Urządzenie zbiera informacje o temperaturze ze źródła i przetwarza je do postaci zrozumiałej dla innych urządzeń lub osób. Najlepszym przykładem czujnika temperatury jest szklany termometr rtęciowy, który rozszerza się i kurczy wraz ze zmianami temperatury. Źródłem pomiaru temperatury jest temperatura zewnętrzna, a obserwator patrzy na położenie rtęci, aby zmierzyć temperaturę. Istnieją dwa podstawowe typy czujników temperatury:
· Czujnik kontaktowy
Ten typ czujnika wymaga bezpośredniego kontaktu fizycznego z wykrywanym obiektem lub medium. Mogą monitorować temperaturę ciał stałych, cieczy i gazów w szerokim zakresie temperatur.
· Czujnik bezdotykowy
Ten typ czujnika nie wymaga fizycznego kontaktu z wykrywanym obiektem lub medium. Monitorują nieodblaskowe ciała stałe i ciecze, ale są bezużyteczne w przypadku gazów ze względu na ich naturalną przezroczystość. Czujniki te mierzą temperaturę, korzystając z prawa Plancka. Prawo dotyczy ciepła wypromieniowanego ze źródła ciepła w celu pomiaru temperatury.
Zasady działania i przykłady różnych typówczujniki temperatury:
(i) Termopary – składają się z dwóch drutów (każdy z innego jednolitego stopu lub metalu) tworzących złącze pomiarowe za pomocą połączenia na jednym końcu, które jest otwarte w stosunku do badanego elementu. Drugi koniec drutu podłącza się do urządzenia pomiarowego, gdzie tworzy się złącze odniesienia. Ponieważ temperatura obu węzłów jest różna, przez obwód przepływa prąd, a powstałe w nim miliwolty są mierzone w celu określenia temperatury węzła.
(ii) Rezystancyjne czujniki temperatury (RTDS) – są to rezystory termiczne produkowane w celu zmiany rezystancji wraz ze zmianami temperatury i są droższe niż jakikolwiek inny sprzęt do wykrywania temperatury.
(iii)Termistory– to kolejny rodzaj rezystancji, w którym duże zmiany rezystancji są proporcjonalne lub odwrotnie proporcjonalne do małych zmian temperatury.
(2) Czujnik podczerwieni
Urządzenie emituje lub wykrywa promieniowanie podczerwone w celu wykrycia określonych faz w otoczeniu. Ogólnie rzecz biorąc, promieniowanie cieplne jest emitowane przez wszystkie obiekty w widmie podczerwieni, a czujniki podczerwieni wykrywają to promieniowanie, które jest niewidoczne dla ludzkiego oka.
· Zalety
Łatwe w podłączeniu, dostępne na rynku.
· Wady
Być zakłócanym przez hałas otoczenia, taki jak promieniowanie, światło otoczenia itp.
Jak to działa:
Podstawową ideą jest wykorzystanie diod emitujących światło podczerwone do emitowania światła podczerwonego do obiektów. Inna dioda podczerwieni tego samego typu będzie wykorzystywana do wykrywania fal odbitych od obiektów.
Gdy odbiornik podczerwieni jest naświetlany światłem podczerwonym, na przewodzie występuje różnica napięcia. Ponieważ generowane napięcie jest małe i trudne do wykrycia, do dokładnego wykrywania niskich napięć stosuje się wzmacniacz operacyjny (wzmacniacz operacyjny).
(3) Czujnik ultrafioletu
Czujniki te mierzą intensywność lub moc padającego światła ultrafioletowego. To promieniowanie elektromagnetyczne ma długość fali dłuższą niż promieniowanie rentgenowskie, ale wciąż krótszą niż światło widzialne. Do niezawodnego wykrywania ultrafioletu, który może wykryć narażenie środowiska na promieniowanie ultrafioletowe, wykorzystuje się aktywny materiał zwany diamentem polikrystalicznym.
Kryteria doboru czujników UV
· Zakres długości fali wykrywany przez czujnik UV (nanometr)
· Temperatura robocza
· Dokładność
· Waga
· Zakres mocy
Jak to działa:
Czujniki UV odbierają jeden rodzaj sygnału energetycznego i przesyłają inny typ sygnału energetycznego.
W celu obserwacji i rejestracji tych sygnałów wyjściowych kierowane są one do licznika elektrycznego. Aby wygenerować grafiki i raporty, sygnał wyjściowy przesyłany jest do przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC), a następnie za pomocą oprogramowania do komputera.
Aplikacje:
· Zmierz część widma UV, która powoduje oparzenia skóry
· Apteka
· Samochody
· Robotyka
· Proces obróbki rozpuszczalnikiem i barwienia dla przemysłu poligraficznego i farbiarskiego
Przemysł chemiczny do produkcji, przechowywania i transportu chemikaliów
(4) Czujnik dotykowy
Czujnik dotyku działa jak rezystor zmienny w zależności od pozycji dotyku. Schemat czujnika dotykowego pracującego jako rezystor zmienny.
Czujnik dotykowy składa się z następujących elementów:
· Materiał całkowicie przewodzący, np. miedź
· Izolacyjne materiały dystansowe, takie jak pianka lub tworzywo sztuczne
· Część materiału przewodzącego
Zasada i działanie:
Niektóre materiały przewodzące sprzeciwiają się przepływowi prądu. Główną zasadą działania czujników położenia liniowego jest to, że im dłuższy jest materiał, przez który musi przejść prąd, tym bardziej przepływ prądu jest odwrócony. W rezultacie opór materiału zmienia się poprzez zmianę jego położenia styku z materiałem w pełni przewodzącym.
Zazwyczaj oprogramowanie jest połączone z czujnikiem dotykowym. W tym przypadku pamięć jest zapewniana przez oprogramowanie. Kiedy czujniki są wyłączone, mogą zapamiętać „lokalizację ostatniego kontaktu”. Po włączeniu czujnika mogą zapamiętać „pierwszą pozycję styku” i zrozumieć wszystkie związane z nią wartości. Czynność ta jest podobna do przesuwania myszy i umieszczania jej na drugim końcu podkładki w celu przesunięcia kursora na drugi koniec ekranu.
Stosować
Czujniki dotykowe są ekonomiczne, trwałe i szeroko stosowane
Biznes – opieka zdrowotna, sprzedaż, fitness i gaming
· Sprzęt AGD – piekarnik, pralko-suszarka, zmywarka, lodówka
Transport – uproszczona kontrola pomiędzy produkcją kokpitów a producentami pojazdów
· Czujnik poziomu cieczy
Automatyka przemysłowa – wykrywanie położenia i poziomu, ręczne sterowanie dotykowe w zastosowaniach automatyki
Elektronika użytkowa – zapewniająca nowy poziom wyczucia i kontroli w różnorodnych produktach konsumenckich
Czujniki zbliżeniowe wykrywają obecność obiektów, które prawie nie mają punktów styku. Ze względu na brak kontaktu czujnika z mierzonym obiektem oraz brak części mechanicznych, czujniki te charakteryzują się długą żywotnością i dużą niezawodnością. Różne typy czujników zbliżeniowych to indukcyjne czujniki zbliżeniowe, pojemnościowe czujniki zbliżeniowe, ultradźwiękowe czujniki zbliżeniowe, czujniki fotoelektryczne, czujniki z efektem Halla i tak dalej.
Jak to działa:
Czujnik zbliżeniowy emituje pole elektromagnetyczne, elektrostatyczne lub wiązkę promieniowania elektromagnetycznego (np. podczerwień) i czeka na sygnał zwrotny lub zmianę pola, a wykrywany obiekt nazywany jest celem czujnika zbliżeniowego.
Indukcyjne czujniki zbliżeniowe – posiadają na wejściu oscylator, który zmienia rezystancję strat w wyniku zbliżenia się do ośrodka przewodzącego. Czujniki te są preferowanymi celami metalowymi.
Pojemnościowe czujniki zbliżeniowe – przetwarzają zmiany pojemności elektrostatycznej po obu stronach elektrody wykrywającej i elektrody uziemionej. Dzieje się tak poprzez zbliżanie się do pobliskich obiektów ze zmianą częstotliwości oscylacji. Aby wykryć pobliskie cele, częstotliwość oscylacji jest przekształcana na napięcie stałe i porównywana z wcześniej określonym progiem. Czujniki te stanowią pierwszy wybór w przypadku celów plastikowych.
Stosować
· Stosowany w automatyce do określania stanu pracy urządzeń inżynierii procesowej, systemów produkcyjnych i urządzeń automatyki
· Używany w oknie do aktywacji alertu po otwarciu okna
· Wykorzystywany do monitorowania drgań mechanicznych w celu obliczenia różnicy odległości pomiędzy wałem a łożyskiem podporowym
Czas publikacji: 03 lipca 2023 r