传感器和传感器介绍

在本教程中,我们将学习一点关于传感器和传感器,如何选择传感器,传感器和传感器的要求,传感器的分类是什么,模拟和数字传感器的少数示例。

我们生活在模拟世界,具有数字通信和控制机械对象的模拟世界。这是可能的,因为传感器和传感器等设备,这有助于我们将数据或信息从一个域转换为其他域。

介绍

测量是任何主要系统中的重要子系统,无论它可以是机械系统还是电子系统。测量系统由传感器,致动器,换能器和信号处理装置组成。这些元件和设备的使用不限于测量系统。

这些也用于执行特定任务的系统中,与现实世界进行通信。通信可以是读取来自开关的信号的状态或触发特定输出以点亮LED的东西。

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传感器和换能器定义

单词传感器和换能器广泛用于与测量系统相关联。传感器是产生与正在测量的数量有关的信号的元件。根据美国的仪器学会,“传感器是一种设备,可响应于测量的指定数量提供可用的输出。”这个词传感器来自原始含义“以感知”。

简单来说,传感器是检测物理刺激中的变化和事件的设备,并提供可以测量和/或记录的相应输出信号。这里,输出信号可以是任何可测量信号并且通常是电量。

传感器是在系统中执行输入功能的设备,因为它们“感知”的数量变化。传感器的最佳示例是汞温度计。这里测量的数量是热或温度。基于液态汞的膨胀和收缩,测量的温度转化为校准的玻璃管上的可读值。

执行器是与传感器相反的设备。传感器将物理事件转换为电信号,而致动器将电信号转换为物理事件。当在系统输入时使用传感器时,致动器用于在系统控制外部设备时执行系统中的输出功能。

换能器是将一种形式转换为另一种形式的能量的装置。通常,能量是信号的形式。换能器是一个术语,共同用于传感器和致动器。

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标准选择传感器

以下是选择传感器时被考虑的某些功能。

  1. 感应类型:感测的参数如温度或压力。
  2. 工作原理:传感器的操作原理。
  3. 能量消耗:传感器消耗的功率将在定义系统的总功率方面发挥重要作用。
  4. 准确性:传感器的准确性是选择传感器的关键因素。
  5. 环境条件:使用传感器的条件将是选择传感器的质量的因素。
  6. 成本:根据应用成本,可以使用低成本传感器或高成本传感器。
  7. 分辨率和范围:可以感测的最小值和测量限是重要的。
  8. 校准和重复性:随时间和能力在类似条件下更改值的值和能力重复测量。

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传感器或换能器的基本要求

传感器的基本要求是:

  1. 范围:它表示它可以变化的输入的限制。在温度测量的情况下,热电偶可以具有25-250 0℃的范围。
  2. 准确性:它是实际测量和真实值之间的精确度。准确性表示为全距离输出的百分比。
  3. 灵敏度:灵敏度是输入物理信号和输出电信号之间的关系。它是传感器输出的变化与单位变化的输入值,导致输出变化。
  4. 稳定:传感器在一段时间内产生相同的输出的能力。
  5. 可重复性:传感器能够为具有相同输入值的不同应用程序产生相同的输出。
  6. 响应时间:它是输入中逐步变化的输出变化的速度。
  7. 线性度:它是根据非线性百分比规定的。非线性是从理想测量曲线偏离实际测量曲线的指示。
  8. 坚固性:当在极端操作条件下使用传感器时,它是耐久性的衡量标准。
  9. 滞后:滞后被定义为传感器指定范围内的任何可测量值的输出的最大差异,当第一点的增加时,然后减少输入参数。滞后是换能器在在相反的操作方向上使用时不能忠实地重复其功能的特征。

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传感器分类

分类传感器的方案可以从非常简单到非常复杂的范围。被感测的刺激是该分类中的一个重要因素。

一些刺激是

  1. 声学:波,光谱和波速。
  2. 电的:当前,充电,潜力,电场,介电常数和电导率。
  3. 磁的:磁场,磁通量和渗透率。
  4. 热的:温度,比热和导热率。
  5. 机械的:位置,加速度,力,压力,应力,应变,质量,密度,动量,扭矩,形状,取向,粗糙度,刚度,依从性,结晶度和结构。
  6. 光学的:波,波速,折射率,反射率,吸收和发射率。

传感器的转换现象也是传感器分类的重要因素。一些转换现象是磁电,热电和光电。

基于传感器的应用,它们的分类可以如下制作。

I.位移,位置和接近传感器

  1. 电阻元件或电位计
  2. 电容元素
  3. 应变测量的元素
  4. 电感近距离传感器
  5. 涡流近距离传感器
  6. 差动变压器
  7. 光学编码器
  8. 霍尔效应传感器
  9. 气动传感器
  10. 接近开关
  11. 旋转编码器

II。温度传感器

  1. 热敏电阻
  2. 热电偶
  3. 双金属条带
  4. 电阻温度探测器
  5. 恒温器

III。光传感器

  1. 照片二极管
  2. PhotoLro ansistor
  3. 轻依赖电阻

IV。速度和运动

  1. 热电传感器
  2. 短发电树
  3. 增量编码器

V.流体压力

  1. 隔膜压力表
  2. 触觉传感器
  3. 压电传感器
  4. 胶囊,波纹管,压力管

VI。液体流动和水平

  1. 涡轮仪表
  2. 孔板和文丘里管

vii。IR传感器

  1. 红外发射器和接收器对

VIII。力量

  1. 应变仪
  2. 称重传感器

ix。触摸传感器

  1. 电阻触摸传感器
  2. 电容式触摸传感器

X.紫外线传感器

  1. 紫外线探测器
  2. 照片稳定性传感器
  3. UV照片管
  4. 杀菌紫外探测器

所有传感器都可以根据电源或信号要求分为两种类型。它们是活跃的传感器和被动传感器。

为了操作活动传感器,需要来自外部源的电源信号。该信号被称为激励信号,并且基于该激励信号传感器产生输出。应变仪是有源传感器的一个例子。它是一种压敏电阻桥网络,并不自行产生输出电信号。可以通过将其与网络的电阻相关来测量施加的力量。通过通过电流通过它可以测量电阻。电流充当激励信号。

相反,被动传感器响应输入刺激而直接产生输出电信号。无源传感器所需的所有功率都是从测量获得的。热电偶是无源传感器。

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常用的传感器和换能器

用于不同刺激的一些最常用的传感器和换能器(要测量的数量)是

  1. 对于感测光,输入装置或传感器是光电二极管,光晶体管,光相关电阻和太阳能电池。输出设备或执行器是LED,显示器,灯具和光纤。
  2. 为了感测温度,传感器是热敏电阻,热电偶,电阻温度探测器和恒温器。执行器是加热器。
  3. 对于感测位置,输入装置是电位器,接近传感器和差压变压器。输出设备是电机和面板计。
  4. 为了传感压力,传感器是应变计和称重传感器。执行器是升降机和千斤顶和电磁振动。
  5. 对于传感声音,输入设备是麦克风,输出设备是扬声器和蜂鸣器。
  6. 为了传感速度,使用的传感器是ToChenerator和多普勒效应传感器。执行器是电机和制动器。

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使用传感器的简单系统

公共寻址系统是使用传感器和执行器的系统的示例。

1.公共发言权系统

它由麦克风,放大器和扬声器组成。具有输入功能的传感器或设备是麦克风。它感应声音信号并将它们转换为电信号。放大器接收这些电信号并放大它们的强度。

执行器或输出功能的装置是扬声器。它从放大器接收放大的电信号,并将它们转换回声音信号但具有更多的范围。

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模拟传感器

模拟传感器在一系列值上产生连续变化的输出信号。通常,输出信号是电压,并且该输出信号与测量值成比例。测量的速度,温度,压力,菌株等的数量都是连续的,因此它们是类似物量。

用于测量光强度的硫化镉细胞(CDS细胞)是模拟传感器。CDS细胞的电阻根据入射的光的强度而变化。当连接到分压器网络时,可以通过不同的输出电压观察电阻的变化。在该电路中,输出可以从0V至5 V之间的任何位置变化。

2.模拟信号

热电偶或温度计是模拟传感器。以下设置用于使用热电偶测量容器中液体的温度。

3.热电偶传感器

上述设置的输出信号可以如下描绘:

4.热电偶输出

模拟传感器的输出趋于随着时间的推移平稳和连续地改变。因此,采用模拟传感器的电路的响应时间和准确性较慢,较小。为了在基于微控制器的系统中使用这些信号,可以使用模数转换器。

模拟传感器通常需要外部电源和某种形式的放大以产生适当的输出信号。运算放大器在提供放大和过滤方面非常有用。

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数字传感器

数字传感器产生离散数字信号。数字传感器的输出只有两个状态,即'开'和'关闭'。ON是逻辑1和OFF是逻辑0.按钮开关是数字传感器的最佳示例。在这种情况下,交换机只有两种可能的状态:当推动时,它是打开的,或者在释放或未推动时关闭。

以下设置使用光传感器来测量速度并产生数字信号。

5.数字传感器示例

在上述设置中,旋转盘连接到电动机的轴并且具有透明槽的数量。光传感器捕获光的存在或不存在,并相应地将逻辑1或逻辑0信号发送到计数器。计数器显示光盘的速度。通过增加光盘上的透明槽可以提高精度,因为它允许在相同的时间内达到更多计数。

通常,与模拟传感器相比,数字传感器的精度高。准确性取决于用于表示测量的比特数。比特数越高,准确性越大。

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