เซนเซอร์ เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ตรวจจับหรือรับรู้ปริมาณทางกายภาพประเภทต่างๆจากสิ่งแวดล้อม อินพุตอาจเป็นแสงความร้อนการเคลื่อนไหวความชื้นความดันการสั่นสะเทือน ฯลฯ ... เอาต์พุตที่สร้างขึ้นมักจะเป็นสัญญาณไฟฟ้าตามสัดส่วนของอินพุตที่ใช้ เอาต์พุตนี้ใช้เพื่อปรับเทียบอินพุตหรือสัญญาณเอาต์พุตถูกส่งผ่านเครือข่ายสำหรับการประมวลผลเพิ่มเติม ขึ้นอยู่กับอินพุตที่จะวัดมีเซ็นเซอร์ประเภทต่างๆ ขึ้นอยู่กับสารปรอท เทอร์โมมิเตอร์ ทำหน้าที่เป็น เซ็นเซอร์อุณหภูมิ เซ็นเซอร์ออกซิเจนในรถยนต์ระบบควบคุมการปล่อยก๊าซจะตรวจจับออกซิเจนเซ็นเซอร์ภาพถ่ายตรวจจับการมีอยู่ของแสงที่มองเห็นได้ ในบทความนี้เราจะอธิบายถึงไฟล์ เซ็นเซอร์ piezoelectric . โปรดดูลิงก์เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับไฟล์ ผล piezoelectric .
คำจำกัดความของ Piezoelectric Sensor
เซ็นเซอร์ที่ทำงานบนหลักการของ piezoelectricity เรียกว่าเซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริก โดยที่ piezoelectricity เป็นปรากฏการณ์ที่ ไฟฟ้าถูกสร้างขึ้น ถ้าความเค้นเชิงกลถูกนำไปใช้กับวัสดุ วัสดุบางชนิดไม่ได้มีลักษณะเพียโซอิเล็กทริก
เซ็นเซอร์ Piezoelectric
วัสดุเพียโซอิเล็กทริกมีหลายประเภท ตัวอย่างของ วัสดุเพียโซอิเล็กทริก เป็นควอตซ์คริสตัลเดี่ยวที่มีอยู่ตามธรรมชาติกระดูก ฯลฯ ... ผลิตขึ้นโดยเทียมเช่นเซรามิก PZT เป็นต้น ...
การทำงานของ Piezoelectric Sensor
ปริมาณทางกายภาพที่วัดได้โดยทั่วไปโดยเซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริกคือความเร่งและความดัน เซ็นเซอร์ความดันและความเร่งทั้งสองทำงานบนหลักการเดียวกันของเพียโซอิเล็กทริก แต่ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างพวกมันคือแรงที่กระทำกับองค์ประกอบการตรวจจับของพวกมัน
ในเซ็นเซอร์ความดันเมมเบรนบาง ๆ วางอยู่บนฐานขนาดใหญ่เพื่อถ่ายโอนแรงที่กระทำไปยัง องค์ประกอบ piezoelectric . เมื่อใช้แรงกดบนเมมเบรนบาง ๆ วัสดุเพียโซอิเล็กทริกจะถูกโหลดและเริ่มสร้างแรงดันไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าที่ผลิตได้เป็นสัดส่วนกับปริมาณความดันที่ใช้
ใน เครื่องวัดความเร่ง มวลแผ่นดินไหวติดอยู่กับองค์ประกอบคริสตัลเพื่อถ่ายโอนแรงที่กระทำไปยังวัสดุเพียโซอิเล็กทริก เมื่อมีการเคลื่อนไหวมวลแผ่นดินไหวจะเป็นวัสดุเพียโซอิเล็กทริกตาม กฎข้อที่สองของนิวตัน ของการเคลื่อนไหว วัสดุเพียโซอิเล็กทริกสร้างประจุที่ใช้สำหรับการสอบเทียบการเคลื่อนที่
มีการใช้องค์ประกอบการชดเชยความเร่งพร้อมกับ เซ็นเซอร์วัดความดัน เนื่องจากเซ็นเซอร์เหล่านี้สามารถรับการสั่นสะเทือนที่ไม่ต้องการและแสดงการอ่านค่าที่ผิดพลาดได้
วงจรเซ็นเซอร์ Piezoelectric
วงจรภายในเซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริกได้รับด้านบน ความต้านทาน Ri คือความต้านทานภายในหรือความต้านทานฉนวน ความเหนี่ยวนำเกิดจากความเฉื่อยของ เซ็นเซอร์ . ความจุ Ce แปรผกผันกับความยืดหยุ่นของวัสดุเซ็นเซอร์ เพื่อการตอบสนองที่เหมาะสมของเซ็นเซอร์ความต้านทานต่อการรับน้ำหนักและการรั่วจะต้องมีขนาดใหญ่พอที่จะรักษาความถี่ต่ำ เซ็นเซอร์สามารถเรียกได้ว่าเป็นความดัน ตัวแปลงสัญญาณ ในสัญญาณไฟฟ้า เซนเซอร์เรียกอีกอย่างว่าตัวแปลงสัญญาณหลัก
เซ็นเซอร์ Piezoelectric
ข้อมูลจำเพาะของเซ็นเซอร์ Piezoelectric
คุณสมบัติพื้นฐานบางประการของเซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริกคือ
- ช่วงของการวัด: ช่วงนี้อยู่ภายใต้ขีด จำกัด การวัด
- ความไว S: อัตราส่วนการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณเอาต์พุต ∆y ต่อสัญญาณที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง ∆x
S = ∆y / ∆x - ความน่าเชื่อถือ: สิ่งนี้อธิบายถึงความสามารถของเซ็นเซอร์ในการรักษาลักษณะเฉพาะในขอบเขตที่กำหนดภายใต้เงื่อนไขการทำงานที่กำหนด
- ความไว S: อัตราส่วนการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณเอาต์พุต ∆y ต่อสัญญาณที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง ∆x
นอกจากนี้คุณสมบัติบางอย่างของเซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริกยังเป็นเกณฑ์ของปฏิกิริยาข้อผิดพลาดเวลาในการบ่งชี้ ฯลฯ ...
- เซ็นเซอร์เหล่านี้ประกอบด้วยค่าอิมพีแดนซ์≤500Ω
- โดยทั่วไปเซ็นเซอร์เหล่านี้จะทำงานในช่วงอุณหภูมิประมาณ -20 ° C ถึง + 60 ° C
- เซ็นเซอร์เหล่านี้จะต้องเก็บไว้ที่อุณหภูมิระหว่าง -30 ° C ถึง + 70 ° C เพื่อป้องกันไม่ให้เสื่อมสภาพ
- เซ็นเซอร์เหล่านี้มีค่าต่ำมาก บัดกรี อุณหภูมิ.
- ความไวความเครียดของเซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริกคือ 5V / µƐ
- เนื่องจากมีความยืดหยุ่นสูงควอตซ์จึงเป็นวัสดุที่ต้องการมากที่สุดในฐานะเซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริก
Piezoelectric Sensor โดยใช้ Arduino
เนื่องจากเราต้องรู้ว่าเซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริกคืออะไรมาดูการใช้งานเซ็นเซอร์นี้โดยใช้ Arduino กัน ที่นี่เรากำลังพยายามสลับ LED เมื่อเซ็นเซอร์ความดันตรวจพบแรงเพียงพอ
ต้องใช้ฮาร์ดแวร์
- บอร์ด Arduino .
- เซ็นเซอร์ความดัน Piezoelectric
- LED
- ตัวต้านทาน 1 MΩ
แผนภูมิวงจรรวม:
- ที่นี่ขั้วบวกของเซ็นเซอร์ที่ระบุด้วยสายสีแดงเชื่อมต่อกับพินอะนาล็อก A0 ของบอร์ด Arduino ในขณะที่ตะกั่วลบที่ระบุด้วยสายสีดำเชื่อมต่อกับกราวด์
- ตัวต้านทาน 1 MΩเชื่อมต่อแบบขนานกับองค์ประกอบเพียโซเพื่อ จำกัด แรงดันและกระแสที่ผลิตโดยองค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริกและเพื่อป้องกันอินพุตอะนาล็อกจากการสั่นสะเทือนที่ไม่ต้องการ
- แอโนด LED เชื่อมต่อกับพินดิจิทัล D13 ของ Arduino และแคโทดเชื่อมต่อกับกราวด์
แผนผังของวงจร
กำลังทำงาน
ค่าขีด จำกัด 100 ถูกกำหนดให้กับวงจรเพื่อไม่ให้เซ็นเซอร์ทำงานสำหรับการสั่นสะเทือนที่น้อยกว่าเกณฑ์ ด้วยวิธีนี้เราสามารถกำจัดการสั่นสะเทือนขนาดเล็กที่ไม่ต้องการได้ เมื่อแรงดันไฟฟ้าขาออกที่สร้างโดยองค์ประกอบเซ็นเซอร์มากกว่าค่าขีด จำกัด LED จะเปลี่ยนสถานะเช่นถ้าอยู่ในสถานะสูงจะไปเป็น LOW หากค่าต่ำกว่าเกณฑ์ LED จะไม่เปลี่ยนสถานะและยังคงอยู่ในสถานะก่อนหน้า
รหัส
const int ledPin = 13 // LED เชื่อมต่อกับพินดิจิทัล 13
const int Sensor = A0 // เซนเซอร์เชื่อมต่อกับขาอะนาล็อก A0
const int threshold = 100 // เกณฑ์ถูกตั้งค่าเป็น 100
int sensorReading = 0 // ตัวแปรเพื่อเก็บค่าที่อ่านจากขาเซ็นเซอร์
int ledState = ต่ำ // ตัวแปรที่ใช้ในการจัดเก็บสถานะ LED ล่าสุดเพื่อสลับไฟ
การตั้งค่าเป็นโมฆะ ()
{
pinMode (ledPin, OUTPUT) // ประกาศ ledPin เป็น OUTPUT
}
ห่วงเป็นโมฆะ ()
{
// อ่านเซ็นเซอร์และเก็บไว้ในเซ็นเซอร์ตัวแปร
sensorReading = analogRead (เซนเซอร์)
// ถ้าการอ่านของเซ็นเซอร์มากกว่าเกณฑ์:
ถ้า (sensorReading> = threshold)
{
// สลับสถานะของ ledPin:
ledState =! ledState
// อัปเดตพิน LED:
digitalWrite (ledPin, ledState)
ล่าช้า (10,000) // ล่าช้า
}
อื่น
{
digitalWrite (ledPin, ledState) // สถานะเริ่มต้นของ LED เช่น LOW
}
}
การใช้งานเซ็นเซอร์ Piezoelectric
- Piezoelectric เซ็นเซอร์ใช้สำหรับ การตรวจจับแรงกระแทก .
- เซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริกที่ใช้งานอยู่ใช้สำหรับมาตรวัดความหนาเซ็นเซอร์การไหล
- เซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริกแบบพาสซีฟใช้ไมโครโฟนเครื่องวัดความเร่งรถปิคอัพ ฯลฯ ...
- เซ็นเซอร์ Piezoelectric ยังใช้สำหรับการถ่ายภาพอัลตราซาวนด์
- เซ็นเซอร์เหล่านี้ใช้สำหรับการวัดออปติกการวัดการเคลื่อนไหวขนาดเล็กอะคูสติกไฟฟ้า ฯลฯ ...
ดังนั้นนี่คือข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับไฟล์ เซ็นเซอร์ piezoelectric คุณสมบัติข้อกำหนดและการเชื่อมต่ออย่างง่ายของเซ็นเซอร์โดยใช้บอร์ด Arduino เซ็นเซอร์ที่ใช้งานง่ายเหล่านี้จะหาตำแหน่งในการใช้งานต่างๆ คุณใช้เซ็นเซอร์เหล่านี้ในโครงการของคุณอย่างไร อะไรคือความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่คุณเผชิญขณะใช้เซ็นเซอร์เหล่านี้
