Technologie czujnikowe

Przetworniki

Przetworniki to urządzenia, które przekształcają dowolną wielkość nieelektryczną w proporcjonalny sygnał elektryczny w postaci napięcia lub prądu. Można go w ten sposób mierzyć jako przemieszczenie, temperaturę, ciśnienie, odkształcenie lub inny parametr fizyczny. Zarówno siłowniki, jak i czujniki są formami przetworników, a każdy działający przetwornik działa w dowolnym momencie jako czujnik lub element wykonawczy.

Na rynku dostępne są różne typy przetworników, kilka z nich to przetworniki: temperatury, ciśnienia, przemieszczenia, indukcyjne, rezystancyjne, pojemnościowe, efektu Halla, poziomu, przepływu, siły i wiele innych. Odpowiedź statyczna, odpowiedź dynamiczna, czynniki środowiskowe i niezawodność to tylko niektóre z ważnych parametrów, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze przetwornika.

Tensometry są często używane w typach przetworników, w których odpowiednie wyjście w konstrukcji przetwornika odnosi się do mierzonego parametru. Tensometry są często używane do określania siły mierzonej przez ogniwo obciążnikowe, przy czym najpopularniejszy z nich jest wykonany z półprzewodnika lub folii metalowej. Urządzenia z folii metalowej są zwykle wytwarzane ze stopu miedzi i niklu lub folii niklowo-chromowych w układzie siatki i wykorzystują zmianę rezystancji wynikającą z odkształcenia elementów foliowych.

LVDT i RVDT (liniowe i obrotowe zmienne tranzystory różnicowe) są często używane w połączeniu z ogniwami obciążnikowymi i systemami testowymi do pomiaru przemieszczeń liniowych i obrotowych. LVDT to popularny typ przetwornika elektromechanicznego, który może przekształcić prostoliniowy ruch obiektu na odpowiedni sygnał elektryczny.

Urządzenia półprzewodnikowe wykorzystują tensometry z krzemu lub germanu oraz właściwości piezorezystancyjne tych materiałów. Przetworniki piezoelektryczne są szeroko stosowane w zadaniach związanych z wykrywaniem i aktywacją układów. Gdy materiał piezoelektryczny jest ściskany lub rozciągany, na materiale generowany jest ładunek elektryczny, nazywany „bezpośrednią piezoelektrycznością”.

Przetwornik ciśnienia przekształca ciśnienie na sygnał cyfrowy lub analogowy. Aby osiągnąć ten cel, można zastosować wiele technologii, chociaż tensometr jest preferowaną technologią w takich krytycznych zastosowaniach. Gdy przetwornik ciśnienia jest wystawiony na działanie ciśnienia, dostarcza napięcie wyjściowe proporcjonalne do tego ciśnienia. Wyjście napięciowe należy skalibrować, aby odzwierciedlało poziom ciśnienia.

Powiązane kategorie produktów

Czujniki ruchu

Czujniki ruchu wykrywają ruch obiektu i mogą być używane do wyzwalania akcji poprzez określenie nieobecności lub obecności celu. Odgrywają coraz większą rolę w naszych codziennych czynnościach.

Akcelerometr jest prawdopodobnie najbardziej znanym czujnikiem ruchu i jest urządzeniem elektromechanicznym mierzącym siły przyspieszenia. Siły te mogą być statyczne, jak na przykład stała siła przyciągania ziemskiego, lub też dynamiczne, wywoływane przez ruchy i wibracje akcelerometru. Niektóre akcelerometry wykorzystują efekt piezoelektryczny, czyli zawierają mikroskopijne kryształy naprężane przez siły przyspieszenia, co z kolei generuje napięcie. Inną metodą działania jest wykrywanie zmian pojemności. W przypadku umieszczenia obok siebie dwóch mikrostruktur występuje między nimi określona pojemność. W przypadku poruszenia jednej ze struktur przez siłę przyspieszenia pojemność zmienia się. Teraz wystarczy dodać obwody przekształcające pojemność na napięcie i akcelerometr gotowy.

Czujniki pasywne na podczerwień (PIR) i refleksyjne czujniki na podczerwień są również popularnymi typami czujników ruchu. Czujniki PIR można zaprojektować tak, aby obejmowały szeroki obszar wykrywania, ponieważ mogą wykrywać obecność ciepłego obiektu. Ten typ czujnika, zamiast emitować światło, wykrywa zmiany w promieniowaniu podczerwonym, które występują, gdy porusza się obiekt o temperaturze innej niż otoczenie. Odblaskowe czujniki podczerwieni emitują promienie podczerwone z diody LED, a następnie wykrywają odbite promienie, aby określić odległość do obiektu.

Powiązane kategorie produktów /h4>

• PIR Motion Sensors
• Angular Rate Motion Sensors
• Accelerometer
• Piezoelectric Actuators
• Linear Displacement Sensors
• Development Boards
• Education & Maker Boards

Czujniki położenia

Czujniki położenia zapewniają informacje zwrotne o położeniu i są w stanie zaoferować precyzyjne sterowanie ruchem, funkcje zliczania i kodowania w wielu systemach. Mogą wykryć obiekt docelowy, osobę, substancję lub zakłócenie pola magnetycznego lub elektrycznego i przekształcić to w wyjście elektryczne w celu podjęcia dalszych działań.

Istnieją różne typy czujników pozycji opartych na wielu różnych technologiach wykrywania, z których każda ma swoje zalety lub ograniczenia. Istnieją typy urządzeń stykowych, takie jak wyłączniki krańcowe, rezystancyjne przetworniki położenia i typy urządzeń bezkontaktowych, które obejmują czujniki magnetyczne (czujnik Halla i magneto-rezystancyjny), czujniki ultradźwiękowe, zbliżeniowe i fotoelektryczne.

Żyroskopy (czujniki żyroskopowe) to urządzenia wykorzystujące przyciąganie grawitacyjne Ziemi w celu określania orientacji. Żyroskopy składają się z obracającego się swobodnie dysku nazywanego wirnikiem, który jest zamontowany na obracającej się osi wewnątrz większego, bardziej stabilnego koła. W miarę obrotów osi stojan pozostaje nieruchomy, wskazując centralne przyciąganie grawitacyjne i określając w ten sposób kierunek w dół. Żyroskop zachowuje skuteczność dzięki możliwości pomiaru tempa obrotów wokół konkretnej osi.

Pomiar pozycji jest często wymagany w pętlach sprzężenia zwrotnego do sterowania położeniem, ponieważ poprzez ruch kątowy i obrót mogą one mierzyć odległość przebytą przez dowolne urządzenie, zaczynając od pozycji odniesienia urządzenia do jego nowej pozycji. Technologie wykrywania położenia obejmują efekt Halla, czujniki rezystancyjne i magnetorezystancyjne.

Wraz z rozwojem technologii wykrywania urządzenia pozycjonujące stają się coraz mniejsze i lepsze, otwierając drogę dla większej liczby zastosowań niż kiedykolwiek wcześniej. Kluczowym krokiem w wyborze odpowiedniego czujnika położenia jest zrozumienie wymagań dotyczących rozmiaru czujnika, zakresu pomiarowego, liniowości, rozdzielczości, dokładności, powtarzalności, ograniczeń montażowych i odporności na warunki środowiskowe.

Powiązane kategorie produktów

Czujniki zbliżeniowe

Czujniki zbliżeniowe to czujniki dyskretne, które wykrywają zbliżenie obiektu do powierzchni czujnika. Są w stanie wykrywać obecność bliskich obiektów bez kontaktu fizycznego. Czujniki zbliżeniowe emitują strumień promieniowania elektromagnetycznego i wyszukują zmiany pola lub sygnał powrotny. Są wykorzystywane w smartfonach w celu wykrywania przypadkowych dotknięć ekranu podczas trzymania telefonu przy uchu w trakcie rozmowy. Typowe zastosowania obejmują wykrywanie, pozycjonowanie, kontrolowanie oraz zliczanie w automatach i systemach produkcyjnych. Dostępne są cztery podstawowe typy czujników zbliżeniowych: indukcyjne zbliżeniowe, pojemnościowe czujniki zbliżeniowe, ultradźwiękowe czujniki zbliżeniowe oraz czujniki fotoelektryczne czyli optoelektroniczne.

Indukcyjne czujniki zbliżeniowe reagują na obiekty wykonane z metali żelaznych i nieżelaznych. Wykrywają także metale przez warstwy materiałów niemetalowych. Czujniki indukcyjne zawierają cewki nawinięte na rdzeń z miękkiego żelaza. Indukcja czujnika zmienia się w przypadku zbliżenia do niego obiektu z metalu żelaznego. Zmiana ta powoduje włączenie trybu przełącznika aktywowanego przez napięcie. Czujniki pojemnościowe reagują na zmiany nośnika dielektrycznego otaczającego powierzchnię aktywną bez wymagania kontaktu fizycznego, w związku z czym można je dostosować do wykrywania praktycznie dowolnej substancji. Mogą także wykrywać substancję przez warstwę szkła, plastiku lub cienkiego kartonu.

Czujniki fotoelektryczne umożliwiają bezdotykowe wykrywanie niemal dowolnej substancji lub obiektu w odległości do 10 metrów. Składają się ze źródła światła (zazwyczaj diody LED emitującej światło w spektrum podczerwieni lub światła widzialnego) i czujnika (fotodiody). Czujniki ultradźwiękowe wykorzystują odbijanie fal dźwiękowych o wysokiej częstotliwości (20 kHz) w celu wykrywania obiektów lub odległości do obiektów. Czujniki ultradźwiękowe to najlepszy wybór w przypadku obiektów przezroczystych.

Powiązane kategorie produktów

Czujniki prądowe

Czujnik prądowy to urządzenie, które wykrywa i przekształca prąd na łatwo mierzalne napięcie wyjściowe, proporcjonalne do mierzonego prądu. Dostępna jest szeroka gama czujników, a każdy z nich jest odpowiedni dla określonego zakresu natężenia prądu i konkretnych warunków środowiskowych. Wybór czujnika prądowego zależy od wymagań dotyczących wielkości, szerokości pasma, dokładności, odporności, izolacji, kosztu, rozmiaru lub kosztu. Wytworzona wartość może zostać przekształcona w postać cyfrową w celu wykorzystania przez system sterowania lub monitorowania lub przechowywana w postaci analogowej i bezpośrednio wyświetlana przez aktualny przyrząd testujący.

Najczęściej używanym typem takich czujników są rezystory do pomiarów prądu. Można je traktować jako przetwornice prądowo-napięciowe, w których umieszczenie opornika na ścieżce prądowej powoduje przekształcenie natężenia na napięcie w sposób liniowy. Technologia wykorzystywana przez czujniki prądowe jest istotna, ponieważ różne czujniki mogą mieć różną charakterystyką w wielu zastosowaniach.

Czujniki prądowe opierają się na technologii efektu Halla z pętlą otwartą lub zamkniętą. Czujniki działające w pętli zamkniętej są wyposażone w cewkę zasilaną aktywnie w celu wytwarzania pola magnetycznego przeciwnego do pola wytwarzanego przez wykrywany prąd. Jako urządzenie wykrywające zero jest używany czujnik hallotronowy, gdzie sygnał wyjściowy jest proporcjonalny do natężenia przekazywanego do cewki, które z kolei jest proporcjonalne do zmierzonego natężenia.

W czujnikach prądowych z pętlą otwartą strumień magnetyczny wytwarzany przez prąd pierwotny koncentruje się w obwodzie magnetycznym i jest mierzony przez czujnik hallotronowy. Z czujnika hallotronowego wychodzi sygnał, który zapewnia dokładną (natychmiastową) reprezentację prądu pierwotnego.

Powiązane kategorie produktów

Czujniki optyczne i świetlne

Czujniki światła to urządzenia pasywne, które przekształcają energię świetlną na sygnał elektryczny. Czujniki światła są często nazywane urządzeniami fotoelektrycznymi, ponieważ przekształcają energię świetlną (fotony) na sygnał elektryczny (elektrony). Często stosowanymi typami czujników światła są fototranzystory, fotorezystory i fotodiody.

Czujniki fotoelektryczne wykorzystują strumień światła do wykrywania obecności lub braku obiektu. Emitują strumień światła (widzialnego bądź podczerwonego) przy użyciu elementu emitującego światło. Czujnik fotoelektryczny typu refleksyjnego służy do wykrywania strumienia światła odbijanego przez cel. Strumień światła jest emitowany przez element emitujący światło i odbierany przez element odbierający światło. Elementy emitujące i odbierające światło znajdują się w jednej obudowie. Czujnik odbiera światło odbijane przez cel.

Z kolei fototranzystory używają poziomu wykrytego światła do określenia, jaka ilość prądu może zostać przekazana przez obwód. Jeśli więc czujnik znajduje się w ciemnym pomieszczeniu, przepuszcza tylko niewielką ilość prądu. W przypadku wykrycia jasnego światła przepuszcza większą ilość prądu. Fotorezystory są wykonane z siarczku kadmu, który charakteryzuje się najwyższą rezystancją, kiedy czujnik znajduje się w ciemności. W przypadku wystawienia fotorezystora na światło jego rezystancja spada proporcjonalnie do natężenia światła. Po połączeniu z obwodem i zrównoważeniu przy użyciu potencjometru zmiana natężenia światła przekłada się na zmianę napięcia. Tego typu czujniki są proste, niezawodne i tanie. Są powszechnie stosowane do pomiaru natężenia światła.

W technologii czujników światłowodowych zamiast powietrza jako medium transmisyjnego system wykorzystuje kabel światłowodowy do przesyłania światła między źródłem a detektorem. Czujniki światłowodowe można podzielić na dwie główne klasy: czujniki wewnętrzne i czujniki zewnętrzne. W czujnikach wewnętrznych sam kabel światłowodowy jest czujnikiem, podczas gdy w czujnikach zewnętrznych kabel światłowodowy jest używany do kierowania światła do i z konwencjonalnego czujnika

Powiązane kategorie produktów

Czujniki wilgotności

Wilgotność jest miarą obecności wody w powietrzu. Ilość pary wodnej w powietrzu może wpływać na poczucie komfortu, jak również na wiele przemysłowych procesów produkcyjnych. Obecność pary wodnej wpływa też na różne procesy fizyczne, chemiczne i biologiczne.

Czujniki wilgotności działają na zasadzie wykrywania zmian, które wpływają na prąd elektryczny lub temperaturę powietrza. Dostępne są trzy podstawowe typy czujników wilgotności: pojemnościowe, rezystancyjne i termiczne. Wszystkie trzy typy monitorują drobne zmiany w atmosferze w celu obliczenia zawartości wilgotności w powietrzu.

Pojemnościowe czujniki wilgotności mierzą wilgotność względną za pomocą cienkiego paska tlenku metalu umieszczonego między dwiema elektrodami. Pojemność elektryczna tlenku metalu zmienia się wraz z wilgotnością względną atmosfery. Główne obszary zastosowań to meteorologia, handel i przemysł.

Rezystancyjne czujniki wilgotności wykorzystują jony w solach w celu pomiaru impedancji elektrycznej atomów. W przypadku zmian wilgotności zmienia się opór elektrod po jednej ze stron nośnika w formie soli. Dwa czujniki termiczne przewodzą elektryczność zależnie od wilgotności otaczającego powietrza. Jeden czujnik jest zamknięty w suchym azocie, a drugi mierzy powietrze otaczające. Różnica między dwoma pomiarami jest miarą wilgotności.

Termiczne czujniki wilgotności są zaprojektowane tak, aby przewodzić prąd w zależności od wilgotności otaczającego powietrza. W tym celu obliczają odchylenie między przewodnością cieplną powietrza wilgotnego i suchego

Powiązane kategorie produktów

Czujniki temperatury

Czujniki temperatury to urządzenia, które mierzą ilość energii cieplnej lub zimna generowanego przez obiekt lub układ. Umożliwiają wykrywanie fizycznych zmian temperatury i dostarczają analogowe lub cyfrowe sygnały wyjściowe.

Czujnik temperatury składa się z dwóch podstawowych typów fizycznych: Typy kontaktowych czujników temperatury i bezkontaktowe typy czujników temperatury. Czujniki temperatury typu kontaktowego muszą pozostawać w kontakcie fizycznym z wykrywanym obiektem. Wykorzystują zjawisko przewodzenia w celu monitorowania zmian temperatury. Z kolei czujniki temperatury typu bezkontaktowego wykorzystują konwekcję i promieniowanie w celu monitorowania zmian temperatury.

Dostępne są różne urządzenia monitorujące temperaturę, z których najbardziej popularne to termopary, termistory, rezystancyjne czujniki temperatury (RTD) i urządzenia na podczerwień. Termopary to urządzenia najbardziej wszechstronne, niedrogie i o szerokim zakresie działania (zazwyczaj do 1200 stopni Celsjusza). Składają się z dwóch różnych drutów połączonych na końcach w celu stworzenia elementu wykrywającego. Różnica między wartością na styku odniesienia i temperaturą rzeczywistą stanowi potencjał napięcia.

Termistory to urządzenia półprzewodnikowe, których rezystancja zmienia się wraz ze zmianą temperatury, jednak zależność między temperaturą a rezystancją jest nieliniowa. Dobrze sprawdzają się w przypadku bardzo czułych pomiarów w ograniczonym zakresie temperatur — do 100 stopni Celsjusza.

Rezystancyjne czujniki temperatury wykorzystują drut precyzyjny, zazwyczaj wykonany z platyny, jako element wykrywający. Wykorzystują one zjawisko polegające na tym, że rezystancja metalu zmienia się wraz z temperaturą, co sprawia, że są one liniowe w szerszym zakresie, bardziej stabilne i mają lepszą dokładność i rozdzielczość niż termopary.

Czujniki typu podczerwonego wykorzystują ciepło promieniowania do wykrywania temperatury z dystansu. Te czujniki bezkontaktowe mogą być również używane do wykrywania pola widzenia oraz generowania mapy termicznej powierzchni.

Powiązane kategorie produktów

Czujniki ciśnienia

Czujnik ciśnienia to urządzenie, które wykrywa ciśnienie i przekształca je na analogowy sygnał elektryczny, którego siła jest zależna od przyłożonego ciśnienia. Ciśnienie jest definiowane jako siła na jednostkę powierzchni wywierana przez ciecz na jej otoczenie. Czujniki przekształcają ciśnienie na sygnał elektryczny, w związku z czym są też nazywane przetwornikami ciśnienia.

Ciśnienie bezwzględne jest mierzone względem idealnej próżni — przykładem jest ciśnienie atmosferyczne. Typową jednostką miary są bary, bezwzględne (bara). Ciśnienie różnicowe to różnica ciśnień między dwoma punktami pomiaru. Typową jednostką miary są bary, różnicowe (bard). Ciśnienie wzorcowe jest mierzone względem ciśnienia otoczenia — przykładem jest ciśnienie krwi. Typową jednostką miary jest nacisk na cal kwadratowy, wzorcowy (psig).

Jednostką SI ciśnienia jest paskal (N/m2), lecz inne popularne jednostki ciśnienia obejmują funty na cal kwadratowy (PSI), atmosfery (atm), bary, cale słupka rtęci (in Hg) i milimetry słupka rtęci (mm Hg).

Czujniki ciśnienia są stosowane szeroko w branży motoryzacyjnej, produkcyjnej, lotniczej, pomiarach biomedycznych, klimatyzacji, pomiarach hydraulicznych itp. W branży motoryzacyjnej czujniki ciśnienia stanowią nieodłączną część silnika i jego układu bezpieczeństwa. W silnikach czujniki te monitorują ciśnienie oleju i płynu chłodzącego oraz regulują moc dostarczaną przez silnik w celu osiągnięcia odpowiedniej prędkości w przypadku wciśnięcia pedału przyspieszenia lub hamulca. W przyrządach takich jak cyfrowe monitory ciśnienia krwi i wentylatory czujniki ciśnienia są wymagane w celu optymalizacji urządzenia pod kątem zdrowia pacjenta i jego wymagań.

Powiązane kategorie produktów

Dotyk

Czujnik dotykowy to typ urządzenia, które rejestruje dotyk lub kontakt fizyczny z urządzeniem i/lub obiektem. Umożliwia urządzeniu lub obiektowi wykrycie dotyku albo niewielkiej odległości, zazwyczaj użytkownika lub operatora. Urządzenia wejściowe wykrywające dotyk umożliwiają stosowanie różnych nowych techniki interakcji i niezawodnie zastępują przyciski i przełączniki mechaniczne, eliminując zużycie mechaniczne. Mogą mieć formę prostych suwaków, kół obrotowych i płytek dotykowych, tworząc intuicyjne interfejsy użytkownika.

Czujnik dotykowy działa przede wszystkim w momencie kontaktu fizycznego z obiektem lub osobą. Czujniki dotykowe są nazywane także czujnikami taktylnymi. Są wrażliwe na dotyk, siłę lub nacisk. Mogą być w nich stosowane technologie pojemnościowe i rezystancyjne.

Czujniki pojemnościowe opierają się na sprzężeniu pojemnościowym, które wykrywa i mierzy wszelkie obiekty przewodzące lub różniące się właściwościami dielektrycznymi od powietrza. Pojemnościowe ekrany dotykowe rozróżniają i wykrywają różne miejsca dotyku na podstawie impulsów elektrycznych w ludzkim ciele, zazwyczaj w czubkach palców. Dzięki temu ekrany dotykowe nie wymagają przykładania do powierzchni faktycznej siły.

Technologia pojemnościowych ekranów dotykowych to popularna i trwała technologia używana w wielu różnych zastosowaniach. Pojemnościowe ekrany dotykowe są bardzo przejrzyste i oferują przezroczystość na poziomie 90%. Dzięki przejrzystości wyższej niż w przypadku ekranów rezystancyjnych ekrany tego typu są stosowane w smartfonach.

Powiązane kategorie produktów

Czujniki przepływu

Czujnik przepływu (lub miernik) to urządzenie, które mierzy natężenie przepływu liniowego, nieliniowego, masowego lub objętościowego płynu lub gazu. Czujniki przepływu wykorzystują podsystemy elektryczne i mechaniczne do pomiaru zmian fizycznych własności płynu i obliczania jego przepływu. Czujniki przepływu stosuje się do gazów o zakresie temperatur pracy od -20 °C do + 400 °C, cieczy o zakresie temperatur roboczych od -50 °C do +180 °C, a także mogą mierzyć natężenia przepływu i kierunek w zakresie od 0 m/s do 100 m/s. Są rozmieszczane w celu wykrywania wycieków, zatorów i pęknięć rur. Pomiar przepływu jest istotny dla sterowania wieloma typami urządzeń. Czujniki te są powszechnie stosowane w urządzeniach medycznych, systemach HVAC, samochodach, fabrykach chemicznych, procesach przemysłowych i aplikacjach inteligentnej energii. Czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze przepływomierzy, to łatwość kalibracji i utrzymania, średni czas między awariami i dostępność części zamiennych w konkretnym zakładzie.

Czujniki przepływu dobiera się na podstawie specyfikacji wymagań, takich jak informacje o natężeniu przepływu, pomiar ciągły czy sumowany, oraz czy dane są lokalne czy zdalne. Jeśli zdalne, transmisja może być analogowa lub cyfrowa. Ważna jest również ocena właściwości i charakterystyk przepływu czynników procesowych, takich jak ciśnienie, temperatura, dopuszczalny spadek ciśnienia, gęstość (lub ciężar właściwy), przewodnictwo, lepkość i prężność par w maksymalnej temperaturze roboczej.

Czujniki przepływu są podzielone na dwie grupy: stykowe i bezkontaktowe czujniki przepływu. Jeśli mierzona ciecz lub gaz nie zatyka rury, gdy styka się z ruchomymi częściami czujnika, stosuje się kontaktowe czujniki przepływu. Z drugiej strony bezkontaktowe czujniki przepływu nie mają ruchomych części i są powszechnie używane do śledzenia cieczy lub gazów. Podobnie rodzaj czujnika przepływu może być czujnikiem przepływu objętościowego lub czujnikiem przepływu masowego. Czujniki przepływu gazuwykorzystują system oparty na przepływie masowym.

Powiązane kategorie produktów