Wat is een sensor? Verschillende soorten sensoren met toepassingen

Verschillende soorten sensoren met toepassingen

Inleiding tot sensoren

De wereld zit vol met sensoren. In ons dagelijks leven komen we automatisering tegen bij alle activiteiten. Automatisering omvat het aanzetten van lichten en ventilatoren met behulp van mobiele telefoons, het bedienen van TV met behulp van mobiele apps, het aanpassen van de kamertemperatuur, rookmelders, enz. Al deze zaken worden gedaan met behulp van sensoren. Tegenwoordig heeft elk embedded systeem gebaseerd product ingebouwde sensoren.

Er zijn veel toepassingen zoals mobiel bestuurde CCTV camera’s, weer monitoring en voorspelling apps, etc. Sensoren spelen een zeer vitale rol in Gezondheidszorg monitoring en detectie. Daarom moeten we, voordat we een applicatie bouwen die gebruik maakt van een sensor, begrijpen wat een sensor precies doet en hoeveel soorten sensoren er beschikbaar zijn.

Wat is een sensor?

Een sensor wordt gedefinieerd als een apparaat of een module die helpt bij het detecteren van veranderingen in fysieke grootheden zoals druk, kracht of elektrische grootheden zoals stroom of een andere vorm van energie. Na het waarnemen van de veranderingen stuurt de sensor de gedetecteerde input naar een microcontroller of microprocessor.

Eindelijk produceert een sensor een leesbaar uitgangssignaal, dat optisch, elektrisch of een andere vorm van signaal kan zijn dat overeenkomt met de verandering in het ingangssignaal. In elk meetsysteem spelen sensoren een belangrijke rol. In feite zijn sensoren het eerste element in het blokschema van een meetsysteem, dat in direct contact komt met de variabelen om een geldig uitgangssignaal te produceren. Nu u weet wat een sensor eigenlijk betekent, kunnen we een aantal soorten sensoren en hun toepassingen bekijken.

Classificatie van sensoren

1. Actieve en passieve sensoren
2. Analoge en digitale sensoren

Actieve sensoren:

Actieve sensoren zijn het type sensoren dat een uitgangssignaal produceert met behulp van een externe bekrachtigingsbron. De eigen fysische eigenschappen van de sensor variëren met betrekking tot het toegepaste externe effect. Daarom wordt het ook wel Zelfgenererende Sensoren genoemd.

Voorbeelden: LVDT en rekstrookjes.

Passieve sensoren:

Passieve sensoren zijn het type sensoren dat een uitgangssignaal produceert zonder de hulp van een externe prikkelbron. Zij hebben geen extra stimulans of spanning nodig.

Voorbeeld: Thermokoppel, dat een spanningswaarde genereert die overeenkomt met de warmte, toegepast. 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: Capacitieve sensor en tranducer en zijn toepassingen

IR-sensor (infraroodsensor)

Als we naar het elektromagnetische spectrum kijken, wordt het infrarode gebied in drie gebieden verdeeld: nabij infrarood, midden infrarood en ver infrarood. Het infraroodspectrum heeft een hoger frequentiebereik dan microgolven en een lagere frequentie dan zichtbaar licht. Een infraroodsensor wordt gebruikt om IR-straling uit te zenden en te detecteren. Volgens dit principe kan een IR-sensor worden gebruikt als obstakeldetector. Er zijn twee soorten IR-sensoren: Actieve en Passieve IR-sensoren.

Passieve IR-sensor: Wanneer sensor geen IR bron gebruikt om de uitgezonden energie van de obstakels te detecteren werkt het als een Passieve IR sensor. Voorbeelden zoals thermokoppels, pyro-elektrische detectoren en bolometers vallen onder passieve sensoren.

Actieve IR sensor: Wanneer er twee componenten zijn die fungeren als IR bron en IR detector wordt het een Actieve sensor genoemd. LED of laserdiode fungeert als IR-bron. Fotodiode of fototransistoren fungeert als IR-detector.

Gerelateerde post: PIR – Infrarood Bewegingsdetector Circuit Diagram, Werken & Toepassingen

Temperatuur & Thermokoppelsensoren

Zoals besproken produceert analoge sensor signalen die continu variëren met de tijd. De uitgangswaarde van de sensor zal zeer klein zijn in het bereik van microvolt of milli volt. Daarom zijn signaal-conditioneringsschakelingen nodig voor versterking. Analoog naar digitaal (ADC) converters worden gebruikt om het verkregen analoge signaal om te zetten in een digitale waarde.

Temperatuursensor voelen de temperatuur en meten de veranderingen in de temperatuur. Andere soorten temperatuursensoren zijn thermokoppels, thermistors, weerstandstemperatuursensoren (RTD) en temperatuursensor-IC’s (LM35) enz.

• Gerelateerde berichten: Soorten Resistieve Sensoren – Transducer, Potentiometer & Spanningsmeter

Bijheidssensor

Bijheidssensor is een type contactloze sensor die wordt gebruikt voor objectdetectie. Hij heeft geen fysiek contact met het object. Het object waarvan de afstand moet worden gemeten, wordt het doelwit genoemd. In een nabijheidssensor wordt IR-licht of elektromagnetische straling gebruikt. Er zijn verschillende soorten naderingssensoren, zoals inductieve, capacitieve, ultrasone, enz. toepassingen: Object detectie, om snelheid te meten, rotatie identificatie, materiaal detectie, Achteruit parkeer sensor, object tellen.

• Gerelateerde post: LVDT: Lineaire Variabele Differentiële Transformator – Inductieve Sensoren

Ultrasone Sensor

Ultrasone sensoren worden gebruikt om afstand of reistijd te meten met behulp van ultrasone golven. Een bron wordt gebruikt om ultrasone golven uit te zenden. Nadat de golf het doel heeft geraakt, worden de golven weerkaatst en de detector verzamelt het signaal. De reistijd tussen de uitgezonden golf en de gereflecteerde golf wordt gemeten met behulp van de ultrasone sensor. Optische sensoren gebruiken twee verschillende elementen voor zender en ontvanger. Terwijl ultrasone sensor één enkel element voor zenden en ontvangen gebruikt.

Accelerometers & Gyroscoopsensor

Accelerometer is een soort sensor die wordt gebruikt om veranderingen in positie, snelheid en trilling te detecteren door beweging waar te nemen. Hij kan zowel analoog als digitaal zijn. Bij analoge versnellingsmeters wordt, afhankelijk van de versnelling die op de versnellingsmeter wordt toegepast, een continu analoog spanningssignaal geproduceerd.

Gyroscoopsensor om de oriëntatie met behulp van de zwaartekracht van de aarde waar te nemen en te bepalen, d.w.z. hij meet de hoeksnelheid. Het belangrijkste verschil tussen versnellingsmeters & Gyroscoopsensoren is dat de Gyroscoop de rotatie kan waarnemen waar versnellingsmeters dat niet kunnen. Met andere woorden, Gyroscope meet elke rotatie en niet beïnvloed door versnelling en Accelerometer kan geen onderscheid maken tussen rotatie en versnelling en niet in staat om te werken wanneer in het centrum van rotatie.

Druksensor

Druksensor werkt op de toepassing van ingangsspanning en drukwaarde. Hij produceert een analoge uitgangsspanning.

Hall Effect Sensor

De sensor die werkt volgens het principe van magnetisch effect wordt Hall Effect Sensor genoemd. Het magnetisch veld is de ingang en het elektrisch signaal is de uitgang. Een extern magnetisch veld wordt toegepast om de Hall-effectsensor te activeren. Alle magneten hebben twee belangrijke kenmerken, namelijk fluxdichtheid en polariteit. De magnetische fluxdichtheid is altijd aanwezig rond het voorwerp. Daarom zal de output van de Hall-effectsensor afhankelijk zijn van de fluxdichtheid.

Toepassingen: Een van de belangrijkste toepassingen van magnetische sensoren is in automobielsystemen voor de detectie van positie, afstand en snelheid. Bijvoorbeeld de hoekpositie van de krukas voor de afvuurhoek van de bougies, de positie van de autostoelen en autogordels voor air-bag controle of detectie van de wielsnelheid voor het anti-blokkeer remsysteem (ABS). Hall-effectsensoren worden gebruikt voor GPS-positiedetectie, snelheidsdetectie, om de motor te besturen.

Laadcel

Laadcel wordt gebruikt om gewicht te meten. De ingang is kracht of druk en de uitgang is elektrische spanningswaarde. Load cell meet het gewicht van het object door indirecte methode. Er zijn weinig types van load cells namelijk Beam load cell, Single point load cell en compressie load cell.

Beam load cell: Gebruikt in industriële toepassingen zoals machines, het wegen van tanks, medische apparatuur

Single Point load cell: Deze worden gebruikt voor toepassingen met een laag gewicht zoals afvalinzameling en machines

Compressie Load cell: Gebruikt voor hoge gewicht metende toepassingen zoals Medisch apparaat, om pomp te controleren.

Toepassingen van Analoge Sensoren

Om verborgen sporen, discontinuïteiten in metalen, composieten, plastieken, keramiek, en voor waterpeilopsporing op te sporen.

Digitale Sensoren

Wanneer de gegevens digitaal worden omgezet en overgebracht, wordt het genoemd als Digitale sensoren. Digitale sensoren zijn sensoren die discrete uitgangssignalen produceren. Discrete signalen zijn niet-continu met de tijd en kunnen worden weergegeven in “bits” voor seriële transmissie en in “bytes” voor parallelle transmissie. De meetgrootheid wordt in digitaal formaat weergegeven. Digitale uitgang kan de vorm hebben van logica 1 of logica 0 (AAN of UIT). Een digitale sensor bestaat uit een sensor, een kabel en een zender. Het gemeten signaal wordt omgezet in een digitaal signaal in de sensor zelf, zonder enige externe component. De kabel wordt gebruikt voor transmissie over lange afstanden.

Lichtsensor

Digitale LED of Opto-detector produceert een digitaal signaal om de snelheid van een draaiende as te meten. Een schijf is bevestigd aan de roterende as. De roterende as heeft transparante gleuven aan de omtrek. Wanneer de as met een bepaalde snelheid roteert, roteert de schijf ook mee. De sensor passeert elke gleuf op de as, wat een outputpuls oplevert als logica 1 of logica 0. De uitgang wordt op het LCD-scherm weergegeven nadat het door een teller/register is gegaan.

Digitale versnellingsmeter

Een digitale versnellingsmeter genereert een blokgolf met variabele frequentie. De methode voor het produceren van een blokgolf is pulsbreedtemodulatie (PWM). De output van PWM signaal, pulsbreedte is recht evenredig met versnellingswaarde.

Andere types van digitale sensoren zijn : Digitale Temperatuur Sensor, Encoders enz.

Toepassingen van digitale sensoren

1. Opsporing van lekken in gasleidingen en kabels met behulp van druksensor
2. Drukbewaking in banden
3. Monitoring luchtstroom
4. Meting niveau
5. Inhalatoren (medisch hulpmiddel)

Realtime toepassingen van sensoren

IR-sensortoepassingen:

stralingsthermometers: Het werkt toe te schrijven aan aanwezigheid van IR-sensor. De temperatuur van een voorwerp wordt gemeten met Stralingsthermometers

IR Imaging apparaten: IR-sensoren worden gebruikt om objecten af te beelden. Ze worden gebruikt in thermografiecamera’s, die worden gebruikt als niet-invasieve beeldvormingstechniek.

IR TV-afstandsbediening: Tegenwoordig worden thuis en in theaters op IR gebaseerde tv-afstandsbedieningen gebruikt. Zij gebruiken infrarood licht als bron voor mededeling. TV-afstandsbediening bestaat uit knoppen en PCB. PCB bestaat uit een elektrisch circuit dat wordt gebruikt om te detecteren of de knop die wordt ingedrukt. Zodra de knop is ingedrukt, wordt het signaal doorgegeven in de vorm van morsecode. Transistors worden gebruikt om het signaal te versterken. Tenslotte bereikt het de IR-LED. Het uiteinde van de printplaat wordt verbonden met de IR-LED. Een sensor wordt aan de ontvangende kant van de TV geplaatst. IR LED zal IR licht uitstralen en de sensor neemt dit waar.

In een auto – stuursensor toepassingen: In een voertuig zijn stuursensoren zeer cruciaal. Ze meten de draaihoek van het stuurwiel en verder helpen voor navigatie. Deze sensoren spelen een rol voor Electronic Command Steering en Electric Power Steering.

Inside Smart Phone- Sensor toepassingen: In de huidige wereld bezit iedere persoon een smart phone. De mobiele technologie is gebouwd met veel sensoren en automatiseringstechnologie. Verschillende soorten sensoren zoals Vingerafdruk, magnetometer, gyroscoop, versnellingsmeter, barometer, thermometer, nabijheidssensor, hartslagmeter, lichtsensoren en nog veel meer.

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