Jenis sensor yang berbeza dan berfungsi

Era automasi telah bermula. Sebilangan besar perkara yang kita gunakan sekarang boleh dibuat secara automatik. Untuk merancang peranti automatik terlebih dahulu kita perlu mengetahui tentang sensor, ini adalah modul / peranti yang sangat membantu dalam membuat sesuatu tanpa campur tangan manusia. Malah telefon bimbit atau telefon pintar yang kita gunakan setiap hari akan mempunyai beberapa sensor seperti sensor ruang, sensor jarak, akselerometer, layar sentuh, mikrofon dan lain-lain. Sensor ini bertindak sebagai mata, telinga, hidung mana-mana peralatan elektrik yang merasakan parameter di dunia luar dan memberi bacaan ke peranti atau Mikrokontroler.

Apa itu sensor?

Sensor dapat didefinisikan sebagai alat yang dapat digunakan untuk merasakan / mengesan kuantiti fizikal seperti daya, tekanan, regangan, cahaya dll dan kemudian mengubahnya menjadi output yang diinginkan seperti isyarat elektrik untuk mengukur kuantiti fizikal yang digunakan . Dalam beberapa kes, sensor saja tidak mencukupi untuk menganalisis isyarat yang diperoleh. Dalam kes-kes tersebut, satu unit pengkondisian isyarat digunakan untuk menjaga tingkat voltan output sensor dalam julat yang diinginkan sehubungan dengan perangkat akhir yang kita gunakan.

Dalam unit pelindung isyarat, output sensor dapat diperkuat, disaring atau diubah ke voltan output yang diinginkan. Sebagai contoh, jika kita mempertimbangkan mikrofon, ia dapat mengesan isyarat audio dan menukar ke voltan keluaran (dari segi milivolt) yang menjadi sukar untuk menggerakkan litar output. Oleh itu, unit penyekat isyarat (penguat) digunakan untuk meningkatkan kekuatan isyarat. Tetapi penyesuaian isyarat mungkin tidak diperlukan untuk semua sensor seperti photodiode, LDR dll.

Sebilangan besar sensor tidak dapat berfungsi secara bebas. Oleh itu, voltan masukan yang mencukupi harus digunakan. Pelbagai sensor mempunyai jarak operasi yang berbeza yang harus dipertimbangkan semasa bekerja dengannya, sensor mungkin akan rosak secara kekal.

Jenis Sensor:

Mari kita lihat pelbagai jenis sensor yang terdapat di pasaran dan membincangkan fungsi, cara kerja, aplikasi dan lain-lain. Kami akan membincangkan pelbagai sensor seperti:

• Sensor Cahaya
  • Sensor IR (Pemancar IR / LED IR)
  • Fotodiod (Penerima IR)
  • Perintang Bergantung Cahaya
• Pengesan suhu
  • Termistor
  • Termokopel
• Sensor Tekanan / Daya / Berat
  • Strain Gauge (Sensor Tekanan)
  • Beban Sel (Sensor Berat)
• Sensor Kedudukan
  • Potensiometer
  • Pengekod
• Sensor Dewan (Kesan Medan Magnetik)
• Sensor Flex
• Sensor Bunyi
  • Mikrofon
• Sensor Ultrasonik
• Sensor Sentuh
• Sensor PIR
• Sensor kecondongan
  • Pecut
• Sensor Gas

Kita perlu memilih sensor yang dikehendaki berdasarkan projek atau aplikasi kita. Seperti yang dinyatakan sebelumnya untuk membuat mereka berfungsi voltan yang betul harus diterapkan berdasarkan spesifikasi mereka.

Sekarang mari kita lihat prinsip kerja pelbagai sensor dan di mana ia dapat dilihat dalam kehidupan kita sehari-hari atau aplikasinya.

LED IR:

Ia juga disebut sebagai Pemancar IR. Ia digunakan untuk memancarkan sinar inframerah. Julat frekuensi ini lebih besar daripada frekuensi gelombang mikro (iaitu> 300GHz hingga beberapa ratus THz). Sinar yang dihasilkan oleh LED inframerah dapat dirasakan oleh Photodiode yang dijelaskan di bawah. Pasangan LED IR dan fotodioda disebut IR Sensor. Inilah cara sensor IR berfungsi.

Diod Foto (Sensor Cahaya):

Ini adalah alat semikonduktor yang digunakan untuk mengesan sinar cahaya dan kebanyakannya digunakan sebagai Penerima IR . Pembinaannya serupa dengan diod simpang PN biasa tetapi prinsip kerja berbeza dengannya. Seperti yang kita ketahui persimpangan PN membenarkan arus kebocoran kecil ketika dibalikkan jadi, sifat ini digunakan untuk mengesan sinar cahaya. Sebuah fotodiod dibina sedemikian rupa sehingga sinar cahaya jatuh di persimpangan PN yang menjadikan arus kebocoran meningkat berdasarkan intensiti cahaya yang telah kita terapkan. Oleh itu, dengan cara ini, photodiode dapat digunakan untuk merasakan sinar cahaya dan mengekalkan arus melalui litar. Lihat di sini cara kerja Photodiode dengan sensor IR.

Dengan menggunakan fotodioda kita dapat membina lampu jalan automatik asas yang menyala apabila intensiti cahaya matahari berkurang. Tetapi fotodiod berfungsi walaupun sebilangan kecil cahaya jatuh di atasnya, berhati-hatilah.

LDR (Perintang Bergantung Cahaya):

Seperti namanya sendiri menyatakan bahawa perintang yang bergantung pada intensiti cahaya. Ia berfungsi berdasarkan prinsip fotokonduktiviti yang bermaksud pengaliran kerana cahaya. Umumnya terdiri dari kadmium sulfida. Apabila cahaya jatuh pada LDR, rintangannya berkurang dan bertindak serupa dengan konduktor dan apabila tidak ada cahaya yang jatuh di atasnya, rintangannya hampir berada dalam julat MΩ atau idealnya ia berfungsi sebagai litar terbuka . Satu catatan yang harus dipertimbangkan dengan LDR adalah ia tidak akan bertindak balas jika cahaya tidak tepat tertumpu pada permukaannya.

Dengan litar yang betul menggunakan transistor dapat digunakan untuk mengesan ketersediaan cahaya. Transistor bias pembahagi voltan dengan R2 (perintang antara pangkalan dan pemancar) diganti dengan LDR boleh berfungsi sebagai pengesan cahaya. Lihat di sini pelbagai litar berdasarkan LDR.

Thermistor (Sensor Suhu):

Termistor boleh digunakan untuk mengesan variasi suhu . Ia mempunyai pekali suhu negatif yang bermaksud apabila suhu meningkat rintangan menurun Jadi, rintangan termistor dapat diubah dengan kenaikan suhu yang menyebabkan aliran arus lebih melaluinya. Perubahan arus ini dapat digunakan untuk menentukan jumlah perubahan suhu. Aplikasi untuk termistor adalah, ia digunakan untuk mengesan kenaikan suhu dan mengawal arus kebocoran dalam litar transistor yang membantu menjaga kestabilannya. Berikut adalah satu aplikasi mudah untuk Thermistor untuk mengawal kipas DC secara automatik.

Termokopel (Sensor Suhu):

Komponen lain yang dapat mengesan variasi suhu adalah termokopel. Dalam pembinaannya, dua logam berbeza digabungkan untuk membentuk persimpangan. Prinsip utamanya adalah apabila persimpangan dua logam yang berbeza dipanaskan atau terdedah kepada suhu tinggi, potensi di terminal mereka berbeza-beza. Jadi, potensi yang berbeza-beza dapat digunakan lebih jauh untuk mengukur jumlah perubahan suhu.

Strain Gauge (Sensor Tekanan / Kekuatan):

Tolok regangan digunakan untuk mengesan tekanan semasa beban dikenakan . Ia berfungsi berdasarkan prinsip rintangan, kita tahu bahawa rintangan berkadar terus dengan panjang wayar dan berbanding terbalik dengan luas keratan rentasnya (R = ρl / a). Prinsip yang sama boleh digunakan di sini untuk mengukur beban. Pada papan fleksibel, wayar disusun secara zig-zag seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah. Jadi, apabila tekanan diberikan pada papan tertentu, ia membengkok ke arah yang menyebabkan perubahan panjang keseluruhan dan luas keratan rentas wayar. Ini membawa kepada perubahan rintangan wayar. Rintangan yang diperoleh adalah sangat kecil (beberapa ohm) yang dapat ditentukan dengan bantuan jambatan Wheatstone. Tolok regangan diletakkan di salah satu daripada empat lengan di jambatan dengan nilai selebihnya tidak berubah. Oleh itu,apabila tekanan diterapkan padanya ketika rintangan berubah arus yang melewati jambatan berbeza dan tekanan dapat dihitung.

Alat pengukur regangan digunakan untuk mengira jumlah tekanan yang dapat ditahan oleh sayap kapal terbang dan ia juga digunakan untuk mengukur jumlah kenderaan yang dibenarkan di jalan raya dll.

Sel Beban (Sensor Berat):

Sel beban serupa dengan pengukur regangan yang mengukur kuantiti fizikal seperti daya dan memberikan output dalam bentuk isyarat elektrik. Apabila ketegangan diterapkan pada sel beban, strukturnya bervariasi menyebabkan perubahan rintangan dan akhirnya, nilainya dapat dikalibrasi menggunakan jambatan Wheatstone. Berikut adalah projek bagaimana mengukur berat badan menggunakan Load cell.

Potensiometer:

Potensiometer digunakan untuk mengesan kedudukan . Umumnya mempunyai pelbagai jarak perintang yang disambungkan ke kutub suis yang berbeza. Potensiometer boleh menjadi jenis putar atau linear. Dalam jenis putar, pengelap disambungkan ke poros panjang yang boleh diputar. Apabila poros telah dipusingkan kedudukan pengelap berubah sehingga rintangan yang dihasilkan berbeza-beza menyebabkan perubahan voltan keluaran. Oleh itu output dapat dikalibrasi untuk mengesan perubahan kedudukannya.

Pengekod:

Untuk mengesan perubahan kedudukan, pengekod juga boleh digunakan. Ia memiliki struktur seperti cakera berputar berputar dengan bukaan khusus di antaranya sehingga ketika sinar IR atau sinar cahaya melaluinya hanya beberapa sinar cahaya yang dapat dikesan. Selanjutnya, sinar ini dikodkan ke dalam data digital (dari segi binari) yang mewakili kedudukan tertentu.

Sensor Dewan:

Nama itu sendiri menyatakan bahawa ia adalah sensor yang berfungsi pada Hall Effect. Ia dapat didefinisikan sebagai ketika medan magnet dibawa dekat dengan konduktor pembawa arus (tegak lurus ke arah medan elektrik) maka perbezaan potensi dikembangkan pada konduktor yang diberikan. Menggunakan sifat ini sensor Hall digunakan untuk mengesan medan magnet dan memberikan output dari segi voltan. Berhati-hati bahawa sensor Hall dapat mengesan hanya satu tiang magnet.

Sensor ruang digunakan dalam beberapa telefon pintar yang membantu mematikan layar ketika penutup penutup (yang mempunyai magnet di dalamnya) ditutup ke layar. Berikut adalah satu aplikasi praktikal sensor Hall Effect di Door Alarm.

Sensor Flex:

Sensor FLEX adalah transduser yang mengubah ketahanannya apabila bentuknya berubah atau ketika dibengkokkan . Sensor FLEX berukuran 2.2 inci atau panjang jari. Ia ditunjukkan dalam gambar. Secara sederhana rintangan terminal sensor meningkat apabila dibengkokkan. Perubahan rintangan ini tidak ada gunanya kecuali kita dapat membacanya. Pengawal di tangan hanya dapat membaca perubahan voltan dan tidak kurang, untuk ini, kita akan menggunakan litar pembahagi voltan, dengan itu kita dapat memperoleh perubahan rintangan sebagai perubahan voltan. Ketahui di sini mengenai cara menggunakan Flex Sensor.

Mikrofon (Sensor Bunyi):

Mikrofon dapat dilihat di semua telefon pintar atau telefon bimbit. Ia dapat mengesan isyarat audio dan mengubahnya menjadi isyarat elektrik voltan kecil (mV). Mikrofon boleh terdiri daripada pelbagai jenis seperti mikrofon kondensor, mikrofon kristal, mikrofon karbon dan lain-lain. Setiap jenis mikrofon berfungsi pada sifat seperti kapasitansi, kesan piezoelektrik, rintangan. Mari kita lihat operasi mikrofon kristal yang berfungsi pada kesan piezoelektrik. Kristal bimorph digunakan yang di bawah tekanan atau getaran menghasilkan voltan bergantian berkadar. Diafragma disambungkan ke kristal melalui pin pemacu sehingga apabila isyarat suara menyentuh diafragma ia bergerak ke sana kemari,pergerakan ini mengubah kedudukan pin pemacu yang menyebabkan getaran pada kristal sehingga voltan bergantian dihasilkan berkenaan dengan isyarat bunyi yang digunakan. Voltan yang diperoleh disalurkan ke penguat untuk meningkatkan kekuatan keseluruhan isyarat. Berikut adalah pelbagai litar berdasarkan Mikrofon.

Anda juga boleh menukar nilai Mikrofon dalam Decibels menggunakan beberapa mikrokontroler seperti Arduino.

Sensor ultrasonik:

Ultrasonik tidak lain adalah jarak frekuensi. Julatnya lebih besar daripada julat yang dapat didengar (> 20 kHz) sehingga walaupun dihidupkan, kita tidak dapat merasakan isyarat bunyi ini. Hanya pembesar suara dan penerima tertentu yang dapat merasakan gelombang ultrasonik tersebut. Sensor ultrasonik ini digunakan untuk menghitung jarak antara pemancar ultrasonik dan sasaran dan juga digunakan untuk mengukur halaju sasaran .

Sensor ultrasonik HC-SR04 dapat digunakan untuk mengukur jarak dalam jarak 2cm-400cm dengan ketepatan 3mm. Mari lihat bagaimana modul ini berfungsi. Modul HCSR04 menghasilkan getaran suara dalam jarak ultrasonik ketika kita membuat pin 'Trigger' tinggi sekitar 10us yang akan mengirimkan ledakan sonik 8 putaran pada kelajuan suara dan setelah memukul objek, ia akan diterima oleh pin Echo. Bergantung pada masa yang diperlukan oleh getaran suara untuk kembali, ia memberikan output nadi yang sesuai. Kita dapat mengira jarak objek berdasarkan masa yang diambil oleh gelombang ultrasonik untuk kembali ke sensor. Ketahui lebih lanjut mengenai sensor Ultrasonik di sini.

Terdapat banyak aplikasi dengan sensor ultrasonik. Kita boleh memanfaatkannya untuk mengelakkan halangan untuk kereta automatik, robot bergerak dan lain-lain. Prinsip yang sama akan digunakan dalam RADAR untuk mengesan peluru berpandu dan pesawat penceroboh. Nyamuk dapat merasakan bunyi ultrasonik. Jadi, gelombang ultrasonik boleh digunakan sebagai penghalau nyamuk.

Sensor Sentuh:

Dalam generasi ini, kita dapat mengatakan bahawa hampir semua menggunakan telefon pintar yang mempunyai skrin lebar dan juga skrin yang dapat merasakan sentuhan kita. Oleh itu, mari kita lihat bagaimana skrin sentuh ini berfungsi. Pada dasarnya, terdapat dua jenis sensor sentuh berasaskan resistif dan skrin sentuh berasaskan kapasitif . Mari ketahui mengenai penggunaan sensor ini secara ringkas.

The skrin sentuh rintangan mempunyai lembaran rintangan di kaki dan lembaran konduktif bawah skrin kedua-dua ini dipisahkan oleh jurang udara dengan voltan yang kecil digunakan untuk lembaran. Apabila kita menekan atau menyentuh skrin lembaran konduktif menyentuh lembaran resistif pada ketika itu menyebabkan aliran arus pada titik tertentu, perisian merasakan lokasi dan tindakan yang relevan dilakukan.

Manakala sentuhan kapasitif berfungsi pada cas elektrostatik yang terdapat di badan kita. Skrin sudah diisi dengan semua medan elektrik. Apabila kita menyentuh skrin, litar tutup terbentuk kerana cas elektrostatik yang mengalir ke seluruh badan kita. Selanjutnya, perisian menentukan lokasi dan tindakan yang akan dilakukan. Kita dapat melihat bahawa layar sentuh kapasitif tidak akan berfungsi ketika memakai sarung tangan tangan kerana tidak akan ada konduksi antara jari dan layar.

Sensor PIR:

Sensor PIR bermaksud sensor Pasif Inframerah. Ini digunakan untuk mengesan pergerakan manusia, haiwan atau benda. Kita tahu bahawa sinar inframerah mempunyai sifat pantulan. Apabila sinar inframerah memukul objek, bergantung pada suhu sasaran sifat sinar inframerah berubah, isyarat yang diterima ini menentukan pergerakan objek atau makhluk hidup. Walaupun bentuk objek berubah, sifat sinar inframerah yang dipantulkan dapat membezakan objek dengan tepat. Inilah sensor berfungsi atau PIR yang lengkap.

Accelerometer (Sensor Tilt):

Sensor pecutan dapat merasakan kecondongan atau pergerakannya ke arah tertentu . Ia berfungsi berdasarkan daya pecutan yang disebabkan oleh graviti bumi. Bahagian dalamannya yang kecil sensitif sehingga bahagian tersebut akan bertindak balas terhadap perubahan kedudukan luaran yang kecil. Ia mempunyai kristal piezoelektrik ketika dimiringkan menyebabkan gangguan pada kristal dan menghasilkan potensi yang menentukan kedudukan yang tepat berkenaan dengan paksi X, Y dan Z.

Ini biasanya dilihat di telefon bimbit dan komputer riba untuk mengelakkan kerosakan petunjuk prosesor. Apabila peranti jatuh, pecutan mengesan keadaan jatuh dan melakukan tindakan berdasarkan perisian. Berikut adalah beberapa projek yang menggunakan Accelerometer.

Sensor gas:

Dalam aplikasi industri, sensor gas memainkan peranan utama dalam mengesan kebocoran gas. Sekiranya tidak ada peranti yang dipasang di kawasan tersebut, ia akhirnya membawa kepada bencana yang sukar dipercayai. Sensor gas ini dikelaskan kepada pelbagai jenis berdasarkan jenis gas yang hendak dikesan. Mari lihat bagaimana sensor ini berfungsi. Di bawah kepingan logam terdapat elemen penginderaan yang dihubungkan ke terminal di mana arus diterapkan padanya. Apabila zarah-zarah gas menyentuh unsur penginderaan, ia membawa kepada tindak balas kimia sehingga rintangan unsur-unsur berubah dan arus melaluinya juga berubah yang akhirnya dapat mengesan gas.

Jadi akhirnya, kita dapat menyimpulkan bahawa sensor tidak hanya digunakan untuk membuat kerja kita sederhana untuk mengukur kuantiti fizikal, menjadikan alat itu automatik tetapi juga digunakan untuk membantu makhluk hidup dengan bencana.