Датчики. Что такое датчик?

1.

Датчики
Что такое датчик? Различные типы датчиков и их
применение

2.

Применение датчиков в режиме реального времени
Автоматическая система управления полетом состоит из нескольких
датчиков для различных задач, таких как контроль скорости, контроль
высоты, отслеживание положения, состояние дверей, обнаружение
препятствий, уровень топлива, маневрирование и многое другое.
Компьютер принимает данные со всех этих датчиков и обрабатывает их,
сравнивая с заранее заданными значениями.
Затем компьютер подает управляющие сигналы различным частям,
таким как двигатели, закрылки, рули направления, моторы и т. д.,
которые помогают обеспечить плавный полет. Сочетание датчиков,
компьютеров и механики позволяет управлять самолетом в режиме
автопилота.
Все параметры, то есть датчики (которые передают входные данные компьютерам), компьютеры (мозг системы) и
механика (выходные данные системы, такие как двигатели и моторы), одинаково важны для построения успешной
автоматизированной системы.
Это чрезвычайно упрощенная версия системы управления полетом. Фактически, существуют сотни отдельных систем
управления, которые решают уникальные задачи для безопасного и плавного путешествия.

3.

Что такое датчик?
Датчик — это устройство, которое преобразует сигналы из одного энергетического состояния в электрический.
Определение датчика можно лучше понять, если рассмотреть пример.

4.

Классификация датчиков
Существует несколько классификаций датчиков, предложенных разными авторами и экспертами.
Некоторые из них очень простые, а некоторые очень сложные. Следующая классификация датчиков,
возможно, уже используется экспертом в данной области, но это очень простая классификация датчиков.
В первой классификации датчики делятся на активные и пассивные. Активные датчики — это датчики,
которым требуется внешний сигнал возбуждения или сигнал питания.
Пассивные датчики, с другой стороны, не требуют внешнего сигнала питания и напрямую генерируют
выходной отклик.
Другой тип классификации основан на средствах обнаружения, используемых в датчике. Некоторые из
средств обнаружения являются электрическими, биологическими, химическими, радиоактивными и т. д.
Следующая классификация основана на явлении преобразования, то есть на входе и выходе.
Некоторые из распространенных явлений преобразования: фотоэлектрические, термоэлектрические,
электрохимические, электромагнитные, термооптические и т. д.
Окончательная классификация датчиков — аналоговые и цифровые датчики. Аналоговые датчики
выдают аналоговый выходной сигнал, то есть непрерывный выходной сигнал (обычно напряжение, но
иногда и другие величины, такие как сопротивление и т. д.) относительно измеряемой величины.
Цифровые датчики, в отличие от аналоговых датчиков, работают с дискретными или цифровыми
данными. Данные в цифровых датчиках, которые используются для преобразования и передачи, имеют
цифровую природу.

5.

Различные типы датчиков
Ниже приведен список различных типов датчиков. Все эти датчики используются для измерения одного из
физических свойств, таких как температура, сопротивление, емкость, проводимость, теплопередача и т. д.
1.Temperature Sensor
11.Humidity Sensor
2.Proximity Sensor
12.Position Sensor
3.Accelerometer
13.Magnetic Sensor (Hall Effect Sensor)
4.IR Sensor (Infrared Sensor)
14.Microphone (Sound Sensor)
5.Pressure Sensor
15.Tilt Sensor
6.Light Sensor
16.Flow and Level Sensor
7.Ultrasonic Sensor
17.PIR Sensor
8.Smoke, Gas and Alcohol Sensor
18.Touch Sensor
9.Touch Sensor
19.Strain and Weight Sensor
10.Color Sensor

6.

Датчик температуры
Одним из самых распространенных и популярных датчиков является
датчик температуры. Датчик температуры, как следует из названия,
измеряет температуру, т. е. измеряет изменения температуры.
Существуют различные типы датчиков температуры, такие как ИС
датчиков температуры (например, LM35, DS18B20), термисторы,
термопары, RTD (резистивные температурные устройства) и т. д.
Датчики температуры могут быть аналоговыми или цифровыми. В аналоговом
датчике температуры изменения температуры соответствуют изменению его
физических свойств, таких как сопротивление или напряжение. LM35 —
классический аналоговый датчик температуры.
Что касается цифрового датчика температуры, выходной сигнал представляет собой
дискретное цифровое значение (обычно это некоторые числовые данные после
преобразования аналогового значения в цифровое). DS18B20 — простой цифровой
датчик температуры.
Датчики температуры используются повсюду: компьютеры, мобильные телефоны,
автомобили, системы кондиционирования воздуха, промышленность и т. д.

7.

Датчики приближения
Датчик приближения — это датчик бесконтактного типа,
который обнаруживает присутствие объекта. Датчики
приближения могут быть реализованы с использованием
различных методов, таких как оптические (например,
инфракрасные или лазерные), звуковые (ультразвуковые),
магнитные (эффект Холла), емкостные и т. д.
Некоторые области применения датчиков приближения — мобильные телефоны, автомобили (датчики парковки),
промышленность (выравнивание объектов), близость к земле в самолетах и т. д.

8.

Инфракрасный датчик (ИК-датчик)
ИК-датчики или инфракрасный датчик — это датчики
на основе света, которые используются в различных
приложениях, таких как приближение и обнаружение
объектов. ИК-датчики используются в качестве датчиков
приближения практически во всех мобильных
телефонах.
Существует два типа инфракрасных или ИК-датчиков: пропускающего типа и отражающего типа. В ИК-датчике
пропускающего типа ИК-передатчик (обычно ИК-светодиод) и ИК-детектор (обычно фотодиод) расположены лицом
друг к другу, так что, когда объект проходит между ними, датчик обнаруживает объект.Другой тип ИК-датчика — это ИКдатчик отражательного типа. При этом передатчик и детектор располагаются рядом друг с другом лицом к объекту.
Когда объект появляется перед датчиком, инфракрасный свет ИК-передатчика отражается от объекта и обнаруживается
ИК-приемником, и, таким образом, датчик обнаруживает объект.

9.

Ультразвуковой датчик
Ультразвуковой датчик — это устройство бесконтактного
типа, которое можно использовать для измерения
расстояния, а также скорости объекта. Ультразвуковой
датчик работает на основе свойств звуковых волн с
частотой, превышающей слышимый человеком диапазон.
Используя время прохождения звуковой
волны, ультразвуковой датчик может измерить
расстояние до объекта (аналогично SONAR).
Свойство доплеровского сдвига звуковой волны
используется для измерения скорости объекта.

10.

СВЕТОВОЙ ДАТЧИК
Датчики освещенности, иногда называемые также фотодатчиками, являются одними из
важных датчиков. Простой датчик освещенности, доступный сегодня, — это светозависимый
резистор или LDR. Свойство LDR заключается в том, что его сопротивление обратно
пропорционально интенсивности окружающего света, т. е. когда интенсивность света
увеличивается, его сопротивление уменьшается, и наоборот.
Используя LDR — схему, мы можем калибровать изменения ее сопротивления для
измерения интенсивности света. Есть еще два датчика освещенности (или фотодатчики),
которые часто используются в конструкции сложных электронных систем. Это фотодиод и
фототранзистор. Все это аналоговые датчики.
Существуют также
цифровые датчики
освещенности, такие как
BH1750, TSL2561 и т. д.,
которые могут
рассчитывать
интенсивность света и
выдавать цифровое
эквивалентное значение.

11.

Датчики дыма и газа
Одними из очень полезных датчиков в приложениях, связанных с
безопасностью, являются датчики дыма и газа. Почти все офисы и производства
оснащены несколькими детекторами дыма, которые обнаруживают
задымление (в результате пожара) и подают сигнал тревоги.
Датчики газа чаще встречаются в лабораториях, на крупных кухнях и в
промышленности. Они могут обнаруживать различные газы, такие как
сжиженный нефтяной газ, пропан, бутан, метан (CH4) и т. д.

12.

Датчик алкоголя
Как следует из названия, датчик алкоголя обнаруживает алкоголь. Обычно в алкотестерах
используются датчики алкоголя, которые определяют, пьян человек или нет.
Правоохранители используют алкотестер для поимки водителей в нетрезвом виде

13.

Датчик касания
Мы не придаем большого значения сенсорным датчикам, но они стали
неотъемлемой частью нашей жизни. Знаете вы или нет, но все устройства с
сенсорным экраном (мобильные телефоны, планшеты, ноутбуки и т. д.) имеют
сенсорные датчики. Еще одно распространенное применение сенсорного
датчика — трекпады в наших ноутбуках.
Датчики касания, как следует из названия, обнаруживают прикосновение
пальца или стилуса. Часто сенсорные датчики подразделяют на резистивные и
емкостные. Почти все современные сенсорные датчики относятся к емкостным
типам, поскольку они более точны и имеют лучшее соотношение сигнал/шум.

14.

Датчик цвета
Датчик цвета — это полезное устройство для создания
приложений по распознаванию цвета в области обработки
изображений,
идентификации
цвета,
отслеживания
промышленных объектов и т. д. TCS3200 — это простой
датчик цвета, который может обнаруживать любой цвет и
выдавать прямоугольную волну, пропорциональную длине
волны. обнаруженный цвет.

15.

Датчик влажности
Если вы видите системы мониторинга погоды, они часто
предоставляют данные о температуре и влажности. Таким образом,
измерение влажности является важной задачей во многих
приложениях, и датчики влажности помогают нам в этом.
Часто все датчики влажности измеряют относительную влажность
(отношение содержания воды в воздухе к максимальной способности
воздуха удерживать воду). Поскольку относительная влажность
зависит от температуры воздуха, почти все датчики влажности могут
также измерять температуру.
Датчики влажности подразделяются на емкостные,
резистивные и теплопроводные. DHT11 и DHT22 —
два из наиболее часто используемых датчиков
влажности в домашних условиях (первый —
резистивного типа, а второй — емкостного).

16.

Датчик наклона
Датчики наклона, которые часто используются для определения
наклона или ориентации, являются одними из самых простых и недорогих
датчиков. Раньше датчики наклона состояли из ртути (поэтому их иногда
называли ртутными переключателями), но большинство современных
датчиков наклона содержат шариковый ролик.