Belangrijke sensortypen en toepassingen in moderne elektronica

Stel je voor dat zelfrijdende auto's in complexe omgevingen navigeren, slimme huizen die automatisch de temperatuur aanpassen of industriële robots die nauwkeurige taken uitvoeren.Deze technologische wonderen zijn allemaal gebaseerd op één cruciaal elektronisch onderdeel.Als "zintuigen" van elektronische systemen detecteren sensoren fysische of chemische veranderingen in hun omgeving en zetten ze deze veranderingen om in elektrische signalen die de systemen kunnen verwerken.

Sensoren zijn detectietoestellen die omgevingsparameters meten en omzetten in elektrische signalen of andere bruikbare formaten voor overdracht, verwerking, opslag, weergave, opname,of controle doeleindenIn wezen transformeren sensoren niet-elektrische grootheden in elektrische, waardoor elektronische systemen de fysieke wereld kunnen "waarnemen".

De werking van de sensor is gebaseerd op energieomzetprocessen door middel van de volgende belangrijke stappen:

1. Sensor element detectie:Het onderdeel dat rechtstreeks in wisselwerking staat met de gemeten parameters (bijv. thermistoren veranderen de weerstand met de temperatuur).
2. Transductie:Omzetting van fysieke veranderingen in elektrische signalen.
3. Signalconditionering:Versterking, filtering en linearisering van zwakke signalen.
4. Uitgang Transmissie:Levering aan beeldschermapparaten, gegevensverzamelingssystemen of besturingseenheden.

Typische sensoren bevatten de volgende fundamentele elementen:

• Sensorelement (detecteert veranderingen in parameters)
• Transducer (omzet wijzigingen in elektrische signalen)
• Circuits voor signaalconditionering
• Facultatieve gegevensverwerkende eenheid
• Uitgangsinterface

Sensoren worden ingedeeld op basis van het werkingsprincipe, de toepassing, het type uitgangssignaal of de materiaalcompositie.

Deze detecteren temperatuurveranderingen met behulp van verschillende technologieën:

• een vermogen van niet meer dan 50 W;Gebruik thermo-elektrische effecten van twee verschillende metalen (breed bereik, snelle reactie)
• RTD's (temperatuurdetectoren voor weerstand):Veranderingen in weerstand op basis van platina (hoge nauwkeurigheid, stabiel)
• thermistoren:Veranderingen in de weerstand van halfgeleiders (hoge gevoeligheid, compact)
• IC-temperatuursensoren:Integratiecircuits met directe uitgang (precieze, lineaire)

Deze zetten lichtenergie om in elektrische signalen door middel van foto-elektrische effecten:

• met een vermogen van niet meer dan 50 WGenereren van omgekeerde stroom in verhouding tot de lichtintensiteit
• met een vermogen van niet meer dan 10 WLichtgevoelig met stroomversterking
• met een vermogen van meer dan 10 W:Weerstand neemt af bij blootstelling aan licht
• IC-lichtsensoren:Geïntegreerde oplossingen met verwerkte output

Deze meten de gas/vloeistofdruk door materiaalvervorming:

• Piezoresistief:Veranderingen van de weerstand van de halfgeleider onder druk
• Capaciteit:Druk verandert condensator eigenschappen
• Piezo-elektrisch:Opladen bij compressie

Deze volgen luchtvochtigheid door hygroscopische materialen:

• Capaciteit:Polymerfilms veranderen capaciteit met vochtigheid
• Resistentie:Hygroscopische materialen veranderen de weerstand
• Thermisch:Temperatuurverschillen tussen natte en droge lampen meten

Deze detecteren versnelling, rotatie en oriëntatie:

• Accelerometers:Meting van de lineaire versnelling (statisch en dynamisch)
• Gyroscopen:Hoeksnelheid detecteren via Coriolis effect
• met een vermogen van niet meer dan 10 kWMeting van kantelhoeken ten opzichte van de zwaartekracht

Deze identificeren nabijgelegen objecten zonder fysiek contact:

• Inductief:Metalen detecteren door elektromagnetische veranderingen
• Capaciteit:Alle materialen met behulp van capaciteitsverschuivingen detecteren
• Foto-elektrisch:Gebruik lichtstralen (reflectie/onderbreking)
• Ultrasone:Meting van echo-tijden van geluidsgolven

Deze identificeren specifieke gasconcentraties:

• met een vermogen van niet meer dan 50 WVeranderingen van de oppervlakteweerstand bij blootstelling aan gas
• Elektrochemische:Genereren van stroom uit gasreacties
• Infrarood:Meting van gas-specifieke lichtopname

Deze monitoren de trillingen van de apparatuur door:

• Piezo-elektrisch:Opwekking van lading door mechanische spanning
• MEMS:Meting van massaverplaatsing op microschaal

Sensoren doordringen het moderne leven door middel van deze implementaties:

• Slimme huizen:Automatische klimaat-, verlichtings- en beveiligingssystemen
• Automobilerij:ABS, airbags, stabiliteitscontrole en autonoom rijden
• Industriële sector:Procesautomatisering, kwaliteitscontrole, predictief onderhoud
• Zorg:Monitoring van vitale functies, diagnostiek, revalidatie
• Milieu:Beoordeling van de lucht- en waterkwaliteit, verontreinigingsbewaking

Als fundamentele componenten van elektronische waarneming zullen sensoren doorgaan met de vooruitgang van IoT, AI en big data technologieën.Netwerken, en integratie, waardoor innovatie in alle sectoren wordt aangedreven.