Diferencia entre SENSORES y TRANSDUCTORES y cómo funcionan

Как работают сенсоры и трансдьюсеры?

Введение в сенсоры и трансдьюсеры

• Сенсоры — это устройства, которые получают информацию из внешнего мира и передают её в виде электрических сигналов для правильной работы электронных устройств.

• Трансдьюсеры преобразуют физические величины в удобочитаемые визуализации, что является важным требованием во всех технологических областях.

Классификация сенсоров

• Сенсоры классифицируются по типу измеряемой физической величины: микрофон (звук), термопара (температура), фотодиод (оптика), манометр (давление).

• Физические величины — это свойства явлений или тел, которые можно количественно измерить.

Различия между сенсорами и трансдьюсерами

• Сенсоры делятся на активные (преобразуют физическую величину в электрический сигнал без внешнего питания) и пассивные (нуждаются в источнике питания для генерации сигнала).

• Трансдьюсер сочетает функции сенсорного устройства с необходимым питанием для создания корректного электрического сигнала.

Параметры сенсоров и трансдьюсеров

• Характеристика трансдьюсера включает входной и выходной сигналы, связанные математической функцией, называемой функцией передачи.

• Линейность — важный параметр, который измеряет ошибку нелинейности характеристик сенсорного устройства.

Чувствительность и скорость реакции

• Чувствительность определяет соотношение между изменением выходной величины и изменением входной величины; высокочувствительные устройства реагируют на малые изменения.

• Скорость реакции — это время, необходимое для преобразования входного сигнала в выходной; меньшие размеры сенсора обычно обеспечивают более быструю реакцию.

Практические примеры работы сенсоров

Пример 1: Контроль давления в трубопроводе

• Трансдьюсер давления использует диафрагму для обнаружения давления, отправляя аналоговый сигнал на контроллер.

• Контроллер интерпретирует токовые значения как давление, позволяя регулировать его при необходимости через исполнительное устройство.

Пример 2: Микрофон в смартфоне

• Микрофон преобразует звуковые волны в электрические сигналы; затем система MEMS обрабатывает их как двоичный код.

Пример 3: Термопара

Как температура влияет на движение электронов?

Движение электронов и разница потенциалов

• Разница температуры между двумя концами создает движение электронов к более холодной части, что приводит к образованию разности потенциалов с определенным напряжением.

• Это напряжение позволяет измерительным приборам интерпретировать температуру.

Принцип работы кодировщика

• Внутри кодировщика, известного как трансдьюсер углового положения, находится дисковый кодировщик с прорезями (диск Альберти), установленный на оси вращения.

• Диск используется вместе с источниками света и фиксированными оптическими датчиками, обычно фотодиодами.

Сигналы и управление

• Когда ось вращается, источники света освещают диск Альберти; свет, проходящий через прорези, достигает оптических датчиков.

• Эти датчики генерируют уникальный кодовый паттерн через выходные сигналы для определения точного положения оси.