Cảm biến áp suất
Cảm biến áp suất thường được sử dụng để đo áp suất của chất khí hoặc chất lỏng. Thông thường một cảm biến áp suất hoạt động như một bộ chuyển đổi. Nó tạo ra áp suất trong tín hiệu điện tương tự hoặc tín hiệu kỹ thuật số. Ngoài ra còn có loại cảm biến áp suất được phân loại theo áp suất, một số loại là cảm biến áp suất tuyệt đối, cảm biến đo áp suất. Ngoài ra còn có một loại cảm biến áp suất cho phép bạn biết khi xe của bạn sắp hết xăng hoặc dầu.
Cảm biến áp suất là bộ chuyển đổi điển hình cảm nhận áp suất và chuyển nó thành các thông số tín hiệu điện. Ví dụ điển hình của cảm biến áp suất là đồng hồ đo biến dạng, cảm biến áp suất điện dung và cảm biến áp suất áp điện. Đồng hồ đo biến dạng hoạt động trên nguyên tắc thay đổi điện trở khi áp dụng áp suất trong đó cảm biến áp điện hoạt động trên nguyên tắc thay đổi điện áp trên thiết bị khi áp dụng áp suất.
Sơ đồ mạch cảm biến áp suất:
Sau đây là sơ đồ mạch của Đồng hồ đo áp suất dựa trên Vi điều khiển PIC:
Mạch bao gồm các thành phần sau:
- Một Vi điều khiển PIC nhận đầu vào từ cảm biến áp suất và do đó đưa đầu ra cho bảng hiển thị 4 bảy đoạn.
- IC cảm biến áp suất 6 chân MPX4115 là cảm biến áp suất silicon và cung cấp tín hiệu đầu ra tương tự cao.
- 4 màn hình bảy đoạn nhận đầu vào từ vi điều khiển PIC và được điều khiển bởi mỗi bóng bán dẫn.
- Một sự sắp xếp tinh thể để cung cấp đầu vào xung nhịp cho Bộ vi điều khiển.
Hoạt động của cảm biến áp suất:
Video trên mô tả cách cảm biến áp suất được giao tiếp với vi điều khiển để hiển thị giá trị của áp suất trong hiển thị bảy đoạn. Cảm biến áp suất gồm có 6 chân và kết nối với nguồn 5V.
Chân 3 được kết nối với nguồn điện, chân 2 được nối đất và chân 1 được kết nối với chân RA0 / AN0 của vi điều khiển như một đầu vào tương tự. Để hiển thị các giá trị ở đây, chúng tôi sử dụng màn hình 4 chữ số bảy phân đoạn được điều khiển bởi cấu hình cực dương chung của bốn bóng bán dẫn.
Ở đây, cảm biến áp suất 28,50 PSI được kết nối với vi điều khiển nên khi chúng ta có thể thay đổi giá trị cảm biến thành thấp hoặc cao, vi điều khiển sẽ phát hiện các giá trị này và hiển thị trên màn hình bảy đoạn.
Nếu giá trị áp suất này vượt qua ngưỡng ngưỡng của nó, bộ vi điều khiển sẽ đưa ra cảnh báo cho người dùng. Bằng cách này, người ta có thể giao diện bất kỳ loại cảm biến nào với bộ vi điều khiển để theo dõi, xử lý và hiển thị các giá trị thời gian thực.
Ứng dụng cảm biến áp suất:
Có nhiều ứng dụng cho cảm biến áp suất như cảm biến áp suất, cảm biến độ cao, cảm biến dòng chảy, cảm biến đường hoặc độ sâu.
- Nó cũng được sử dụng trong thời gian thực, cảnh báo xe hơi và camera giao thông sử dụng cảm biến áp suất để biết liệu ai đó đang chạy quá tốc độ hay không.
- Cảm biến áp suất cũng được sử dụng trong màn hình cảm ứng để xác định điểm áp dụng và đưa ra hướng thích hợp cho bộ xử lý.
- Chúng cũng được sử dụng trong máy đo huyết áp kỹ thuật số và máy thở.
- Ứng dụng công nghiệp của cảm biến áp suất liên quan đến việc giám sát các chất khí và áp suất riêng phần của chúng.
- Chúng cũng được sử dụng trong máy bay hàng không để cung cấp sự cân bằng giữa áp suất khí quyển và hệ thống điều khiển.
- Chúng cũng được sử dụng để xác định độ sâu của đại dương trong trường hợp hoạt động trên biển nhằm xác định các điều kiện hoạt động phù hợp cho hệ thống điện tử.
Một ví dụ về cảm biến áp suất- Bộ chuyển đổi áp điện
Bộ chuyển đổi áp điện là một thiết bị đo có chức năng chuyển đổi xung điện thành dao động cơ học và ngược lại. Tinh thể thạch anh áp điện và hiệu ứng áp điện là hai điều cần thiết để hiểu về bộ chuyển đổi áp điện.
Tinh thể thạch anh áp điện:
Tinh thể thạch anh là một vật liệu áp điện. Nó có thể tạo ra điện áp khi một số ứng suất cơ học được đặt lên tinh thể. Tinh thể áp điện uốn cong theo các hướng khác nhau ở các giá trị khác nhau của tần số. Đây được gọi là chế độ rung. Để đạt được các chế độ rung khác nhau, tinh thể có thể được tạo ra ở các hình dạng khác nhau.
Hiệu ứng áp điện:
Hiệu ứng áp điện là sự tạo ra điện tích trong một số tinh thể và gốm sứ do ứng suất cơ học tác dụng lên chúng. Tốc độ sinh ra điện tích tỉ lệ với lực tác dụng lên nó. Hiệu ứng áp điện cũng hoạt động theo thứ tự ngược lại sao cho khi đặt điện áp vào vật liệu áp điện, nó có thể tạo ra một số năng lượng cơ học.
Các đầu dò áp điện có thể được sử dụng trong điện thoại siêu nhỏ vì độ nhạy cao của chúng khi chúng chuyển đổi áp suất âm thanh thành điện áp. Chúng có thể được sử dụng trong máy đo gia tốc, máy dò chuyển động và có thể được sử dụng như máy dò siêu âm và máy phát điện. Sự truyền sóng siêu âm không bị ảnh hưởng trong vật liệu bởi tính trong suốt của nó.
Ứng dụng:
Các bộ chuyển đổi áp điện có thể được sử dụng làm thiết bị truyền động và cảm biến. Cảm biến biến lực cơ học thành xung điện áp và bộ truyền động chuyển xung điện áp thành dao động cơ học. Cảm biến áp điện có thể phát hiện sự mất cân bằng của các bộ phận máy quay. Chúng có thể được sử dụng trong đo mức siêu âm và đo các ứng dụng tốc độ dòng chảy. Ngoài các rung động để phát hiện sự mất cân bằng, chúng có thể được sử dụng để đo mức siêu âm và tốc độ dòng chảy.
Cảm biến độ ẩm
Cảm biến độ ẩm cảm nhận độ ẩm tương đối. Điều này ngụ ý rằng nó đo cả nhiệt độ không khí và độ ẩm. Cảm biến độ ẩm là điều cần thiết trong các hệ thống điều khiển trong các ngành công nghiệp và trong nước. Chúng được thiết kế cho các ứng dụng có khối lượng lớn, nhạy cảm với chi phí, ví dụ như tự động hóa văn phòng, điều khiển không khí ô tô, thiết bị gia dụng và hệ thống điều khiển quy trình công nghiệp và cả trong các ứng dụng cần bù ẩm. Cảm biến độ ẩm thường thuộc loại điện dung hoặc điện trở.
Phản ứng của cảm biến tụ điện tuyến tính hơn so với cảm biến điện trở. Cảm biến điện dung còn có thể sử dụng được trong toàn bộ phạm vi độ ẩm tương đối từ 0 đến 100 phần trăm (RH), trong đó phần tử điện trở thường được giới hạn trong khoảng 20 đến 90 phần trăm độ ẩm tương đối (RH). Ở đây chúng ta sẽ thảo luận về cảm biến điện dung.
Cảm biến độ ẩm điện dung thay đổi điện dung của nó dựa trên RH của không khí xung quanh. Hằng số điện môi của cảm biến thay đổi theo mức độ ẩm theo cách có thể đo được. Điện dung tăng theo độ ẩm tương đối.
Cảm biến độ ẩm
Đặc trưng:
- Độ tin cậy cao và ổn định lâu dài.
- Nó được sử dụng trong các mạch có đầu ra điện áp hoặc tần số.
- Thành phần không chì. Các thành phần không có chì.
- Thay đổi ngay lập tức để khử bão hòa từ pha bão hòa.
- Thời gian phản hồi nhanh chóng.
Thông số kỹ thuật:
- Yêu cầu nguồn: 5 đến 10 VDC.
- Giao tiếp: Thành phần điện dung.
- Kích thước: Đường kính 0,25 x 0,40 in (Đường kính 6,2 x 10,2 mm).
- Phạm vi nhiệt độ hoạt động: -40 đến 212 ° F (-40 đến 100 ° C).
Cảm biến độ ẩm có nhiều ứng dụng như ứng dụng công nghiệp và gia dụng, ứng dụng y tế và được sử dụng để cung cấp chỉ báo về mức độ ẩm trong môi trường.
Việc đo độ ẩm rất khó. Nói chung, độ ẩm trong không khí được đo bằng phần nhỏ của lượng nước tối đa mà không khí có thể hấp thụ ở một nhiệt độ nhất định. Ở điều kiện khí quyển và nhiệt độ nhất định, phần này có thể thay đổi từ 0 đến 100%. Độ ẩm tương đối này chỉ có giá trị ở một nhiệt độ và áp suất khí quyển nhất định. Do đó, điều quan trọng là cảm biến độ ẩm không được ảnh hưởng bởi nhiệt độ hoặc áp suất.
Mạch cảm biến độ ẩm
Dòng điện đi qua nhiệt điện trở làm cho nó nóng lên, do đó làm tăng nhiệt độ của nó. Tản nhiệt nhiều hơn ở nhiệt điện trở kín so với nhiệt điện trở tiếp xúc do sự khác biệt về độ dẫn nhiệt của hơi nước và nitơ khô. Sự khác biệt về điện trở của các nhiệt điện trở tỷ lệ với độ ẩm tuyệt đối.
Cảm biến khí:
Cảm biến khí là thành phần cơ bản trong nhiều hệ thống an ninh và phương pháp luận hiện đại, cung cấp phản hồi kiểm soát chất lượng chính cho hệ thống. Và chúng có sẵn với nhiều thông số kỹ thuật tùy thuộc vào mức độ nhạy cảm, loại khí được cảm nhận, các phép đo vật lý và các yếu tố khác nhau.
Cảm biến khí nói chung hoạt động bằng pin. Chúng truyền cảnh báo thông qua một loạt các tín hiệu âm thanh và nhìn thấy được chẳng hạn như báo động và đèn nhấp nháy, khi mức độ nguy hiểm của hơi khí được xác định. Một loại khí khác được sử dụng làm điểm tham chiếu bởi cảm biến khi nó đo nồng độ khí.
Cảm biến khí
Mô-đun cảm biến bao gồm một bộ xương ngoài bằng thép, trong đó có bộ phận cảm biến. Thành phần cảm biến này chịu dòng điện qua các dây dẫn kết nối. Dòng điện này được gọi là dòng điện làm nóng qua nó, các khí đến gần thành phần cảm biến sẽ bị ion hóa và được hấp thụ bởi thành phần cảm biến. Điều này làm thay đổi điện trở của thành phần cảm biến làm thay đổi giá trị của dòng điện đi ra khỏi nó.
Đặc trưng:
- Hiệu suất ổn định, tuổi thọ cao, chi phí thấp.
- Mạch truyền động đơn giản.
- Phản ứng nhanh.
- Độ nhạy cao đối với khí cháy trong phạm vi rộng.
- Hiệu suất ổn định, tuổi thọ cao, chi phí thấp.
Máy dò khí có thể được sử dụng để phát hiện khí có thể cháy, dễ cháy và khí độc, và tiêu thụ oxy. Loại thiết bị này được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và có thể được tìm thấy trong nhiều lĩnh vực khác nhau, ví dụ như giàn khoan dầu, để sàng lọc các dạng sản phẩm và các công nghệ mới nổi như quang điện. Chúng cũng có thể được sử dụng trong chữa cháy.
Cảm biến khí phù hợp để phát hiện các khí dễ cháy, ví dụ như hydro, metan hoặc propan / butan (LPG).
Mạch cảm biến khí
Khi khí cháy hoặc khí khử tiếp xúc với phần tử đo, chúng sẽ bị đốt cháy xúc tác, làm tăng nhiệt độ và làm thay đổi điện trở của phần tử đo. Sự thay đổi trong điện trở cảm biến nhận được khi sự thay đổi của điện áp đầu ra trên điện trở tải (RL) nối tiếp với điện trở cảm biến (RS). Nồng độ của khí cần thử nghiệm được xác định bằng sự thay đổi độ dẫn khi bề mặt cảm biến hấp thụ các khí khử. Đầu ra 5V không đổi của bảng thu thập dữ liệu có sẵn cho bộ gia nhiệt của cảm biến (VH) và cho mạch phát hiện (VC).
Bây giờ bạn đã có ý tưởng về các loại cảm biến và ứng dụng của nó nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào về chủ đề này hoặc về điện và dự án điện tử để lại bình luận bên dưới.
Một mạch làm việc điển hình
