Mitä anturityypit ja niiden sovellukset ovat

Mitä anturityypit ja niiden sovellukset ovat

On olemassa erilaisia sähköiset ja elektroniset komponentit käytetään rakentamaan piirejä ja projekteja insinööriopiskelijoille. Komponentit ovat aktiivisia ja passiivisia komponentteja, antureita, antureita, lähettimiä, vastaanottimia, moduuleja (WiFi, Bluetooth, GSM, RFID, GPS) ja niin edelleen. Yleensä transduktioprosessi käsittää yhden energiamuodon muuntamisen toiseen muotoon. Tämä prosessi sisältää pääasiassa anturielementin, jolla havaitaan syöttöenergia ja muunnetaan se sitten toiseen muotoon transduktioelementillä. Measurand kertoo sen ominaisuuden, määrän tai tilan, jonka anturi näyttää kääntyvän sähkötehoksi. Tässä artikkelissa käsitellään anturia, anturityyppejä ja anturin sovelluksia.



Mitä anturit / muuntimet ovat?

Muunnin on sähkölaite, jota käytetään yhden energiamuodon muuntamiseen toiseen muotoon. Yleensä nämä laitteet käsittelevät erityyppisiä energioita, kuten mekaanisia, sähköenergiaa , valoenergia, kemiallinen energia, lämpöenergia, akustinen energia, sähkömagneettinen energia ja niin edelleen.


Anturi

Anturi





Harkitse esimerkiksi mikrofonia, jota käytämme päivittäisessä elämässä puhelimissa, matkapuhelimissa, joka muuntaa äänen sähköisiksi signaaleiksi ja vahvistaa sen sitten suositellulle alueelle. Sitten muuttaa sähköiset signaalit äänisignaaleiksi kaiuttimen o / p: ssä. Nykyään loistelamppuja käytetään valaistukseen, jotka muuttavat sähköenergian valoenergiaksi.

Paras anturi esimerkkejä ovat kaiuttimet, mikrofonit, sijainti, lämpömittarit, antenni ja paineanturi. Samoin käytössä on erilaisia ​​antureita sähköiset ja elektroniset projektit .



Anturiantyyppien ehdot

Joitakin olosuhteita, joita käytetään pääasiassa antureiden arvioimiseksi, käsitellään jäljempänä.

Dynaaminen alue

Anturin dynaaminen alue on suhde suuren amplitudin signaalin ja pienimmän amplitudin signaalin välillä, jotta anturi pystyy tehokkaasti kääntämään. Kun antureilla on suuri dynaaminen alue, ne ovat tarkempia ja herkempiä.


Toistettavuus

Toistettavuus on anturin kyky tuottaa yhtä suuri lähtö, kun sitä stimuloidaan samanlaisen tulon kautta.

Melu

Anturin lähtö lisää jonkin verran satunnaista kohinaa. Sähkötyyppisissä antureissa tämän aiheuttama melu voi olla sähköistä johtuen piireissä olevien varausten lämpövaikutuksesta. Pieni signaali voi vahingoittaa melua enemmän kuin suuret signaalit.

Hystereesi

Tässä ominaisuudessa muuntimen lähtö ei riipu pelkästään sen nykyisestä tulosta, vaan se riippuu myös sen aikaisemmasta syötteestä. Esimerkiksi toimilaite käyttää vaihteistoa, jolla on jonkin verran reaktiota, kun toimilaitteen liikesuunta kääntyy, tällöin on kuollut vyöhyke, ennen kuin toimilaitteen ulostulo kaatuu leikkaamalla hammaspyörän hampaita.

Anturiantyypit ja niiden sovellukset

Muunnintyyppejä on erilaisia, kuten paineanturi, pietsosähköinen anturi, ultraäänianturi, lämpötilamuunnin ja niin edelleen. Keskustelkaamme erityyppisten antureiden käytöstä käytännön sovelluksissa.

Jotkut anturityypit, kuten aktiiviset anturit ja passiiviset anturit, perustuvat siihen, tarvitaanko virtalähdettä vai ei.

Anturin tyypit

Anturin tyypit

Aktiivinen anturi ei vaadi virtalähdettä toimintaansa varten. Nämä anturit toimivat energian muuntamisen periaatteen mukaisesti. Ne tuottavat sähköisen signaalin, joka on verrannollinen i / p: hen. Paras esimerkki tästä anturista on termoelementti. Passiivinen anturi vaatii ulkoista virtalähdettä toimintaansa varten. Ne tuottavat o / p: n kapasitanssin, vastuksen muodossa. Sitten se on muunnettava vastaavaksi jännite- tai virtasignaaliksi. Paras passiivisen anturin esimerkki on valokenno.

Ultraäänianturi

Ultraäänianturin päätehtävä on muuntaa sähköiset signaalit ultraääniaaltoiksi. Tätä anturia voidaan kutsua myös kapasitiivisiksi tai pietsosähköisiksi muuntimiksi.

Ultraäänianturi

Ultraäänianturi

Ultraäänianturin käyttö

Tätä anturia voidaan käyttää äänen etäisyyden mittaamiseen heijastuksen perusteella. Tämä mittaus perustuu sopivaan menetelmään verrattuna suoriin menetelmiin, joissa käytetään erilaisia ​​mitta-asteikkoja. Alueet, joita on vaikea löytää, kuten painealueet, erittäin korkea lämpötila, etäisyyden mittaaminen ei ole yksinkertainen tehtävä perinteisillä menetelmillä. Joten tätä anturipohjaista mittausjärjestelmää voidaan käyttää tällaisella vyöhykkeellä.

Ehdotettu järjestelmä käyttää 8051 mikro-ohjainta , virtalähteet, ultraäänianturin moduuli, joka sisältää lähettimen ja vastaanottimen, käytetään LCD-näyttölohkoja, jotka on esitetty yllä olevassa lohkokaaviossa.

Jos löydetään jokin este tai jokin esine, joka havaitaan ultraäänianturilla, se lähettää aallot ja heijastuu takaisin esineestä ja anturi vastaanottaa nämä aallot. Aika kuluttaa anturi lähettämistä varten & aaltojen vastaanottaminen voidaan havaita ottamalla huomioon äänen nopeus. Sitten äänen nopeuden perusteella suoritetaan ennalta ohjelmoitu mikro-ohjain siten, että etäisyys mitataan ja näytetään LCD-näytöllä. Tässä näyttö on liitetty mikrokontrolleriin. Ultraäänianturi tuottaa 40 kHz: n taajuusaaltoja.

Lämpötila-anturi

Lämpötilamuunnin on sähkölaite, jota käytetään laitteen lämpötilan muuntamiseen toiseksi määräksi, kuten sähköenergiaksi tai paineeksi tai mekaaniseksi energiaksi, sitten määrä lähetetään ohjauslaite lämpötilan säätämiseen laitteen.

Lämpötila-anturin käyttö

Lämpötilamuunninta käytetään ilman lämpötilan mittaamiseen siten, että lämpötilan säätämiseen useita ohjausjärjestelmiä kuten ilmastointi, lämmitys, ilmanvaihto ja niin edelleen.

Arduino-pohjainen automaattinen puhaltimen nopeuden säädin lämpötilan ohjauskaavio

Arduino-pohjainen automaattinen puhaltimen nopeuden säädin lämpötilan ohjauskaavio

Tarkastellaan käytännön esimerkkiä lämpötilamuuttajasta, jota käytetään minkä tahansa laitteen lämpötilan säätämiseen perustuen tarpeeseen eri teollisiin sovelluksiin. Arduino-pohjainen automaattinen puhaltimen nopeuden säädin, joka säätelee lämpötilaa ja näyttää lämpötilamittarin LCD-näyttö .

Ehdotetussa järjestelmässä IC LM35 käytetään lämpötilan anturina. An Arduino-lauta käytetään ohjaamaan erilaisia ​​toimintoja, jotka sisältävät analogisesta digitaaliseen muuntamiseen ja LCD-näyttö, joka on kytketty yllä olevaan kuvaan.

Lämpötila voidaan vahvistaa käyttämällä asetuksia, kuten INC ja DEC korotusta ja laskua varten. Mitatun lämpötilan perusteella Arduino-kortin ohjelmalla generoidaan pulssinleveysmodulaatio o / p. Tämän tulos on tottunut ohjata DC-tuuletinta moottorin kuljettajan piirin kautta.

Pietsosähköinen anturi

Pietsosähköinen anturi on erityinen anturi, ja tämän anturin päätehtävänä on muuntaa mekaaninen energia sähköenergiaksi. Samalla tavalla sähköenergia voidaan muuntaa mekaaniseksi energiaksi.

Pietsosähköinen anturi

Pietsosähköinen anturi

Pietsosähköiset anturisovellukset

  • Tätä kaikuanturia käytetään pääasiassa havaitsemaan tikkurumpurin vaikutus sähköisiin rumpuihin. Ja sitä käytetään myös lihaksen liikkeen havaitsemiseen, joka voidaan nimetä kiihtyvyyskuvaksi.
  • Moottorin kuormitus voidaan määrittää laskemalla erilainen absoluuttinen paine, joka voidaan tehdä käyttämällä näitä muuntimia MAP-anturina polttoaineen ruiskutusjärjestelmissä.
  • Tätä anturia voidaan käyttää koputusanturina autojen moottorinhallintajärjestelmissä moottorin kolhiutumisen havaitsemiseksi.

Paineanturi

Paineanturi on erityinen anturi, joka muuttaa sähköisiin signaaleihin pakotettua painetta. Näitä antureita kutsutaan myös paineindikaattoreiksi, manometreiksi, pietsometreiksi, lähettimiksi ja paineanturit .

Paineanturin käyttö

Paineanturia käytetään mittaamaan tietyn määrän kuten kaasun tai nesteen paine muuttamalla paine sähköenergiaksi. Näiden muuntimien erilaiset tyypit, kuten vahvistettu jännitemuunnin, venymän mittarin peruspaineanturi, millivoltin (mv) paineanturi, 4 - 20 mA: n paineanturi ja paineanturi.

Paineanturin sovelluksiin sisältyy pääasiassa korkeuden, paineen, tason tai syvyyden tunnistaminen, virtauksen havaitseminen ja vuototestaus. Näitä antureita voidaan käyttää tuottamaan sähköä moottoriteillä tai moottoriteillä olevien katkaisijoiden alla, joissa ajoneuvojen voima voidaan muuntaa sähköenergiaksi.

Anturiantyyppien luokitus

Anturien luokittelemiseksi on olemassa erilaisia ​​menetelmiä, jotka sisältävät muuntimen toiminnan, mutta eivät rajoitu siihen, rakenteen muuten niiden toiminnan esiintymisen. Muunninten, kuten tulo- ja lähtöantureiden, luokittelu on erittäin helppoa, mutta niitä kohdellaan kuin yksinkertaisia ​​signaalimuuntimia. Tuloanturin päätehtävä on mitata määrät sähköstä sähköiseen.

Toisaalta o / p-anturit toimivat päinvastoin, koska niiden sähköiset ovat tulosignaaleja, kun taas ei-sähköiset ovat lähtösignaaleja, kuten siirtymä, voima, paine, vääntömomentti jne.
Anturit luokitellaan kolmeen tyyppiin niiden toimintaperiaatteen perusteella, kuten sähköiset, lämpö- ja mekaaniset. Anturien luokittelussa käytetään seuraavia kolmea menetelmää.

  • Fyysinen vaikutus
  • Fyysinen määrä
  • Energialähde
  • Transduktion periaate
  • Ensisijainen ja toissijainen anturi
  • Analoginen ja digitaalinen anturi
  • Anturit ja käänteiset anturit

Fyysinen vaikutus

Anturin ensimmäinen luokitus voidaan tehdä fyysisen vaikutuksen perusteella. Tämä on ensimmäinen anturin luokitus, joka riippuu fyysisestä vaikutuksesta, jota käytetään määrän muuttamiseksi fyysisestä sähköiseksi. Esimerkiksi kuparielementit muuttuvat vastuksen sisällä suhteessa lämpötilan muutokseen. Tässä ovat fysikaaliset vaikutukset, joita käytetään vastuksen, induktanssin, kapasitanssin, Hall-efektin ja pietsosähköisen vaikutuksen muutoksiin

Fyysinen määrä

Anturin toinen luokitus voidaan tehdä muuttuneen fyysisen määrän eli muuntimen lopullisen käytön perusteella. Esimerkiksi paineanturi on anturi, joka muuntaa paineen sähköiseksi signaaliksi. Anturien luokittelu fyysisen määrän mukaan sisältää seuraavat.

  • Virtausanturi kuten virtausmittari
  • Kiihtyvyysanturi kuten kiihtyvyysanturi
  • Lämpötila-anturi kuten termoelementti
  • Pinta-anturi kuten vääntömomenttiputki
  • Paineanturi, kuten Bourdon Gauge
  • Siirtymälähettimet, kuten lineaarinen vaihteleva muunnin (LVDT)
  • Force Transducer kuten dynamometri

Energialähde

Anturien luokittelu energialähteen perusteella voidaan tehdä kahdella tyypillä, jotka sisältävät seuraavat.

  • Aktiiviset anturit
  • Passiivianturit

Aktiiviset anturit

Tämän tyyppisissä muuntimissa syöttöenergiaa voidaan käyttää ohjaussignaalina samalla kun energiaa lähetetään virtalähteellä kohti suhteellista lähtöä.

Esimerkiksi aktiivisessa anturissa, kuten venymäliuskassa, kanta voidaan muuttaa resistanssiksi. Koska kiristetyn elementin energia on kuitenkin pienempi, energia lähtöä varten voidaan antaa ulkoisen virtalähteen kautta.

Passiivianturit

Tässä anturissa syöttöenergia voidaan muuntaa suoraan ulostuloksi. Esimerkiksi passiivinen anturi, kuten termoelementti, missä lämpöenergia voidaan absorboida tulosta, voidaan muuttaa jännitteeksi tai sähköiseksi signaaliksi.

Transduktion periaate

Anturin luokitus voidaan tehdä transduktioväliaineen perusteella. Tällöin väliaine voi olla kapasitiivinen, resistiivinen tai induktiivinen muunnosmenetelmän perusteella, joka miten tulomuuntaja muuttaa tulosignaalin vastukseksi, induktanssiksi ja vastaavasti kapasitanssiksi.

Ensisijainen ja toissijainen anturi

Ensisijainen anturi sisältää sähköiset ja mekaaniset laitteet. Mekaanisia laitteita kutsutaan myös ensisijaisiksi muuntimiksi, joita käytetään muuttamaan fyysinen i / p-määrä mekaaniseksi signaaliksi. Toisen anturin päätoimintoa käytetään muuttamaan signaali mekaanisesta sähköiseksi. O / p-signaalin suuruus riippuu pääasiassa i / p-mekaanisesta signaalista.

Esimerkki

Paras esimerkki ensisijaisesta ja toissijaisesta anturista on Bourdonin putki, koska putki toimii siten kuin ensisijainen anturi havaitsemaan voiman sekä muuttamalla sen sijoiksi sen avoimesta päästä. Avoimien päiden siirtyminen siirtää LVDT: n keskustaa. Keskiliike voi indusoida lähtöjännitteen, joka on suoraan suhteessa putken avoimen pään dislokaatioon.

Siksi molemmat transduktiotyypit tapahtuvat putkessa. Ensinnäkin voima voidaan muuttaa dislokaatioksi ja sen jälkeen se muutetaan jännitteeksi LVDT: n avulla. Bourdonin putki on pääanturi, kun taas LVDT on toissijainen anturi.

Analoginen ja digitaalinen anturi

Anturin luokitus voidaan tehdä niiden lähtösignaalien perusteella, joka on jatkuva muuten erillinen.

Analogisen anturin päätehtävä on muuttaa syötetyn määrän vakio-funktioksi. Parhaat analogisen anturin esimerkit ovat LVDT, termoelementti, venymäliuska ja termistori. Digitaalisia antureita käytetään muuttamaan tulon määrä digitaaliseksi signaaliksi, joka toimii pienellä tai suurella teholla.

Digitaalista anturia käytetään fyysisten määrien mittaamiseen tietojen lähettämiseksi kuten koodatut digitaaliset signaalit pikemminkin kuin jatkuvasti vaihtuvat jännitteet tai virrat. Digitaaliset anturityypit ovat akselianturit, digitaaliset resolverit, digitaaliset takometrit, Hall-efektianturit ja rajakytkimet

Anturit ja käänteiset anturit

Anturi - Laite, joka muuntaa ei-sähköisen määrän sähköiseksi suuruudeksi, tunnetaan anturina.

Käänteisanturi - Muunnin, joka muuntaa sähköisen määrän fyysiseksi suuruudeksi, tällainen muunnin tunnetaan käänteisanturina. Anturilla on suuri sähkötulo ja pieni ei-sähköinen lähtö.

Venymäliuskaanturi

Venymäliuskaanturin päätehtävä on muuntaa fyysiset suuruudet sähköisesti. Ne toimivat muuttamalla fysikaaliset suuruudet mekaaniseksi paineeksi komponentiksi, joka tunnetaan anturielementtinä, ja muuntavat sen jälkeen jännityksen sähköisesti venymämittarilla.

Venymäliuska

Venymäliuska

Anturielementin rakenne ja venymäliuska on suunniteltu optimaalisesti antamaan käsittelyä ja erittäin tarkkoja tuotteita. Nämä anturit luokitellaan yleensä niiden soveltamisen perusteella rakennus- tai maa- ja vesirakennustyyppeihin tai yleisiin tyyppeihin. Joitakin yleistyyppisiä antureita käytetään rakennus- tai maa- ja vesirakentamisen alalla. Venymäliuskamuuntimien tyypit ovat langan venymäliuska, kalvon kantomittari ja puolijohdekantamittari.

Induktiivinen anturi

Induktiivinen anturi toimii induktanssimuutosperiaatteella johtuen huomattavasta muunnoksesta mitattavan määrän sisällä. Esimerkiksi LVDT on tyypin induktiivinen anturi, jota käytetään mittaamaan siirtymiä kuten jännite-eroja kahden toissijaisen jännitteen välillä. Nämä jännitteet johtuvat induktiosta johtuen sekundäärikäämin sisällä tapahtuvasta vuon muutoksesta rautapalkin siirtymällä. Induktiivisen anturin tyypit ovat yksinkertainen induktanssi ja kahden kelan keskinäinen induktanssi.

Induktiivinen anturi

Induktiivinen anturi

Anturiantyyppien ominaisuudet

Anturin ominaisuudet on annettu alla, jotka määritetään tutkimalla anturin o / p-vastetta erilaisille i / p-signaaleille. Testiolosuhteet luovat mahdollisimman tarkat käyttöolosuhteet. Testituloksiin voidaan soveltaa laskennallisia ja vakiotilastomenetelmiä.

Anturin ominaisuuksilla on keskeinen rooli sopivan anturin valinnassa, erityisesti tietylle rakenteelle. Joten sen ominaisuuksien tunteminen on välttämätöntä sopivan valinnan kannalta. Anturin ominaisuudet luokitellaan siis kahteen tyyppiin, kuten staattinen ja dynaaminen.

  • Tarkkuus
  • Resoluutio
  • Herkkyys
  • Ajelehtia
  • Lineaarisuus
  • Vaatimustenmukaisuus
  • Span
  • Hystereesi
  • Vääristymä
  • Melu
  • Lineaarisuus
  • Herkkyys
  • Resoluutio
  • Kynnys
  • Span & Range
  • Tarkkuus
  • Vakaus
  • Ajelehtia
  • Toistettavuus
  • Reagointikykyä
  • Kynnys
  • Tulo- ja O / P-impedanssit

Staattiset ominaisuudet

Anturin staattiset ominaisuudet ovat joukko toimintakriteerejä, jotka tunnistetaan koko staattisen kalibroinnin ajan, mikä tarkoittaa mittausarvon selittämistä ylläpitämällä laskettuja suuria määriä olennaisesti, koska vakioarvot muuttuvat hyvin hitaasti.

Instrumenteille voidaan määritellä joukko kriteerejä laskemaan määrät, jotka muuttuvat vähitellen ajan myötä. Ominaisuuksiin sisältyy seuraava.

Dynaamiset ominaisuudet

Anturin dynaamiset ominaisuudet välittyvät sen suorituskykyyn, kun mitattu kapasiteetti on ajan funktio, joka muuttuu nopeasti ajan suhteen. Kun nämä ominaisuudet riippuvat anturin suorituskyvystä, mitattu määrä on periaatteessa vakaa.

Joten nämä ominaisuudet perustuvat dynaamisiin tuloihin, koska ne riippuvat omista parametreistään ja tulosignaalin luonteesta. Anturin dynaamiset ominaisuudet sisältävät seuraavat.

  • Uskollisuus
  • Vasteajanopeus
  • Kaistanleveys
  • Dynaaminen virhe

Yleensä anturin molemmat ominaisuudet, kuten staattinen ja dynaaminen, varmistavat sen suorituskyvyn ja määrittelevät kuinka tehokkaasti se voi tunnistaa ensisijaiset tulosignaalit ja hylätä tarpeettomat syötteet.

Anturiantyyppisovellukset

Anturityyppien sovelluksia käsitellään jäljempänä.

  • Anturityyppejä käytetään sähkömagneettisissa sovelluksissa, kuten antenneissa, magneettipatruunoissa, halli-antureissa, levyjen luku- ja kirjoituspäissä.
  • Anturityyppejä käytetään sähkömekaanisissa sovelluksissa, kuten kiihtyvyysanturit, LVDT, galvanometrit, paineanturit, kuormituskennot, MEMS, potentiometrit, ilmavirta-anturit, lineaariset ja pyörivät moottorit.
  • Anturityyppejä käytetään sähkökemiallisissa sovelluksissa, kuten happianturit, vetyanturit, pH-mittarit,
  • Anturityyppejä käytetään elektroakustisissa sovelluksissa, kuten kaiuttimet, pietsosähköiset kiteet, mikrofonit, ultraäänilähettimet, kaikuluotaimet jne.
  • Anturityyppejä käytetään valosähköisissä sovelluksissa, kuten LED, valodiodit, laserdiodit, valokennot, LDR: t, loisteputket, hehkulamput ja valotransistorit
  • Anturityyppejä käytetään lämpösähköisissä sovelluksissa, kuten termistoreissa, termoelementeissä, vastuslämpötilailmaisimissa (RTD)
  • Anturityyppejä käytetään radioakustisissa sovelluksissa, kuten Geiger-Muller Tube, radiolähettimet ja vastaanottimet

Näin ollen kyse on kaikesta erityyppiset anturit käytetään useissa sähkö- ja elektroniikkaprojektit . Oletko kiehtonuthankkeiden toteuttaminen antureilla? Anna sitten ehdotuksesi kommentoimalla alla olevassa kommenttiosassa. Tässä on kysymys sinulle, mikä on anturin päätehtävä?