Сензори су уређаји који се користе за откривање или осећање различитих врста физичких величина из околине. Улаз може бити светлост, топлота, кретање, влага, притисак, вибрације итд ... Излазни сигнал је обично електрични сигнал пропорционалан примењеном улазу. Овај излаз се користи за калибрацију улаза или се излазни сигнал преноси мрежом за даљу обраду. На основу улаза који треба мерити постоје различите врсте сензора. На бази живе термометар делује као а сензор температуре , Сензор кисеоника у систему за контролу емисије аутомобила открива кисеоник, Фото сензор открива присуство видљиве светлости. У овом чланку бисмо описали пиезоелектрични сензор . Погледајте везу да бисте сазнали више о пиезоелектрични ефекат .

Дефиниција пиезоелектричног сензора

Сензор који ради на принципу пиезоелектричност познат је као пиезоелектрични сензор. Где је пиезоелектричност феномен где ствара се електрична енергија ако се на материјал примењује механичко напрезање. Нису сви материјали пиезоелектричних карактеристика.

Пиезоелектрични сензор

Постоје разне врсте пиезоелектричних материјала. Примери пиезоелектрични материјали су природно доступни монокристални кварц, кости итд. Вештачки произведени попут ПЗТ керамике итд.

Рад пиезоелектричног сензора

Пијезоелектрични сензори најчешће мере физичке величине су убрзање и притисак. И сензори притиска и убрзања раде на истом принципу пиезоелектричности, али главна разлика између њих је начин на који сила делује на њихов сензорски елемент.

У сензору притиска на масивну подлогу постављена је танка мембрана за пренос примењене силе на пиезоелектрични елемент . Притиском на ову танку мембрану, пиезоелектрични материјал се оптерећује и почиње да генерише електричне напоне. Произведени напон је пропорционалан количини притиска.

У акцелерометри , сеизмичка маса је причвршћена на кристални елемент за пренос примењене силе на пиезоелектричне материјале. Када се примени кретање, оптерећење сеизмичке масе је пиезоелектрични материјал према Њутнов други закон кретања. Пиезоелектрични материјал ствара набој који се користи за калибрацију покрета.

Уз елемент а користи се елемент за компензацију убрзања сензор притиска јер ови сензори могу да појаве нежељене вибрације и прикажу лажна очитавања.

Круг пиезоелектричног сензора

Унутрашњи круг пиезоелектричног сензора је дат горе. Отпор Ри је унутрашњи отпор или отпор изолатора. Индуктивитет је последица инерције од сензор . Капацитет Це је обрнуто пропорционалан еластичности материјала сензора. Да би сензор правилно реаговао, отпор оптерећења и цурења мора бити довољно велик да се сачувају ниске фреквенције. Сензор се може назвати притиском претварач у електричном сигналу. Сензори су познати и као примарни претварачи.

Пиезоелектрични сензор

Спецификације пиезоелектричног сензора

Неке од основних карактеристика пиезоелектричних сензора су

- Опсег мерења: Овај опсег подлеже ограничењима мерења.

- Осетљивост С: Однос промене излазног сигнала ∆и према сигналу који је изазвао промену ∆к.
  С = ∆и / ∆к.
- Поузданост: То објашњава способност сензора да задрже карактеристике у одређеним границама под задатим радним условима.

Поред ових, неке спецификације пиезоелектричних сензора су праг реакције, грешке, време индикације итд ...

Ови сензори садрже вредност импедансе ≤ 500Ω.
Ови сензори углавном раде у температурном опсегу од приближно -20 ° Ц до + 60 ° Ц.
Ове сензоре треба држати на температури између -30 ° Ц и + 70 ° Ц како би се спречило њихово пропадање.
Ови сензори су врло ниски Лемљење температура.
Осетљивост на деформацију пиезоелектричног сензора је 5В / µƐ.
Због своје велике флексибилности кварц је најпожељнији материјал као пиезоелектрични сензор.

Пиезоелектрични сензор који користи Ардуино

Како морамо знати шта је пиезоелектрични сензор, погледајмо једноставну примену овог сензора помоћу Ардуина. Овде покушавамо да укључимо ЛЕД када сензор притиска детектује довољну силу.

Потребан хардвер

Ардуино плоча .
Пиезоелектрични сензор притиска.
ЛЕД
Отпорник од 1 МΩ.

Кружни дијаграм:

Овде је позитивни провод сензора означен црвеном жицом повезан са аналогним пином А0 на плочи Ардуино, док је негативни провод означен црном жицом повезан са масом.
Отпорник од 1 МΩ паралелно је повезан са пиезо елементом ради ограничавања напона и струје које ствара пиезоелектрични елемент и заштите аналогног улаза од нежељених вибрација.
ЛЕД анода је повезана на дигитални пин Д13 Ардуина, а катода је повезана са земљом.

Шема кола

Рад

Вредност прага од 100 подешена је на коло тако да сензор није активиран за вибрације мање од прага. Овим можемо елиминисати нежељене мале вибрације. Када је излазни напон генерисан од сензорског елемента већи од граничне вредности, ЛЕД мења своје стање, тј. Ако је у ВИСОКОМ стању, прелази у ЛОВ. Ако је вредност нижа од прага, ЛЕД не мења своје стање и остаје у претходном стању.

Код

цонст инт ледПин = 13 // ЛЕД диода повезана на дигитални пин 13
цонст инт Сензор = А0 // Сензор повезан на аналогни пин А0
цонст инт праг = 100 // Праг је постављен на 100
инт сенсорРеадинг = 0 // променљива за чување вредности очитане са пин-а сензора
инт ледСтате = ЛОВ // променљива која се користи за чување последњег ЛЕД стања, за пребацивање светла

воид сетуп ()
{
пинМоде (ледПин, ОУТПУТ) // прогласи ледПин као ИЗЛАЗ
}

воид лооп ()
{
// очитавање сензора и чување у променљивој сенсорРеадинг:
сенсорРеадинг = аналогРеад (Сенсор)

// ако је очитавање сензора веће од прага:
ако (читање сензора> = праг)
{
// пребацивање статуса ледПин:
ледСтате =! ледСтате
// ажурирање ЛЕД пина:
дигиталВрите (ледПин, ледСтате)
кашњење (10000) // кашњење
}
иначе
{
дигиталВрите (ледПин, ледСтате) // почетно стање ЛЕД, тј. ЛОВ.
}
}

Примене пиезоелектричних сензора

- Пиезоелектрични сензори се користе за откривање шока .

- Активни пиезоелектрични сензори се користе за мерач дебљине, сензор протока.

- Пасивни пиезоелектрични сензори су микрофони, акцелерометар, музички уређаји итд.

- Пиезоелектрични сензори се такође користе за ултразвучно снимање.
- Ови сензори се користе за оптичка мерења, микро покретна мерења, електроакустику итд.

Дакле, овде се ради о томе шта је а пиезоелектрични сензор , својства, спецификације и такође једноставно повезивање сензора помоћу Ардуино плоче. Ови једноставни за употребу сензори проналазе место у разним апликацијама. Како сте користили ове сензоре у свом пројекту? Који је највећи изазов са којим сте се суочили док сте користили ове сензоре?