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 mierzonym obiektem lub medium. Umożliwia on monitorowanie temperatury ciał stałych, cieczy i gazów w szerokim zakresie temperatur.
· Czujnik bezkontaktowy
Ten typ czujnika nie wymaga fizycznego kontaktu z wykrywanym obiektem lub medium. Monitoruje on nieodblaskowe ciała stałe i ciecze, ale jest bezużyteczny w przypadku gazów ze względu na ich naturalną przezroczystość. Czujniki te mierzą temperaturę, korzystając z prawa Plancka. Prawo to dotyczy ciepła wypromieniowywanego ze źródła ciepła w celu pomiaru temperatury.
Zasady działania i przykłady różnych typówczujniki temperatury:
(i) Termopary – składają się z dwóch przewodów (każdy z innego jednorodnego stopu lub metalu) tworzących złącze pomiarowe poprzez połączenie na jednym końcu, które jest otwarte dla badanego elementu. Drugi koniec przewodu jest podłączony do urządzenia pomiarowego, gdzie tworzy się złącze odniesienia. Ponieważ temperatury obu węzłów są różne, przez obwód przepływa prąd, a powstające miliwolty są mierzone w celu określenia temperatury węzła.
(ii) Czujniki temperatury rezystancyjne (RTDS) – są to rezystory termiczne, które są produkowane w taki sposób, aby zmieniały swoją rezystancję wraz ze zmianą temperatury. Są one droższe od innych urządzeń do pomiaru temperatury.
(iii)Termistory– stanowią inny rodzaj oporu, w którym duże zmiany oporu są proporcjonalne lub odwrotnie proporcjonalne do małych zmian temperatury.
(2) Czujnik podczerwieni
Urządzenie emituje lub wykrywa promieniowanie podczerwone, aby wykrywać określone fazy w otoczeniu. Zasadniczo promieniowanie cieplne jest emitowane przez wszystkie obiekty w paśmie podczerwieni, a czujniki podczerwieni wykrywają to promieniowanie, które jest niewidoczne dla ludzkiego oka.
· Zalety
Łatwe do podłączenia, dostępne na rynku.
· Wady
Być zakłóconym przez hałas otoczenia, taki jak promieniowanie, światło otoczenia itp.
Jak to działa:
Podstawowym założeniem jest wykorzystanie diod elektroluminescencyjnych podczerwieni (IR) do emisji światła podczerwonego na obiekty. Inna dioda podczerwieni tego samego typu będzie używana do wykrywania fal odbitych od obiektów.
Gdy odbiornik podczerwieni jest oświetlany światłem podczerwonym, na przewodzie powstaje różnica napięć. Ponieważ generowane napięcie jest małe i trudne do wykrycia, do dokładnego wykrywania niskich napięć stosuje się wzmacniacz operacyjny.
(3) Czujnik ultrafioletowy
Czujniki te mierzą natężenie lub moc padającego światła ultrafioletowego. To promieniowanie elektromagnetyczne ma długość fali dłuższą niż promieniowanie rentgenowskie, ale wciąż krótszą niż światło widzialne. Do niezawodnego pomiaru promieniowania ultrafioletowego wykorzystywany jest materiał aktywny zwany diamentem polikrystalicznym, który umożliwia wykrywanie narażenia środowiska na promieniowanie ultrafioletowe.
Kryteria doboru czujników UV
· Zakres długości fali, który można wykryć za pomocą czujnika UV (nanometr)
· Temperatura pracy
· Dokładność
· Waga
· Zakres mocy
Jak to działa:
Czujniki UV odbierają jeden typ sygnału energetycznego i przesyłają inny typ sygnału energetycznego.
Aby obserwować i rejestrować te sygnały wyjściowe, są one kierowane do licznika energii elektrycznej. W celu wygenerowania wykresów i raportów, sygnał wyjściowy jest przesyłany do przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC), a następnie do komputera za pośrednictwem oprogramowania.
Zastosowania:
· Zmierz część widma UV, która powoduje oparzenia skóry
· Apteka
· Samochody
· Robotyka
· Proces obróbki rozpuszczalnikowej i barwienia dla przemysłu drukarskiego i farbiarskiego
Przemysł chemiczny zajmujący się produkcją, magazynowaniem i transportem chemikaliów
(4) Czujnik dotykowy
Czujnik dotyku działa jak rezystor zmienny w zależności od położenia dotyku. Schemat czujnika dotyku działającego jak rezystor zmienny.
Czujnik dotykowy składa się z następujących komponentów:
· Materiał całkowicie przewodzący, np. miedź
· Materiały izolacyjne dystansowe, takie jak pianka lub plastik
· Część materiału przewodzącego
Zasada i działanie:
Niektóre materiały przewodzące stawiają opór przepływowi prądu. Główną zasadą działania liniowych czujników położenia jest to, że im dłuższa jest długość materiału, przez który przepływa prąd, tym bardziej prąd jest odwracany. W rezultacie rezystancja materiału zmienia się poprzez zmianę jego położenia styku z materiałem całkowicie przewodzącym.
Zazwyczaj oprogramowanie jest podłączone do czujnika dotyku. W tym przypadku pamięć jest zapewniana przez oprogramowanie. Po wyłączeniu czujniki zapamiętują „lokalizację ostatniego kontaktu”. Po aktywacji czujnika zapamiętują „pozycję pierwszego kontaktu” i rozumieją wszystkie powiązane z nią wartości. Działanie to jest podobne do przesuwania myszy i umieszczania jej na drugim końcu podkładki pod mysz, aby przesunąć kursor na drugi koniec ekranu.
Stosować
Czujniki dotykowe są ekonomiczne i trwałe, a także powszechnie stosowane
Biznes – opieka zdrowotna, sprzedaż, fitness i gry
· Sprzęt AGD – piekarnik, pralka/suszarka, zmywarka, lodówka
Transport – Uproszczona kontrola między producentem kokpitów a producentami pojazdów
· Czujnik poziomu cieczy
Automatyka przemysłowa – wykrywanie położenia i poziomu, ręczne sterowanie dotykowe w aplikacjach automatyki
Elektronika użytkowa – zapewnia nowy poziom wrażeń i kontroli w różnorodnych produktach konsumenckich
Czujniki zbliżeniowe wykrywają obecność obiektów, które praktycznie nie mają punktów styku. Ze względu na brak kontaktu między czujnikiem a mierzonym obiektem oraz brak części mechanicznych, czujniki te charakteryzują się długą żywotnością i wysoką niezawodnością. Do różnych rodzajów czujników zbliżeniowych należą: indukcyjne czujniki zbliżeniowe, pojemnościowe czujniki zbliżeniowe, ultradźwiękowe czujniki zbliżeniowe, czujniki fotoelektryczne, czujniki Halla i inne.
Jak to działa:
Czujnik zbliżeniowy emituje pole elektromagnetyczne lub elektrostatyczne albo wiązkę promieniowania elektromagnetycznego (np. podczerwień) i czeka na sygnał powrotny lub zmianę pola. Wykrywany obiekt nazywany jest celem czujnika zbliżeniowego.
Indukcyjne czujniki zbliżeniowe – posiadają oscylator jako wejście, który zmienia rezystancję strat w wyniku zbliżenia do ośrodka przewodzącego. Czujniki te są preferowanymi celami metalowymi.
Pojemnościowe czujniki zbliżeniowe – przetwarzają zmiany pojemności elektrostatycznej po obu stronach elektrody detekcyjnej i elektrody uziemionej. Odbywa się to poprzez zbliżanie się do pobliskich obiektów ze zmianą częstotliwości oscylacji. Aby wykryć pobliskie obiekty, częstotliwość oscylacji jest przekształcana na napięcie stałe i porównywana z ustalonym progiem. Czujniki te są pierwszym wyborem w przypadku obiektów z tworzyw sztucznych.
Stosować
· Stosowany w inżynierii automatyki do określania stanu operacyjnego urządzeń inżynierii procesowej, systemów produkcyjnych i urządzeń automatyki
· Używane w oknie do aktywacji alertu po otwarciu okna
· Służy do monitorowania drgań mechanicznych w celu obliczenia różnicy odległości między wałem a łożyskiem nośnym
Czas publikacji: 03-07-2023