Vad är en sensor? Olika typer av sensorer med tillämpningar

Olika typer av sensorer med tillämpningar

Introduktion till sensorer

Världen är full av sensorer. I vårt dagliga liv stöter vi på automatisering i alla aktiviteter. Automatisering omfattar t.ex. att tända lampor och fläktar med hjälp av mobiltelefoner, styra TV:n med hjälp av mobilappar, justera rumstemperaturen, rökdetektorer osv. Allt detta görs med hjälp av sensorer. Numera har alla produkter som är baserade på inbyggda system inbyggda sensorer.

Det finns många tillämpningar som mobilstyrd övervakningskamera, appar för väderövervakning och väderprognoser osv. Sensorer spelar en mycket viktig roll för övervakning och upptäckt inom hälso- och sjukvården. Därför måste vi, innan vi bygger en applikation som använder en sensor, förstå vad exakt en sensor gör och hur många typer av sensorer som finns tillgängliga.

Vad är en sensor?

En sensor definieras som en enhet eller en modul som hjälper till att detektera förändringar i en fysisk kvantitet, t.ex. tryck, kraft eller elektrisk kvantitet, t.ex. ström eller någon annan form av energi. Efter att ha observerat förändringarna skickar sensorn den upptäckta insatsen till en mikrokontroller eller mikroprocessor.

Enligt producerar en sensor en avläsbar utsignal, som kan vara antingen optisk, elektrisk eller någon form av signal som motsvarar förändringen i insatssignalen. I alla mätsystem spelar sensorer en viktig roll. I själva verket är sensorerna det första elementet i mätsystemets blockdiagram som kommer i direkt kontakt med variablerna för att producera en giltig utgångssignal. Nu vet du vad en sensor egentligen betyder, låt oss lära känna några typer av sensorer och deras tillämpningar enligt följande.

Klassificering av sensorer

1. Aktiva och passiva sensorer
3. Analoga och digitala sensorer

Aktiva sensorer:

Aktiva sensorer är den typ av sensorer som producerar en utmatningssignal med hjälp av extern excitationstillförsel. Sensorns egna fysiska egenskaper varierar med avseende på den applicerade externa effekten. Därför kallas den också för självgenererande sensorer.

Exempel:

Passiva sensorer:

Passiva sensorer är den typ av sensorer som producerar en utsignal utan hjälp av extern excitering. De behöver ingen extra stimulans eller spänning.

Exempel: Exempel: Termokoppling, som genererar ett spänningsvärde som motsvarar den värme som tillförs. 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-sensor (infraröd sensor)

När vi tittar på det elektromagnetiska spektrumet är det infraröda området uppdelat i tre områden: nära infrarött, mitt infrarött och långt infrarött. Det infraröda spektrumet har ett högre frekvensområde än mikrovågor och lägre frekvens än synligt ljus. En infraröd sensor används för att avge och detektera infraröd strålning. Med hjälp av denna princip kan IR-sensorn användas som hinderdetektor. Det finns två typer av IR-sensorer: aktiva och passiva IR-sensorer.

Passiva IR-sensorer: När sensorn inte använder någon IR-källa för att upptäcka den utsända energin från hindren fungerar den som en passiv IR-sensor. Exempel som termoelement, pyroelektrisk detektor och bolometrar hör till passiva sensorer.

Aktiv IR-sensor: När det finns två komponenter som fungerar som IR-källa och IR-detektor kallas det aktiv sensor. LED eller laserdiod fungerar som IR-källa. Fotodiod eller fototransistorer fungerar som IR-detektor.

Relaterat inlägg: PIR – Infraröd rörelsedetektor Kretsschema, funktion & Användningsområden

Temperatur & Termokoppelsensorer

Som diskuterats producerar analoga sensorer signaler som kontinuerligt varierar med tiden. Utgångsvärdet från sensorn kommer att vara mycket litet i storleksordningen mikrovolt eller millivolt. På grund av detta krävs signalkonditioneringskretsar för förstärkning. Analog till digital (ADC) omvandlare används för att omvandla den analoga signalen till ett digitalt värde.

Temperaturgivare känner av temperaturen och mäter temperaturförändringarna. Andra typer av temperatursensorer är termoelement, termistorer, resistiva temperatursensorer (RTD) och temperatursensor-ICs (LM35) etc.

• Relaterat inlägg:

  & Töjningsmätare

Närhetssensor

Närhetssensor är en typ av beröringsfri sensor som används för att detektera objekt. Den har ingen fysisk kontakt med objektet. Objektet vars avstånd ska mätas kallas mål. Ett IR-ljus eller elektromagnetisk strålning används i en närhetssensor. Det finns olika typer av närhetssensorer, t.ex. induktiva, kapacitiva och ultraljudsapplikationer: Det är möjligt att använda den i följande situationer: Objektdetektering, mätning av hastighet, identifiering av rotationer, materialdetektering, sensorer för backparkering, räkning av objekt.

• Relaterat inlägg: ”Det finns en ny typ av närhetssensor som kan användas för att mäta hastighet: LVDT: Linear Variable Differential Transformer – Induktiva sensorer

Ultrasonsensor

Ultrasonsensorer används för att mäta avstånd eller restid med hjälp av ultraljudsvågor. En källa används för att sända ut ultraljudsvågor. När vågen träffar målet reflekteras vågorna och detektorn samlar in signalen. Restiden mellan den utsända vågen och den reflekterade vågen mäts med hjälp av ultraljudssensor. Optiska sensorer använder två olika element för sändare och mottagare. Medan ultraljudssensor använder ett enda element för sändning och mottagning.

Accelerometrar & Gyroskopsensor

Accelerometer är en typ av sensor som används för att detektera förändringar i position, hastighet och vibrationer genom att känna av rörelse. Den kan vara av antingen analog eller digital typ. I en analog accelerometer produceras en kontinuerlig analog spänningssignal beroende på volymen av den acceleration som tillämpas på accelerometern.

Gyroskopsensor för att känna av och bestämma orienteringen med hjälp av jordens gravitation, dvs. den mäter vinkelhastigheten. Den största skillnaden mellan accelerometrar & Gyroskopsensorer är att gyroskopet kan känna av rotationen där accelerometern inte kan göra det. Med andra ord mäter gyroskopet vilken rotation som helst och påverkas inte av acceleration och accelerometer kan inte skilja rotation från acceleration och kan inte fungera när man befinner sig i centrum av rotationen.

Tryckssensor

Tryckssensorn fungerar på tillämpningen av ingångsspänning och tryckvärde. Den producerar en analog utgångsspänning.

Hall Effect Sensor

Den sensor som fungerar enligt principen om magnetisk effekt kallas Hall Effect sensor. Magnetfältet är ingången och den elektriska signalen är utgången. Ett externt magnetfält appliceras för att aktivera Hall Effect-sensorn. Alla magneter har två viktiga egenskaper, nämligen flödestäthet och polaritet. Den magnetiska flödestätheten är alltid närvarande runt föremålet. Därför kommer Hall Effect-sensorns utgång att vara en funktion av flödestätheten.

Användningsområden: En av de viktigaste användningsområdena för magnetiska sensorer är i fordonssystem för att mäta position, avstånd och hastighet. Till exempel vevaxelns vinkelposition för tändstiftens tändvinkel, bilsätenas och säkerhetsbältets position för styrning av krockkuddar eller hjulens hastighetsmätning för antiblockeringssystemet (ABS). Hall Effect-sensorer används för GPS-positionsdetektering, hastighetsdetektering och för att styra motorn.

Lastcell

Lastcell används för att mäta vikt. Ingången är kraft eller tryck och utgången är ett elektriskt spänningsvärde. Lastcell mäter föremålets vikt med indirekt metod. Det finns några få typer av lastceller nämligen balklastcell, enkelpunktslastcell och kompressionslastcell.

Balklastcell: Används i industriella tillämpningar som maskiner, tankvägning, medicinsk utrustning

Singelpunktsbelastningscell: Denna typ av belastningscell används i industriella tillämpningar som maskiner, tankvägning och medicinsk utrustning: Dessa används för tillämpningar för mätning av låg vikt som avfallsinsamling och maskiner

Compression Load cell: Dessa används för mätning av låg vikt som t.ex:

Användningar av analoga sensorer

För att upptäcka dolda spår, diskontinuiteter i metaller, kompositer, plast, keramik och för vattennivådetektering.

Digitala sensorer

När data omvandlas och överförs digitalt kallas det för digitala sensorer. Digitala sensorer är de som producerar diskreta utsignaler. Diskreta signaler är icke-kontinuerliga med tiden och kan representeras i ”bitar” för seriell överföring och i ”bytes” för parallell överföring. Mätstorleken representeras i digitalt format. Digital utgång kan vara i form av logisk 1 eller logisk 0 (ON eller OFF). En digital givare består av en givare, en kabel och en sändare. Den uppmätta signalen omvandlas till en digital signal i själva sensorn utan någon extern komponent. Kabeln används för långdistansöverföring.

Ljussensor

Digital lysdiod eller opto-detektor används för att producera en digital signal för att mäta hastigheten på en roterande axel . En skiva är fäst vid den roterande axeln. Den roterande axeln har genomskinliga slitsar på sin omkrets. När axeln roterar med en viss hastighet roterar även skivan med den. Sensorn passerar genom varje slits på axeln, vilket ger en utgångspuls som antingen är logisk 1 eller logisk 0. Utgången visas på LCD-skärmen efter att ha passerat genom räknare/register.

Digital accelerometer

En digital accelerometer genererar fyrkantsvågsutgång med variabel frekvens. Metoden för att producera fyrkantsvåg är pulsbreddsmodulering (PWM). Utgången från PWM-signalen, pulsbredden är direkt proportionell mot accelerationsvärdet.

Andra typer av digitala sensorer är : Andra typer av digitala sensorer är digitala temperatursensorer, givare etc.

Användningsområden för digitala sensorer

1. Detektering av läckor i gasledningar och kablar med hjälp av trycksensor
2. Tryckövervakning i däck
3. Övervakning av luftflöde
4. Mätning av nivå
5. Inhalatorer (medicinteknisk utrustning)

Egnatidstillämpningar för sensorer

Applikationer för IR-sensorer:

Straaltermometrar: Den fungerar på grund av att det finns en IR-sensor. Ett objekts temperatur mäts med strålningstermometrar

IR-bildåtergivningsapparater: IR-sensorer används för att avbilda objekt. De används i termografikameror, som används som icke-invasiv avbildningsteknik.

IR-TV-fjärrkontroll: I dag används IR-baserade TV-fjärrkontroller i hemmet och på teatrar. De använder infrarött ljus som kommunikationskälla. TV-fjärrkontrollen består av knappar och PCB. Kretskortet består av en elektrisk krets som används för att känna av eller upptäcka den knapp som trycks in. När knappen trycks ned sänds signalen i form av morsekod. Transistorer används för att förstärka signalen. Slutligen når den IR-lysdioden. Kretskortets ände kommer att anslutas till IR-lysdioden. En sensor placeras i TV:ns mottagande ände. IR LED kommer att sända ut IR-ljus och sensorn känner av det.

Inuti en bil – tillämpningar för styrsensorer: I ett fordon är styrsensorer mycket viktiga. De mäter rattens rotationsvinkel och hjälper till med navigeringen. Dessa sensorer spelar en roll för elektronisk styrning och elektrisk servostyrning.

Inuti en smarttelefon – Sensortillämpningar: I dagens värld har alla människor en smart telefon. Mobiltekniken är byggd med massor av sensorer och automatiseringsteknik. Olika typer av sensorer som fingeravtryck, magnetometer, gyroskop, accelerometer, barometer, termometer, närhetssensor, pulsmätare, ljussensorer och många fler.

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