חיישנים - סוגים ויישומים

חיישני לחץ

בדרך כלל משתמשים בחיישני לחץ למדידת לחץ של גז או נוזלים. בדרך כלל חיישן לחץ משמש כמתמר. זה מייצר את הלחץ באות חשמלית או דיגיטלית אנלוגית. יש גם קטגוריה של חיישני לחץ המסווגים במונחי לחץ, חלקם חיישן לחץ מוחלט, חיישן לחץ מד. יש גם סוג של חיישן לחץ המאפשר לך לדעת מתי ברכב שלך חסר דלק או נפט.

חיישני לחץ הם מתמרים אופייניים שחשים את הלחץ וממירים אותו לפרמטרים של אות חשמלי. דוגמאות אופייניות לחיישני לחץ הם מדדי מתח, חיישני לחץ קיבוליים וחיישני לחץ פיזואלקטריים. מודדי המתח עובדים על עקרון השינוי בהתנגדות עם הפעלת לחץ כאשר חיישני הלחץ הפיזואלקטריים עובדים על עקרון שינוי המתח על פני המכשיר בעת הפעלת לחץ.

תרשים מעגל חיישן לחץ:

להלן תרשים המעגל של מד מדידת לחץ מבוסס PIC מיקרו-בקר:

המעגל כולל את הרכיבים הבאים:

• מיקרו-בקר PIC שמקבל קלט מחיישן הלחץ ובהתאם נותן את הפלט לפאנל התצוגה של 4 השבעים.
• חיישן לחץ 6 פינים IC MPX4115 שהוא חיישן לחץ סיליקון ומספק אות פלט אנלוגי גבוה.
• 4 תצוגות בשבעה קטעים מקבלים קלט ממיקרו-בקר PIC ומונעים על ידי כל טרנזיסטור.
• סידור קריסטל לספק קלט שעון למיקרו-בקר.

הפעלת חיישן לחץ:

הסרטון לעיל מתאר כיצד חיישן הלחץ מתממשק למיקרו-בקר כדי להציג את ערך הלחץ בתצוגת שבעה קטעים. חיישן הלחץ מורכב מ -6 פינים ומחובר לאספקת 5 וולט.

סיכה 3 מחוברת לאספקת החשמל, סיכה 2 מקורקעת וסיכה 1 מחוברת לסיכה RA0 / AN0 של מיקרו-בקר ככניסה אנלוגית. להצגת הערכים כאן משתמשים בתצוגת שבע ספרות בת 4 ספרות המונעת על ידי תצורת אנודה משותפת של ארבעה טרנזיסטורים.

כאן 28.50 חיישן לחץ PSI מחובר למיקרו-בקר כך שכאשר אנו יכולים לשנות את ערך החיישן נמוך או גבוה, מיקרו-בקר מזהה ערכים אלה ומוצג בתצוגת שבעת החלקים.

אם ערך לחץ זה חוצה את רמות הסף שלו מיקרו-בקר נותן אזעקה למשתמש. בדרך זו ניתן לממשק את כל סוג החיישן למיקרו-בקר לצורך ניטור, עיבוד והצגת ערכי זמן אמת.

יישומי חיישן לחץ:

יש יישומים רבים לחיישן לחץ כמו חישת לחץ, חישת גובה, חישת זרימה, חישת קו או עומק.

• משתמשים בו גם בזמן אמת, אזעקות רכב ומצלמות תנועה משתמשות בחיישני לחץ כדי לדעת אם מישהו ממהר.
• חיישני לחץ משמשים גם בתצוגות מסך מגע כדי לקבוע את נקודת הפעלת הלחץ ולתת הנחיות מתאימות למעבד.
• הם משמשים גם במוניטור לחץ דם דיגיטלי ובמאווררים.
• יישום תעשייתי של חיישני לחץ כולל ניטור גזים ולחץ חלקי שלהם.
• הם משמשים גם במטוסי אוויר בכדי לספק איזון בין הלחץ האטמוספרי למערכת הבקרה.
• הם משמשים גם לקביעת עומק האוקיאנוסים במקרה של פעולות ימיות לקביעת תנאי הפעלה מתאימים למערכות האלקטרוניות.

דוגמה לחיישן לחץ - מתמר פיזואלקטרי

מתמר פיזואלקטרי הוא מכשיר מדידה הממיר פעימות חשמל לתנודות מכניות ולהיפך. גביש קוורץ פיזואלקטרי ואפקט פיזואלקטרי הם שני הדברים הדרושים כדי להבין לגבי המתמרים הפיזואלקטריים.

גביש קוורץ פיזואלקטרי:

גביש קוורץ הוא חומר פיזואלקטרי. זה יכול לייצר את המתח כאשר מופעל מתח מכני כלשהו על הגביש. הגביש הפיזואלקטרי מתכופף לכיוונים שונים בערכים שונים של תדרים. זה נקרא מצב של רטט. להשגת מצבי רטט שונים, ניתן לייצר את הגביש בצורות שונות.

אפקט פיזואלקטרי:

אפקט פיזואלקטרי הוא יצירת מטען חשמלי בגבישים וקרמיקה מסוימים עקב לחץ מכני שהופעל עליהם. קצב ייצור המטען החשמלי הוא פרופורציונלי לכוח המופעל עליו. האפקט הפיזואלקטרי עובד בסדר הפוך גם כך שכאשר מפעילים מתח על חומר פיזואלקטרי הוא יכול לייצר אנרגיה מכנית מסוימת.

ניתן להשתמש במתמרים הפיזואלקטריים במיקרו-טלפונים בגלל הרגישות הגבוהה שלהם במקום בו הם ממירים את לחץ הקול למתח. הם יכולים לשמש במדי תאוצה, גלאי תנועה, ויכולים לשמש כגלאי אולטרסאונד וכגנרטורים. התפשטות אולטרסאונד אינה מתבצעת בחומר על ידי השקיפות שלה.

יישום:

המתמרים הפיזואלקטריים יכולים לשמש גם כמפעילים וגם כחיישנים. חיישן הופך כוח מכני לפולסי מתח חשמל ומפעיל ממיר פעימות מתח לרטט מכני. חיישנים פיזואלקטריים יכולים לזהות חוסר איזון של חלקי מכונה מסתובבים. ניתן להשתמש בהם במדידת מפלס קולי ומדידת יישומי קצב זרימה. מלבד התנודות לאיתור חוסר איזון, ניתן להשתמש בהן למדידת רמות וקצב זרימה אולטרסאונד.

חיישן לחות

חיישן לחות חש לחות יחסית. זה מרמז שהוא מודד גם את טמפרטורת האוויר וגם את הלחות. חישה של לחות חיונית במערכות בקרה בתעשיות ובבית. אלה מיועדים ליישומים רגישים בעלות נפח גבוהה, למשל אוטומציה משרדית, בקרת אוויר לרכב, מכשירי חשמל לבית ומערכות בקרת תהליכים תעשייתיים וגם ביישומים בהם נדרש פיצוי לחות. חיישני לחות הם בדרך כלל מסוג קיבולי או התנגדותי.

תגובת חיישני הקבלים ליניארית יותר בהשוואה לחיישני ההתנגדות. בנוסף, ניתן להשתמש בחיישנים קיבוליים בכל הטווח של 0 עד 100 אחוז לחות יחסית (RH), כאשר אלמנט ההתנגדות מוגבל בדרך כלל לכ -20 עד 90 אחוז לחות יחסית (RH). כאן נדבר על החיישן הקיבולי.

חיישן לחות קיבולי משנה את הקיבול שלו על בסיס לחות יחסית של האוויר שמסביב. הקבוע הדיאלקטרי של החיישן משתנה עם רמת הלחות באופן שניתן למדוד. הקיבול עולה עם לחות יחסית.

חיישן לחות

מאפיינים:

• אמינות גבוהה ויציבות לטווח הארוך.
• הוא משמש במעגלים עם פלט מתח או תדר.
• רכיב ללא עופרת. רכיבים נקיים מעופרת.
• שינוי מיידי להתפשטות משלב הרווי.
• זמן תגובה מהיר.

מפרטים:

• דרישות הספק: 5 עד 10 וולט DC.
• תקשורת: רכיב קיבולי.
• מידות: 0.25 x 0.40 בקוטר (6.2 x 10.2 מ'מ קוטר).
• טווח טמפ 'הפעלה: -40 עד 212 ° F (-40 עד 100 ° C).

לחיישני לחות יש מגוון רחב של יישומים כגון יישומים תעשייתיים וביתיים, יישומים רפואיים והם משמשים כדי לספק אינדיקציה לרמות הלחות בסביבה.

מדידת הלחות קשה. בדרך כלל הלחות באוויר נמדדת כחלק מכמות המים המרבית שאוויר יכול לספוג בטמפרטורה מסוימת. בתנאים אטמוספריים ובטמפרטורה נתונה שבר זה יכול לנוע בין 0 ל -100%. לחות יחסית זו תקפה רק בטמפרטורה ולחץ אטמוספרי מסוים. לכן חשוב שחיישן הלחות לא יושפע מטמפרטורה או מלחץ.

מעגל חיישן לחות

הזרם העובר דרך התרמיסטור גורם לו להתחמם ובכך מעלה את הטמפרטורה שלו. פיזור חום נמצא יותר בתרמיסטור האטום בהשוואה לתרמיסטור החשוף בשל ההבדל במוליכות התרמית של אדי מים וחנקן יבש. ההבדל בהתנגדות התרמיסטים הוא פרופורציונאלי ללחות המוחלטת.

חיישן גז:

חיישני גז הם מרכיב בסיסי במערכות אבטחה רבות ובמתודולוגיה מודרנית, ומספקים משוב מרכזי לבקרת איכות למערכת. ואלה זמינים במפרט רחב בהתאם לרמות הרגישות, סוג הגז שיש לחוש, מדידות פיזיות ואלמנטים שונים.

חיישני גז מופעלים בדרך כלל באמצעות סוללה. הם משדרים אזהרות באמצעות סדרה של אותות נשמעים ונראים כמו אזעקות ונורות מהבהבות, כאשר מזוהים רמות מסוכנות של אדי גז. גז אחר משמש כנקודת ייחוס על ידי החיישן כאשר הוא מודד את ריכוז הגז.

חיישן גז

מודול החיישן מורכב משלד חיצוני מפלדה שמתחתיו ממוקם רכיב חישה. רכיב חישה זה נתון לזרם באמצעות לידים מחברים. זרם זה ידוע כזרם חימום דרכו הגזים המתקרבים לרכיב החישה נעשים מיוננים ונספגים ברכיב החישה. זה משנה את ההתנגדות של רכיב החישה שמשנה את ערך הזרם שיוצא ממנו.

מאפיינים:

1. ביצועים יציבים, חיים ארוכים, עלות נמוכה.
2. מעגל כונן פשוט.
3. תגובה מהירה.
4. רגישות גבוהה לגז דליק בטווח רחב.
5. ביצועים יציבים, חיים ארוכים, עלות נמוכה.

ניתן להשתמש בגלאי גז לאיתור גזים בוערים, דליקים ורעילים, וצריכת חמצן. סוג זה של מכשיר נמצא בשימוש נרחב בתעשייה וניתן למצוא אותו במגוון תחומים לדוגמא על אסדות נפט, לצורך הקרנת צורות ייצור וטכנולוגיות מתפתחות כגון פוטו וולטאיקה. בנוסף, הם עשויים להיות מנוצלים במסגרת כיבוי האש.

חיישן הגז מתאים לזיהוי גזים דליקים, למשל מימן, מתאן או פרופאן / בוטן (LPG).

מעגל חיישן גז

כאשר גזים דליקים או מפחיתים באים במגע עם אלמנט המדידה, הם נתונים לבעירה קטליטית, הגורמת לעליית הטמפרטורה הגורמת לשינוי התנגדות האלמנט. השינוי בהתנגדות החיישן מתקבל כשינוי מתח היציאה על פני נגד העומס (RL) בסדרה עם התנגדות החיישן (RS). ריכוז הגז הנבדק נקבע על ידי שינוי מוליכות כאשר משטח החיישן סופג את הגזים המפחיתים. הפלט הקבוע 5V של לוח רכישת הנתונים זמין לתנור החיישן (VH) ולמעגל האיתור (VC).

עכשיו יש לך מושג לגבי סוגי החיישן ויישומיו אם יש לך שאלות בנושא זה או על החשמל פרויקטים אלקטרוניים השאירו את ההערות למטה.

מעגל עבודה טיפוסי