tagas ng gas. Kung walang naka-install na naturang aparato sa mga nasabing lugar sa huli ay hahantong sa isang hindi kapani-paniwala na sakuna. Ang mga gas sensors na ito ay inuri sa iba't ibang uri batay sa uri ng gas na napansin. Tingnan natin kung paano gumagana ang sensor na ito. Sa ilalim ng isang sheet ng metal ay mayroong isang elemento ng sensing na kung saan ay konektado sa mga terminal kung saan ang isang kasalukuyang inilalapat dito. Kapag na-hit ng mga partikulo ng gas ang sangkap na pandama, humantong ito sa isang reaksyong kemikal tulad na ang paglaban ng mga elemento ay magkakaiba at kasalukuyang dumadaan dito ay nagbabago din na sa wakas ay makakakita ng gas.

Kaya't sa wakas, maaari nating tapusin na ang mga sensor ay hindi lamang ginagamit upang gawing simple ang aming gawain upang masukat ang pisikal na dami, na ginagawang awtomatiko ang mga aparato ngunit ginagamit din upang matulungan ang mga nabubuhay na nilalang na may mga sakuna.