Capteurs - Types et applications

Capteurs de pression

Les capteurs de pression sont généralement utilisés pour mesurer la pression de gaz ou de liquides. Habituellement, un capteur de pression agit comme un transducteur. Il génère la pression en signal électrique ou numérique analogique. Il existe également une catégorie de capteurs de pression qui sont classés en termes de pression, certains d'entre eux sont des capteurs de pression absolue, des capteurs de pression manométrique. Il existe également un type de capteur de pression qui vous permet de savoir quand votre voiture est à court d'essence ou d'huile.

Les capteurs de pression sont des transducteurs typiques qui détectent la pression et la convertissent en paramètres de signal électrique. Des exemples typiques de capteurs de pression sont les jauges de contrainte, les capteurs de pression capacitifs et les capteurs de pression piézoélectriques. Les jauges de contrainte fonctionnent sur le principe du changement de résistance avec application de la pression alors que les capteurs de pression piézoélectriques fonctionnent sur le principe du changement de tension à travers le dispositif lors de l'application de la pression.

Schéma du circuit du capteur de pression:

Ce qui suit est le schéma de circuit d'un compteur de mesure de pression basé sur un microcontrôleur PIC:

Le circuit comprend les composants suivants:

• Un microcontrôleur PIC qui reçoit l'entrée du capteur de pression et donne en conséquence la sortie au panneau d'affichage à 4 sept segments.
• Un capteur de pression à 6 broches IC MPX4115 qui est un capteur de pression en silicium et fournit un signal de sortie analogique élevé.
• 4 afficheurs à sept segments recevant l'entrée du microcontrôleur PIC et pilotés par chaque transistor.
• Un arrangement de cristal pour fournir une entrée d'horloge au microcontrôleur.

Fonctionnement du capteur de pression:

La vidéo ci-dessus décrit comment le capteur de pression est interfacé avec le microcontrôleur pour afficher la valeur de la pression dans un affichage à sept segments. Le capteur de pression se compose de 6 broches et est connecté à une alimentation 5V.

La broche 3 est connectée à l'alimentation, la broche 2 est mise à la terre et la broche 1 est connectée à la broche RA0 / AN0 du microcontrôleur en tant qu'entrée analogique. Pour afficher les valeurs ici, nous utilisons un affichage à 7 segments à 4 chiffres, piloté par une configuration d'anode commune de quatre transistors.

Ici, le capteur de pression de 28,50 PSI est connecté au microcontrôleur.Ainsi, lorsque nous pouvons changer la valeur du capteur en basse ou haute, le microcontrôleur détecte ces valeurs et s'affiche dans l'affichage à sept segments.

Si cette valeur de pression dépasse ses niveaux de seuil, le microcontrôleur donne l'alarme à l'utilisateur. De cette manière, on peut interfacer n'importe quel type de capteur avec le microcontrôleur pour surveiller, traiter et afficher les valeurs en temps réel.

Applications du capteur de pression:

Il existe de nombreuses applications pour les capteurs de pression comme la détection de pression, la détection d'altitude, la détection de débit, la détection de ligne ou de profondeur.

• Il est également utilisé en temps réel, les alarmes de voiture et les caméras de circulation utilisent des capteurs de pression pour savoir si quelqu'un accélère.
• Des capteurs de pression sont également utilisés dans les écrans tactiles pour déterminer le point d'application de la pression et donner les instructions appropriées au processeur.
• Ils sont également utilisés dans les tensiomètres numériques et les ventilateurs.
• L'application industrielle des capteurs de pression implique la surveillance des gaz et de leur pression partielle.
• Ils sont également utilisés dans les avions aéronautiques pour assurer l'équilibre entre la pression atmosphérique et le système de contrôle.
• Ils sont également utilisés pour déterminer la profondeur des océans en cas d'opérations maritimes afin de déterminer les conditions de fonctionnement appropriées pour les systèmes électroniques.

Un exemple de capteur de pression - transducteur piézoélectrique

Le transducteur piézoélectrique est un appareil de mesure qui convertit les impulsions électriques en vibrations mécaniques et vice versa. Le cristal de quartz piézoélectrique et l'effet piézoélectrique sont les deux choses nécessaires pour comprendre les transducteurs piézoélectriques.

Cristal de quartz piézoélectrique:

Un cristal de quartz est un matériau piézoélectrique. Il peut générer la tension lorsqu'une certaine contrainte mécanique est appliquée sur le cristal. Le cristal piézoélectrique se courbe dans différentes directions à différentes valeurs de fréquences. C'est ce qu'on appelle le mode de vibration. Pour obtenir différents modes de vibration, le cristal peut être fabriqué sous différentes formes.

Effet piézoélectrique:

L'effet piézoélectrique est la génération d'une charge électrique dans certains cristaux et céramiques en raison d'une contrainte mécanique appliquée sur eux. Le taux de génération de charge électrique est proportionnel à la force appliquée. L'effet piézoélectrique fonctionne également dans l'ordre inverse de telle sorte que lorsque la tension est appliquée à un matériau piézoélectrique, il peut générer une certaine énergie mécanique.

Les transducteurs piézoélectriques peuvent être utilisés dans les micro-téléphones en raison de leur haute sensibilité où ils convertissent la pression acoustique en tension. Ils peuvent être utilisés dans des accéléromètres, des détecteurs de mouvement, et peuvent être utilisés comme détecteurs et générateurs d'ultrasons. La propagation des ultrasons n'est pas effectuée dans le matériau par sa transparence.

Application:

Les transducteurs piézoélectriques peuvent être utilisés à la fois comme actionneurs et comme capteurs. Le capteur transforme la force mécanique en impulsions de tension électrique et l'actionneur convertit les impulsions de tension en vibrations mécaniques. Les capteurs piézoélectriques peuvent détecter les déséquilibres des pièces de machine en rotation. Ils peuvent être utilisés dans la mesure de niveau par ultrasons et la mesure des applications de débit. Outre les vibrations pour détecter les déséquilibres, ils peuvent être utilisés pour mesurer les niveaux et les débits ultrasoniques.

Capteur d'humidité

Un capteur d'humidité détecte l'humidité relative. Cela implique qu'il mesure à la fois la température de l'air et l'humidité. La détection d'humidité est essentielle dans les systèmes de contrôle dans les industries et à la maison. Ceux-ci sont conçus pour des applications à volume élevé et sensibles aux coûts, par exemple la bureautique, le contrôle de l'air automobile, les appareils ménagers et les systèmes de contrôle de processus industriels, ainsi que dans les applications où une compensation d'humidité est nécessaire. Les capteurs d'humidité sont généralement de type capacitif ou résistif.

La réponse des capteurs à condensateur est plus linéaire que celle des capteurs résistifs. Les capteurs capacitifs sont en outre utilisables sur toute la plage de 0 à 100% d'humidité relative (HR), où l'élément résistif est normalement limité à environ 20 à 90% d'humidité relative (HR). Ici, nous allons discuter du capteur capacitif.

Un capteur d'humidité capacitif modifie sa capacité en fonction de l'humidité relative de l'air ambiant. La constante diélectrique du capteur change avec le niveau d'humidité d'une manière qui peut être mesurée. La capacité augmente avec l'humidité relative.

Capteur d'humidité

Caractéristiques:

• Haute fiabilité et stabilité à long terme.
• Il est utilisé dans les circuits avec sortie tension ou fréquence.
• Composant sans plomb. Composants sans plomb.
• Changement instantané pour désaturer de la phase saturée.
• Temps de réponse rapide.

Caractéristiques:

• Exigences d'alimentation: 5 à 10 VDC.
• Communication: composant capacitif.
• Dimensions: 0,25 x 0,40 po de diamètre (6,2 x 10,2 mm de diamètre).
• Plage de températures de fonctionnement: -40 à 212 ° F (-40 à 100 ° C).

Les capteurs d'humidité ont une large gamme d'applications telles que les applications industrielles et domestiques, les applications médicales et sont utilisés pour fournir une indication des niveaux d'humidité dans l'environnement.

La mesure de l'humidité est difficile. En général, l'humidité de l'air est mesurée comme la fraction de la quantité maximale d'eau que l'air peut absorber à une certaine température. Aux conditions atmosphériques et à une température donnée cette fraction peut varier entre 0 et 100%. Cette humidité relative n'est valable qu'à une certaine température et pression atmosphérique. Par conséquent, il est important qu'un capteur d'humidité ne soit pas affecté par la température ou la pression.

Circuit du capteur d'humidité

Le courant traversant la thermistance le fait chauffer, augmentant ainsi sa température. La dissipation thermique est plus dans la thermistance scellée que dans la thermistance exposée en raison de la différence de conductivité thermique de la vapeur d'eau et de l'azote sec. La différence de résistance des thermistances est proportionnelle à l'humidité absolue.

Capteur de gaz:

Les capteurs de gaz sont un composant de base de nombreux systèmes de sécurité et de la méthodologie moderne, fournissant au système un retour d'information clé sur le contrôle qualité. Et ceux-ci sont disponibles dans de larges spécifications en fonction des niveaux de sensibilité, du type de gaz à détecter, des mesures physiques et de divers éléments différents.

Les capteurs de gaz fonctionnent généralement sur piles. Ils transmettent des avertissements via une série de signaux sonores et visibles tels que des alarmes et des lumières clignotantes, lorsque des niveaux dangereux de vapeurs de gaz sont identifiés. Un autre gaz est utilisé comme point de référence par le capteur lorsqu'il mesure la concentration de gaz.

Capteur de gaz

Le module de capteur comprend un exosquelette en acier sous lequel un composant de détection est logé. Ce composant de détection est soumis à un courant via des fils de connexion. Ce courant est connu sous le nom de courant chauffant qui le traverse, les gaz se rapprochant du composant de détection s'ionisent et sont absorbés par le composant de détection. Cela modifie la résistance du composant de détection, ce qui modifie la valeur du courant qui en sort.

Caractéristiques:

1. Performances stables, longue durée de vie, faible coût.
2. Circuit d'entraînement simple.
3. Une réponse rapide.
4. Haute sensibilité aux gaz combustibles dans une large gamme.
5. Performances stables, longue durée de vie, faible coût.

Les détecteurs de gaz peuvent être utilisés pour détecter les gaz combustibles, inflammables et toxiques, ainsi que la consommation d'oxygène. Ce type de dispositif est largement utilisé dans l'industrie et peut être trouvé dans une variété de domaines par exemple sur les plates-formes pétrolières, pour cribler les formes de production et les technologies émergentes telles que le photovoltaïque. Ils peuvent également être utilisés dans la lutte contre les incendies.

Le capteur de gaz convient à la détection de gaz combustibles, par exemple l'hydrogène, le méthane ou le propane / butane (GPL).

Circuit du capteur de gaz

Lorsque des gaz combustibles ou réducteurs entrent en contact avec l'élément de mesure, ils sont soumis à une combustion catalytique, ce qui provoque une élévation de température qui provoque un changement de résistance de l'élément. Le changement de la résistance du capteur est obtenu comme le changement de la tension de sortie aux bornes de la résistance de charge (RL) en série avec la résistance du capteur (RS). La concentration du gaz à tester est déterminée par le changement de conductivité lorsque la surface du capteur absorbe les gaz réducteurs. La sortie constante 5V de la carte d'acquisition de données est disponible pour le chauffage du capteur (VH) et pour le circuit de détection (VC).

Vous avez maintenant une idée des types de capteurs et de leurs applications si vous avez des questions sur ce sujet ou sur les projets électroniques laissez les commentaires ci-dessous.

Un circuit de travail typique