Sensörler ortamdaki farklı fiziksel büyüklük türlerini algılamak veya algılamak için kullanılan cihazlardır. Giriş ışık, ısı, hareket, nem, basınç, titreşimler vb. Olabilir. Üretilen çıktı genellikle uygulanan girişle orantılı bir elektrik sinyalidir. Bu çıkış, girişi kalibre etmek için kullanılır veya çıkış sinyali daha fazla işlem için bir ağ üzerinden iletilir. Ölçülecek girdiye bağlı olarak çeşitli sensör türleri vardır. Cıva bazlı termometre gibi davranır Sıcaklık sensörü , otomobillerdeki bir Oksijen sensörü emisyon kontrol sistemi oksijeni algılar, Fotoğraf sensörü görünür ışığın varlığını algılar. Bu yazıda açıklayacağız piezoelektrik sensör . Lütfen daha fazla bilgi edinmek için bağlantıya bakın piezoelektrik etki .

Piezoelektrik Sensörün Tanımı

Prensibine göre çalışan bir sensör piezoelektriklik piezoelektrik sensör olarak bilinir. Piezoelektrikliğin bir fenomen olduğu yerde elektrik üretilir bir malzemeye mekanik stres uygulanıyorsa. Tüm malzemelerin piezoelektrik özellikleri yoktur.

Piezoelektrik Sensör

Çeşitli piezoelektrik malzeme türleri vardır. Örnekleri piezoelektrik malzemeler doğal olarak mevcut tek kristal kuvars, kemik vb. Yapay olarak üretilmiştir PZT seramik vb.

Piezoelektrik Sensörün Çalışması

Bir piezoelektrik sensör tarafından yaygın olarak ölçülen fiziksel büyüklükler İvme ve Basınçtır. Hem basınç hem de ivme sensörleri aynı piezoelektrik prensibiyle çalışır, ancak aralarındaki temel fark, kuvvetin algılama elemanlarına uygulanma şeklidir.

Basınç sensöründe, uygulanan kuvveti, büyük bir tabana aktarmak için ince bir zar yerleştirilir. piezoelektrik eleman . Bu ince zara basınç uygulandığında piezoelektrik malzeme yüklenir ve elektrik gerilimi oluşturmaya başlar. Üretilen voltaj, uygulanan basınç miktarı ile orantılıdır.

İçinde ivmeölçerler uygulanan kuvveti piezoelektrik malzemelere aktarmak için sismik kütle kristal elemana bağlanır. Hareket uygulandığında, sismik kütle yükü, piezoelektrik malzemedir. Newton'un ikinci yasası hareket. Piezoelektrik malzeme, hareketin kalibrasyonu için kullanılan yükü üretir.

Bir ivme telafi elemanı ile birlikte kullanılır basınç sensörü çünkü bu sensörler istenmeyen titreşimleri algılayabilir ve yanlış okumalar gösterebilir.

Piezoelektrik Sensör Devresi

Yukarıda bir piezoelektrik sensör iç devresi verilmiştir. Ri direnci, iç direnç veya izolatör direncidir. Endüktans, ataletten kaynaklanmaktadır. sensör . Kapasitans Ce, sensör malzemesinin esnekliği ile ters orantılıdır. Sensörün doğru yanıt vermesi için, yük ve sızıntı direnci, düşük frekansların korunması için yeterince büyük olmalıdır. Bir sensöre basınç denebilir dönüştürücü elektrik sinyalinde. Sensörler ayrıca birincil dönüştürücüler olarak bilinir.

Piezoelektrik Sensör

Piezoelektrik Sensör Özellikleri

Piezoelektrik sensörlerin temel özelliklerinden bazıları şunlardır:

- Ölçüm aralığı: Bu aralık, ölçüm sınırlarına tabidir.

- Hassasiyet S: Çıkış sinyalindeki değişimin changey değişikliğine neden olan sinyale oranı ∆x.
  S = ∆y / ∆x.
- Güvenilirlik: Bu, sensörlerin belirli çalışma koşulları altında özellikleri belirli sınırlar içinde tutma yeteneğini hesaba katar.

Bunların yanı sıra, piezoelektrik sensörlerin bazı özellikleri bir reaksiyon eşiği, hatalar, gösterge zamanı vb.

Bu sensörler, Empedans değeri ped500 value içerir.
Bu sensörler genellikle yaklaşık -20 ° C ila + 60 ° C sıcaklık aralığında çalışır.
Bu sensörler, bozulmalarını önlemek için -30 ° C ile + 70 ° C arasındaki bir sıcaklıkta tutulmalıdır.
Bu sensörler çok düşük Lehimleme sıcaklık.
Bir piezoelektrik sensörün gerilim hassasiyeti 5V / µƐ'dur.
Yüksek esnekliği sayesinde kuvars, piezoelektrik sensör olarak en çok tercih edilen malzemedir.

Arduino kullanarak Piezoelektrik Sensör

Piezoelektrik sensörün ne olduğunu bilmemiz gerektiğinden, bu sensörün Arduino kullanarak basit bir uygulamasına bakalım. Burada, basınç sensörü yeterli kuvvet algıladığında bir LED'i değiştirmeye çalışıyoruz.

Donanım Gerekli

Arduino kurulu .
Piezoelektrik basınç sensörü.
LED
1 MΩ direnç.

Devre şeması:

Burada kırmızı kablo ile gösterilen sensörün pozitif ucu Arduino kartının A0 analog pinine, siyah kablo ile gösterilen negatif uç ise toprağa bağlanır.
Piezoelektrik elemanın ürettiği voltajı ve akımı sınırlamak ve analog girişi istenmeyen titreşimlerden korumak için piezo elemanına paralel olarak 1 MΩ direnç bağlanır.
LED anot, Arduino'nun dijital pini D13'e bağlanır ve katot toprağa bağlanır.

Devre Şeması

Çalışma

Devreye, eşik değerinden daha düşük titreşimler için sensörün etkinleştirilmemesi için 100'lük bir eşik değeri ayarlanır. Böylelikle istenmeyen küçük titreşimleri ortadan kaldırabiliriz. Sensör elemanının ürettiği çıkış voltajı eşik değerinden daha büyük olduğunda LED durumunu değiştirir, yani YÜKSEK durumdaysa DÜŞÜK duruma geçer. Değer, eşik değerinden düşükse, LED durumunu değiştirmez ve önceki durumunda kalır.

Kod

sabit int ledPin = 13 // LED dijital pin 13'e bağlı
sabit int Sensör = A0 // Sensör analog pin A0'a bağlı
sabit int eşik = 100 // Eşik 100 olarak ayarlandı
int sensorReading = 0 // sensör pininden okunan değeri saklamak için değişken
int ledState = DÜŞÜK // ışığı değiştirmek için son LED durumunu saklamak için kullanılan değişken

geçersiz kurulum ()
{
pinMode (ledPin, OUTPUT) // ledPin'i OUTPUT olarak bildirir
}

geçersiz döngü ()
{
// sensörü okuyun ve değişken sensörde saklayın
sensorReading = analogRead (Sensör)

// sensör okuması eşikten büyükse:
eğer (sensorReading> = eşik)
{
// ledPin'in durumunu değiştir:
ledState =! ledState
// LED pinini güncelleyin:
digitalWrite (ledPin, ledState)
gecikme (10000) // gecikme
}
Başka
{
digitalWrite (ledPin, ledState) // LED'in ilk durumu, yani LOW.
}
}

Piezoelektrik Sensör Uygulamaları

- Piezoelektrik sensörler aşağıdakiler için kullanılır: şok tespiti .

- Aktif piezoelektrik sensörler kalınlık ölçer, akış sensörü için kullanılır.

- Pasif piezoelektrik sensörler, mikrofonlar, ivmeölçer, müzik manyetikleri vb.

- Piezoelektrik sensörler ayrıca ultrason görüntüleme için de kullanılır.
- Bu sensörler optik ölçümler, mikro hareketli ölçümler, elektro akustik vb. İçin kullanılır.

Dolayısıyla, bu tamamen bir piezoelektrik sensör , özellikleri, özellikleri ve ayrıca Arduino kartını kullanarak sensörün basit arabirimi. Bu kullanımı basit sensörler, çeşitli uygulamalarda bir yer bulur. Bu sensörleri projenizde nasıl kullandınız? Bu sensörleri kullanırken karşılaştığınız en büyük zorluk neydi?