Anturit ovat laitteita, joita käytetään havaitsemaan tai havaitsemaan erityyppiset fyysiset määrät ympäristöstä. Tulo voi olla valo, lämpö, liike, kosteus, paine, tärinä jne.… Tuotettu lähtö on yleensä sähköinen signaali, joka on verrannollinen sovellettuun tuloon. Tätä lähtöä käytetään tulon kalibrointiin tai lähtösignaali lähetetään verkon kautta jatkokäsittelyä varten. Mitattavan tulon perusteella on olemassa erityyppisiä antureita. Elohopea lämpömittari toimii a lämpösensori , autojen happisensori havaitsee happea, valokuva-anturi havaitsee näkyvän valon. Tässä artikkelissa kuvataan pietsosähköinen anturi . Katso linkistä lisätietoja pietsosähköinen vaikutus .

Määritelmä pietsosähköinen anturi

Anturi, joka toimii pietsosähkö tunnetaan pietsosähköisenä anturina. Missä pietsosähkö on ilmiö, jossa sähköä syntyy jos materiaaliin kohdistuu mekaanista rasitusta. Kaikilla materiaaleilla ei ole pietsosähköisiä ominaisuuksia.

Pietsosähköinen anturi

Pietsosähköisiä materiaaleja on erilaisia. Esimerkkejä pietsosähköiset materiaalit ovat luonnollisesti saatavilla olevia yksikiteisiä kvartseja, luita jne. ... Keinotekoisesti valmistettuja, kuten PZT-keraamisia jne.

Pietsosähköisen anturin toiminta

Pietsosähköisen anturin yleisesti mitatut fyysiset suuruudet ovat Kiihtyvyys ja Paine. Sekä paine- että kiihtyvyysanturit toimivat samalla pietsosähkön periaatteella, mutta suurin ero niiden välillä on tapa, jolla voima kohdistetaan niiden anturielementtiin.

Paineanturissa ohut kalvo asetetaan massiiviselle alustalle kohdistetun voiman siirtämiseksi pietsosähköinen elementti . Kun painetta kohdistetaan tähän ohutkalvoon, pietsosähköinen materiaali latautuu ja alkaa tuottaa sähköisiä jännitteitä. Tuotettu jännite on verrannollinen käytetyn paineen määrään.

Sisään kiihtyvyysanturit , seisminen massa kiinnitetään kide-elementtiin kohdistetun voiman siirtämiseksi pietsosähköisiin materiaaleihin. Kun liikettä käytetään, seisminen massakuorma on pietsosähköinen materiaali Newtonin toinen laki liikkeen. Pietsosähköinen materiaali tuottaa varauksen, jota käytetään liikkeen kalibrointiin.

Kiihtyvyyden kompensointielementtiä käytetään a: n kanssa paineanturi koska nämä anturit voivat ottaa vastaan ei-toivotut tärinät ja näyttää vääriä lukemia.

Pietsosähköinen anturipiiri

Pietsosähköisen anturin sisäinen piiri on annettu yllä. Vastus Ri on sisäinen vastus tai eristimen vastus. Induktanssi johtuu anturi . Kapasitanssi Ce on kääntäen verrannollinen anturimateriaalin elastisuuteen. Anturin oikeaan reagointiin kuormituksen ja vuotovastuksen on oltava riittävän suuret matalien taajuuksien säilyttämiseksi. Anturia voidaan kutsua paineeksi anturi sähköisessä signaalissa. Anturit tunnetaan myös ensisijaisina antureina.

Pietsosähköinen anturi

Pietsosähköisten anturien tekniset tiedot

Jotkut pietsosähköisten antureiden perusominaisuuksista ovat

- Mittausalue: Tähän alueeseen sovelletaan mittausrajoja.

- Herkkyys S: Lähtösignaalin ∆y muutoksen suhde muutokseen causedx johtaneeseen signaaliin.
  S = ∆y / ∆x.
- Luotettavuus: Tämä antaa tunnistimille kyvyn pitää ominaispiirteet tietyissä rajoissa asetetuissa käyttöolosuhteissa.

Näiden lisäksi jotkut pietsosähköisten antureiden spesifikaatiot ovat reaktiokynnys, virheet, ilmaisuaika jne.

Nämä anturit sisältävät impedanssiarvona ≤500Ω.
Nämä anturit toimivat yleensä lämpötila-alueella noin -20 ° C - + 60 ° C.
Nämä anturit on pidettävä lämpötilassa välillä -30 ° C - + 70 ° C, jotta estetään niiden hajoaminen.
Näillä antureilla on hyvin vähän virtaa Juotos lämpötila.
Pietsosähköisen anturin venytysherkkyys on 5 V / µƐ.
Suuren joustavuuden ansiosta kvartsi on edullisin materiaali pietsosähköisenä anturina.

Pietsosähköinen anturi Arduinoa käyttämällä

Koska meidän on tiedettävä, mikä pietsosähköinen anturi on, katsotaanpa tämän anturin yksinkertaista käyttöä Arduinolla. Tässä yritämme vaihtaa LED: n, kun paineanturi havaitsee tarpeeksi voimaa.

Laitteisto vaaditaan

Arduino-lauta .
Pietsosähköinen paineanturi.
LED
1 MΩ vastus.

Piirikaavio:

Tässä punaisella johtimella merkitty anturin positiivinen johto on kytketty Arduino-kortin A0-analogiatappiin, kun taas mustalla johtimella merkitty negatiivinen johto on kytketty maahan.
1 MΩ: n vastus on kytketty rinnakkain pietsoelementin kanssa pietsosähköisen elementin tuottaman jännitteen ja virran rajoittamiseksi ja analogisen tulon suojaamiseksi ei-toivotuilta tärinöiltä.
LED-anodi on kytketty Arduinon digitaaliseen tapiin D13 ja katodi maahan.

Piirin kaavio

Työskentely

Kynnysarvo 100 asetetaan piirille siten, että anturia ei aktivoida kynnystä pienemmille tärinöille. Tällä tavoin voimme poistaa ei-toivotut pienet värähtelyt. Kun anturielementin tuottama lähtöjännite on suurempi kuin kynnysarvo, LED muuttaa tilaansa, ts. Jos se on KORKEA-tilassa, se menee LOW-tilaan. Jos arvo on kynnystä pienempi, LED ei muuta tilaa ja pysyy edellisessä tilassa.

Koodi

vakio int ledPin = 13 // LED kytketty digitaaliseen nastaan 13
vakio int Anturi = A0 // Anturin liitäntä analogiseen tapiin A0
vakio int kynnys = 100 // Kynnysarvo on 100
int sensorReading = 0 // muuttuja anturin tapista luetun arvon tallentamiseksi
int ledState = MATALA // muuttuja, jota käytetään viimeisen LED-tilan tallentamiseen, valon vaihtamiseen

mitätön asennus ()
{
pinMode (ledPin, OUTPUT) // julistaa ledPin OUTPUT-tilaksi
}

void loop ()
{
// lue anturi ja tallenna se muuttuvaan anturiin
sensorReading = analoginen lukema (anturi)

// jos anturin lukema on suurempi kuin kynnys:
if (sensorReading> = kynnys)
{
// vaihtaa ledPinin tilan:
ledState =! ledState
// päivitä LED-tappi:
digitalWrite (ledPin, ledState)
delay (10000) // viive
}
muu
{
digitalWrite (ledPin, ledState) // LED: n alkutila eli LOW.
}
}

Pietsosähköisten anturien sovellukset

- Pietsosähköisiä antureita käytetään iskutunnistus .

- Aktiivisia pietsosähköisiä antureita käytetään paksuusmittariin, virtausanturiin.

- Passiivisia pietsosähköisiä antureita ovat mikrofonit, kiihtyvyysanturi, musiikkimikit jne.

- Pietsosähköisiä antureita käytetään myös ultraäänikuvantamiseen.
- Näitä antureita käytetään optiikkamittauksiin, mikroliikkumittauksiin, sähköakustiikkaan jne.

Näin ollen kyse on siitä, mikä on a pietsosähköinen anturi , ominaisuudet, tekniset tiedot ja myös anturin yksinkertaiset liitännät Arduino-kortin avulla. Nämä helppokäyttöiset anturit löytävät paikan eri sovelluksissa. Kuinka olet käyttänyt näitä antureita projektissasi? Mikä oli suurin haaste, jonka olet kohdannut käyttäessäsi näitä antureita?