Metody měření neelektrických veličin, senzory a jejich použití.

Z HPM wiki
Přejít na: navigace, hledání

Obsah

ELEKTRONICKÉ SYSTÉMY MĚŘENÍ NEELEKTRICKÝCH VELIČIN, SENZORY A JEJICH POUŽITÍ

Senzor je funkční prvek, který snímá sledovanou fyzikální, chemickou nebo biologickou veličinu a transformuje jí na výstupní veličinu, která je úměrná velikosti snímané veličiny. Senzor je obvykle vstupním blokem měřícího řetězce a je v přímém styku s měřeným prostředím. Výstupní veličinou senzoru je nejčastěji analogový nebo číslicový elektrický signál.


-Pasivní senzor ke své činnosti potřebuje vnější zdroj napájení.

-Aktivní senzor se působením snímané veličiny chová jako zdroj energie.


Inteligentní senzor je blok, který obsahuje obvody pro zpracování signálu a jeho analýzu. Inteligentní senzor je schopen obousměrné komunikace s nadřazeným počítačem. Výstupní signál může být jak analogový tak číslicový.

Vlastnosti senzorů

Statické parametry vyjadřují vlastnosti senzorů za ustálených podmínek.

Dynamické parametry předpokládají změny působících podmínek a hlavně změny snímané veličiny a jejich vliv na výsledný signál.


Citlivost senzoru nejčastěji popisujeme přírůstkem velikosti výstupní veličiny při určité změně vstupní veličiny. U lineárních senzorů je to v podstatě konstanta úměrnosti popisující závislost výstupní veličiny na vstupní veličině.

Rozlišitelnost senzoru je dána hodnotou snímané veličiny při níž je na výstupu senzoru signál odpovídající efektivní hodnotě šumu senzoru Dynamický rozsah senzoru je dán intervalem přípustných hodnot snímané fyzikální veličiny.

ZMENŠENÍ CHYBY SENZORŮ

Metoda kompenzačního senzoru

Tuto metodu lze použít pokud do systému lze vložit senzor měřící pouze velikost rušivé veličiny

Obrázek bude zde.

Podmínka kompenzace Kr = Kr’.

Metoda zpětnovazebního senzoru

Princip metody spočívá v kopmenzaci měřené neelektrické veličiny zavedením zpětné vazby.

Obrázek bude zde.

Velice často se používá pro vyhodnocení síly a tlaku.

SNÍMAČE TEPLOTY

Pro vyjádření teploty se používají:

- Termodynamická teplotní stupnice T – jednotka Kelvin

- Celsiová stupnice 𝜗 – jednotka °C

- Fahrenheitova stupnice - °F (0°C = 32°F; 100°C = 212°F)

𝜗 = 𝑇 − 𝑇0

𝑇0 = 273,15𝐾

Teplotu určujeme pomocí změn fyzikálních vlastností tzv. teploměrné látky, která je v přímém nebo nepřímém kontaktu se sledovaným tělesem nebo prostředím.


Dotykové

Elektrické
         -Odporové 
                +Kovové
                +Polovodičové
         
         -Termoelektrické 
Dilatační 
         -Bimetalové
         -Tlakové
         -Rtuťové

Bezdotykové

PyrometrieTermovizeInfrasnímač

Odporové snímače teploty

Jsou založeny na principu změny el. odporu v závislosti na teplotě. Při teplotách mezi 0100°C lze použít jednoduchou rovnici:

  𝑅 = 𝑅0(1 + 𝛼Δ𝜗)
 𝛼 − 𝑡𝑒𝑝𝑙𝑜𝑡𝑛í 𝑘𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡

Používané materiály jsou platina, nikl, měď.

Odporové snímače teploty bývají nejčastěji zapojeny v nevyvážených Wheatstoneových můstcích.

Změna teploty způsobuje rozvážení můstku, které se projeví změnou napětí v diagonále můstku.

Termistory

Součástky s velmi silnou závislostí elektrického odporu na teplotě.

Podle znaménka teplotního součinitele odporu se dělí na NTC (negative) termistory a PTC (positive)

Polovodičové senzory teplot

Monokrystalické senzory teploty s přechodem PN se nejčastěji vyrábějí z křemíku pro měření teplot v rozsahu od -50°C do 150°C. Jsou založeny na teplotní závislosti napětí PN přechodu v propustném směru.

Termoelektrické senzory

Jsou založeny na Seebeckově jevu, což je vznik el. napětí na dvou drátech, které jsou na jednom konci spojené, v případě rozdílu teplot mezi místem spojení a volnými konci. Používá se železo Fe a konstantan Ko.


SENZORY POLOHY

Odporové senzory polohy

Jsou řešeny potenciometrem, kde odpor mezi jezdcem a příslušným koncem odporové dráhy je přímo úměrný vzdálenosti.

Indukční senzor polohy

Indukční senzory jsou pasivní senzory, v nichž je měřená veličina převáděna na změnu indukčnosti.

Osobní nástroje
Jmenné prostory
Varianty
Akce
Navigace
Nástroje