Mi az az érzékelő? Az érzékelők különböző típusai és alkalmazásuk

Az érzékelők különböző típusai és alkalmazásuk

Bevezetés az érzékelőkbe

A világ tele van érzékelőkkel. A mindennapi életünkben minden tevékenységünk során automatizálással találkozunk. Az automatizálás magában foglalja a világítás és a ventilátorok mobiltelefonok segítségével történő bekapcsolását, a TV vezérlését mobilalkalmazások segítségével, a szobahőmérséklet beállítását, a füstérzékelőket stb. Mindezek érzékelők segítségével történnek. Manapság minden beágyazott rendszer alapú termék beépített érzékelőkkel rendelkezik.

Számos alkalmazás létezik, például mobilról vezérelhető CCTV kamera, időjárásfigyelő és előrejelző alkalmazások stb. Az érzékelők nagyon fontos szerepet játszanak az egészségügyi felügyeletben és észlelésben. Ezért mielőtt egy érzékelőt használó alkalmazást építenénk, meg kell értenünk, hogy pontosan mit csinál egy érzékelő, és hányféle érzékelőtípus áll rendelkezésre.

Mi az érzékelő?

Az érzékelőt olyan eszközként vagy modulként határozzák meg, amely segít a fizikai mennyiség, például nyomás, erő vagy elektromos mennyiség, például áram vagy bármely más energiaforma változásainak érzékelésében. A változások megfigyelése után az érzékelő az észlelt bemenetet egy mikrokontrollerhez vagy mikroprocesszorhoz küldi.

Végül az érzékelő egy leolvasható kimeneti jelet állít elő, amely lehet optikai, elektromos vagy bármilyen jelforma, amely megfelel a bemeneti jel változásának. Bármely mérőrendszerben az érzékelők fontos szerepet játszanak. Valójában az érzékelők a mérőrendszer blokkdiagramjának első elemei, amelyek közvetlenül érintkeznek a változókkal, hogy érvényes kimenetet állítsanak elő. Most már tudja, hogy mit jelent valójában az érzékelő? ismerjük meg néhány típusát és alkalmazásukat a következők szerint:

Az érzékelők osztályozása

1. Aktív és passzív érzékelők
2. Analog és digitális érzékelők

Aktív érzékelők:

Az aktív érzékelők olyan típusú érzékelők, amelyek külső gerjesztő tápegység segítségével kimeneti jelet állítanak elő. Az érzékelő saját fizikai tulajdonságai az alkalmazott külső hatás függvényében változnak. Ezért öngeneráló érzékelőknek is nevezik.

Példák:

Passzív érzékelők:

A passzív érzékelők olyan típusú érzékelők, amelyek külső gerjesztés nélkül állítanak elő kimeneti jelet. Nincs szükségük semmilyen extra ingerre vagy feszültségre.

Példa: Termoelem, amely az alkalmazott hőnek megfelelő feszültségértéket generál. It does not require any external power supply.

Analog and Digital Sensors

Different types of digital and analog sensors are listed below one by one with their applications.

Different Types of Sensors

There are different types of sensors used to measure the physical properties like heartbeat & pules, Speed, Heat transfer, temperature etc. Types of sensors are listed below and we will discuses the usual types one by one in details with uses and applications.

• Infrared Sensor(IR Sensor)
• Temperature & Thermocouple Sensors
• Proximity Sensor
• Ultrasonic sensor
• Accelerometers & Gyroscope Sensor
• Pressure Sensor
• Hall Effect Sensor
• Load cell
• Light Sensor
• Color Sensor
• Touch Sensor
• Tilt Sensor
• PIR Motion Detector & Vibration Sensor
• Metal detector, Water Flow & Heartbeat Sensor
• Flow and Level Sensor
• Smoke, Fog, Gas, Ethanol & Alcohol Sensor
• Humidity, Soil Moisture & Rain Sensor

Click image to enlarge

Analog Sensors

The sensor that produces continuous signal with respect to time with analog output is called as Analog sensors. The analog output generated is proportional to the measured or the input given to the system. Generally, analog voltage in the range of 0 to 5 V or current is produced as the output. The various physical parameters like temperature, stress, pressure, displacement, etc. are examples for continuous signals.

Examples: accelerometers, speed sensors, pressure sensors, light sensors, temperature sensors.

• Related Post:
  

  IR érzékelő (infravörös érzékelő)
  

  Az elektromágneses spektrumot vizsgálva az infravörös tartomány három régióra osztható: közeli infravörös, középső infravörös és távoli infravörös tartomány. Az infravörös spektrum nagyobb frekvenciatartományban van, mint a mikrohullámú, és kisebb frekvenciájú, mint a látható fény. Az infravörös sugárzás kibocsátására és érzékelésére infravörös érzékelőt használnak. Ezen elv alapján az IR-érzékelő használható akadályérzékelőként. Az IR-érzékelőknek két típusa van: aktív és passzív IR-érzékelők.

  Passzív IR-érzékelő: Amikor az érzékelő nem használ semmilyen IR-forrást az akadályok által kibocsátott energia érzékeléséhez, akkor passzív IR-érzékelőként működik. A passzív érzékelők közé tartoznak például a termoelemek, a piroelektromos érzékelők és a bolométerek.

  Aktív IR-érzékelő: Ha két olyan komponens van, amely IR-forrásként és IR-érzékelőként működik, akkor azt aktív érzékelőnek nevezzük. A LED vagy a lézerdióda IR-forrásként működik. A fotodióda vagy fototranzisztorok IR-érzékelőként működnek.

  Kapcsolódó bejegyzés: & Alkalmazások

  

  Hőmérséklet & Termoelem érzékelők
  

  A mint tárgyaltuk az analóg érzékelő olyan jeleket állít elő, amelyek folyamatosan változnak az idővel. Az érzékelő kimeneti értéke nagyon kicsi lesz a mikrovolt vagy millivolt tartományban. Emiatt jelkondicionáló áramkörökre van szükség az erősítéshez. Az analóg-digitális (ADC) átalakítók a kapott analóg jel digitális értékké alakítására szolgálnak.

  A hőmérséklet-érzékelő érzékeli a hőmérsékletet és méri a hőmérséklet változását. A hőmérséklet-érzékelők egyéb típusai a termoelemek, a termisztorok, az ellenállásos hőmérséklet-eszközök (RTD) és a hőmérséklet-érzékelő IC-k (LM35) stb.

  • Related Post: & Nyúlásmérő

  

  Proximity érzékelő

  A proximity érzékelő a tárgyak érzékelésére használt érintésmentes érzékelők egyik típusa. Nincs fizikai érintkezése a tárggyal. A tárgyat, amelynek távolságát mérni kell, célpontnak nevezzük. A közelségérzékelőben infravörös fényt vagy elektromágneses sugárzást használnak. Vannak különböző típusú közelségérzékelők, például induktív, kapacitív, ultrahangos stb. alkalmazások: Tárgyérzékelés, sebességmérés, forgásazonosítás, anyagérzékelés, fordított parkolóérzékelő, tárgyszámlálás.

  • Related Post: LVDT: Lineáris változó differenciál transzformátor – Induktív érzékelők

  Ultrahangos érzékelő

  Az ultrahangos érzékelőket a távolság vagy az utazási idő mérésére használják ultrahanghullámok segítségével. Az ultrahanghullámok kibocsátására egy forrást használnak. Miután a hullám eléri a célt, a hullámok visszaverődnek, és az érzékelő összegyűjti a jelet. A kibocsátott hullám és a visszavert hullám közötti utazási időt ultrahangos érzékelővel mérik. Az optikai érzékelők két különböző elemet használnak az adó és a vevő számára. Míg az ultrahangos érzékelő egyetlen elemet használ az adáshoz és a vételhez.

  Az akcelerométerek & Gyroszkópos érzékelő

  Az akcelerométer egy olyan típusú érzékelő, amelyet a mozgás érzékelésével a pozíció, a sebesség és a rezgés változásainak érzékelésére használnak. Lehet analóg vagy digitális típusú. Az analóg gyorsulásmérőben a gyorsulásmérőre alkalmazott gyorsulás mennyiségétől függően folyamatos analóg feszültségjel keletkezik.

  Gyroszkóp érzékelő a tájolás érzékelésére és meghatározására a Föld gravitációjának segítségével, azaz a szögsebesség mérésére. A fő különbség a gyorsulásmérők & giroszkóp érzékelők között az, hogy a giroszkóp képes érzékelni a forgást, ahol a gyorsulásmérő nem képes. Más szóval a gyroszkóp bármilyen forgást mér, és nem befolyásolja a gyorsulás, a gyorsulásmérő pedig nem tudja megkülönböztetni a forgást a gyorsulástól, és nem képes működni, ha a forgás középpontjában van.

  Nyomásérzékelő

  A nyomásérzékelő a bemeneti feszültség és a nyomásérték alkalmazásával működik. Analóg kimeneti feszültséget állít elő.

  Hall-hatás érzékelő

  A mágneses hatás elvén működő érzékelőt Hall-hatás érzékelőnek nevezzük. A mágneses mező a bemenet és az elektromos jel a kimenet. A Hall-érzékelő aktiválásához külső mágneses mezőt alkalmaznak. Minden mágnesnek két fontos jellemzője van, nevezetesen a fluxussűrűség és a polaritás. A mágneses fluxussűrűség mindig jelen van a tárgy körül. Ezért a Hall-érzékelő kimenete a fluxussűrűség függvénye.

  Alkalmazások: A mágneses érzékelők egyik fő felhasználási területe az autóipari rendszerekben a pozíció, a távolság és a sebesség érzékelésére. Például a forgattyús tengely szöghelyzete a gyújtógyertyák gyújtási szögének meghatározásához, az autó ülései és biztonsági övei helyzete a légzsákok vezérléséhez vagy a kerekek sebességének érzékelése a blokkolásgátló fékrendszerhez (ABS). A Hall Effect érzékelőket a GPS helyzetérzékeléshez, a sebességérzékeléshez, a motor vezérléséhez használják.

  Load cell

  A load cell a súly mérésére szolgál. A bemenet erő vagy nyomás, a kimenet pedig elektromos feszültségérték. A terhelésmérő cella a tárgy súlyát közvetett módszerrel méri. A terhelésmérő celláknak néhány típusa van, nevezetesen a gerenda terhelésmérő cella, az egypontos terhelésmérő cella és a kompressziós terhelésmérő cella.

  A gerenda terhelésmérő cella: Ipari alkalmazásokban, például gépeknél, tartályok mérlegelésénél, orvosi berendezéseknél

  Egypontos terhelésmérő cella: Ezeket kis súlyú mérési alkalmazásokhoz használják, mint például hulladékgyűjtés és gépek

  Kompressziós terhelési cella: Nagy tömegű mérési alkalmazásokhoz használják, mint például orvosi eszközök, szivattyúk vezérlésére.

  Az analóg érzékelők alkalmazásai

  A fémek, kompozitok, műanyagok, kerámiák rejtett nyomainak, diszkontinuitásainak felderítésére, valamint vízszintérzékelésre.

  Digitális érzékelők

  Amikor az adatokat digitálisan alakítják át és továbbítják, akkor digitális érzékelőknek nevezik. A digitális érzékelők azok, amelyek diszkrét kimeneti jeleket állítanak elő. A diszkrét jelek nem folytonosak az idővel, és soros átvitel esetén “bitekben”, párhuzamos átvitel esetén pedig “bájtokban” ábrázolhatók. A mérési mennyiséget digitális formátumban kell ábrázolni. A digitális kimenet lehet logikai 1 vagy logikai 0 (ON vagy OFF). A digitális érzékelő érzékelőből, kábelből és jeladóból áll. A mért jelet az érzékelőben magában az érzékelőben alakítják át digitális jellé, külső alkatrész nélkül. A kábelt nagy távolságra történő átvitelre használják.

  Fényérzékelő
  

  Digitális LED vagy optoérzékelő, amelyet digitális jel előállítására használnak a forgó tengely sebességének mérésére. A forgó tengelyhez egy tárcsa van rögzítve. A forgó tengelynek a kerületén átlátszó nyílások vannak. Amikor a tengely egy sebességgel forog, a lemez is vele együtt forog. Az érzékelő áthalad a tengely minden egyes résén, amely egy kimeneti impulzust állít elő, amely logikai 1 vagy logikai 0. A kimenet a számlálón/regiszteren való áthaladás után az LCD kijelzőn jelenik meg.

  Digitális gyorsulásmérő

  A digitális gyorsulásmérő változó frekvenciájú négyszöghullámú kimenetet generál. A négyszöghullám előállításának módszere az impulzusszélesség-moduláció (PWM). A PWM jelből származó kimenet, az impulzusszélesség közvetlenül arányos a gyorsulás értékével.

  A digitális érzékelők további típusai a következők : Digitális hőmérséklet-érzékelő, kódolók stb.

  A digitális érzékelők alkalmazásai

  2. A gázvezetékek és kábelek szivárgásainak felderítése nyomásérzékelővel
  3. A gumiabroncsok nyomásellenőrzése
  4. A levegőáramlás ellenőrzése
  6. A szint mérése
  8. Inhalátorok (orvosi eszköz)

  Az érzékelők valós idejű alkalmazásai

  IR érzékelők alkalmazása:

  Sugárhőmérők: Az IR érzékelő jelenléte miatt működik. A sugárzási hőmérőkkel egy tárgy hőmérsékletét mérik

  IR képalkotó eszközök: Az IR-érzékelőket a tárgyak leképezésére használják. Termográfiai kamerákban használják őket, amelyeket nem invazív képalkotási technikaként alkalmaznak.

  IR TV távirányító: Napjainkban IR-alapú TV-távvezérlőket használnak otthon és a színházakban. A kommunikációhoz infravörös fényt használnak forrásként. A TV távirányító gombokból és nyomtatott áramkörből áll. A NYÁK elektromos áramkörből áll, amelyet a megnyomott gomb érzékelésére vagy érzékelésére használnak. Amint a gombot megnyomják, a jelet Morse-kód formájában továbbítják. A jel erősítésére tranzisztorokat használnak. Végül eléri az IR LED-et. Az áramköri lap vége az IR LED-hez csatlakozik. Egy érzékelőt helyeznek el a TV fogadó végére. Az IR LED IR fényt bocsát ki, és az érzékelő érzékeli azt.

  Az autó belsejében – Kormányérzékelő alkalmazások: Egy járműben a kormányzásérzékelők nagyon fontosak. Mérik a kormánykerék forgási szögét, és tovább segítik a navigációt. Ezek az érzékelők szerepet játszanak az elektronikus vezérlésű kormányzás és az elektromos szervokormány esetében.

  Az okostelefon belsejében – érzékelő alkalmazások: A jelenlegi világban minden ember rendelkezik okostelefonnal. A mobiltechnológia tele van érzékelőkkel és automatizálási technológiával. Különböző típusú érzékelők, mint az ujjlenyomat, magnetométer, giroszkóp, gyorsulásmérő, barométer, hőmérő, közelségérzékelő, pulzusmérő, fényérzékelők és még sok más.

  A szerzőről: Vidya.M

  – Bachelor of Technology (B.Tech) in Electronics and Instrumentation engineering 2011 – Master of Technology (M.Tech) in Biomedical Engineering 2014 – Currently employed as Assistant Professor, Department of Instrumentation and Control Engineering, India.

  You may also read:

  • Automatic Plant Watering & Irrigation System – Circuit, Code & Project Report
  • Automated Fingerprint Identification System and How it Works?
  • Internet of Things (IOT) and Its Applications in Electrical Power Industry
  • What is Piezoelectric Sensor – Construction, Working & Applications