Ποια είναι η διαφορά μεταξύ αναλογικών και ψηφιακών αισθητήρων

Ο όρος "αισθητήρας" σημαίνει ένα μηχανισμό που έχει σχεδιαστεί για τη μέτρηση μίας παραμέτρου για την περαιτέρω επεξεργασία του αποτελέσματος της μέτρησης. Το κύκλωμα αισθητήρα παράγει ένα σήμα σε μια βολική μορφή για μετάδοση, κατόπιν το σήμα μετατρέπεται, επεξεργάζεται ή αποθηκεύεται. Χωρίς αισθητήρες σε μερικούς σύγχρονους τομείς της βιομηχανίας, και σε πολλούς εξοπλισμούς διαφόρων ειδών, απλά δεν μπορεί να κάνει.

Η ηλεκτρονική σήμερα καθιστά δυνατή την κατασκευή ηλεκτρονικών αισθητήρων ικανών να παρακολουθούν διαδικασίες με διάφορες παραμέτρους ταυτόχρονα, γεγονός που διευρύνει σημαντικά τις δυνατότητες κατασκευής πολύπλοκων συσκευών μέτρησης και ενεργοποίησης.

Ο αισθητήρας αναγκαστικά περιέχει στο σχεδιασμό του ένα ευαίσθητο στοιχείο και συχνά ένα τμήμα μετατροπέα. Τα κύρια χαρακτηριστικά των ηλεκτρονικών αισθητήρων είναι η ευαισθησία και το σφάλμα μέτρησης.

Σήμερα, οι αναλογικοί και ψηφιακοί αισθητήρες χρησιμοποιούνται παντού για επιστημονικούς και ερευνητικούς σκοπούς, στην τηλεμετρία, στα συστήματα ελέγχου ποιότητας και στον αυτοματοποιημένο έλεγχο, καθώς και σε πολλούς άλλους τομείς που μπορούν να απαριθμηθούν επ 'αόριστον. Με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, αυτοί είναι πάντα εκείνοι οι τεχνικοί τομείς στους οποίους είναι απαραίτητο να λαμβάνουν πληροφορίες σχετικά με τη μέτρηση μιας ποσότητας.

Σκοπός αυτού του άρθρου είναι να δώσει στον αναγνώστη μια ιδέα της διαφοράς μεταξύ αναλογικών και ψηφιακών αισθητήρων. Θα εξετάσουμε ένα απλό παράδειγμα του πώς μπορεί να παρακολουθηθεί η ίδια τιμή από έναν αναλογικό και ψηφιακό αισθητήρα και σε αυτή την περίπτωση συνιστάται η χρήση αναλογικού αισθητήρα και στην οποία - ψηφιακή.

Ένας αναλογικός αισθητήρας παράγει ένα αναλογικό σήμα στην έξοδο, η τιμή στάθμης του οποίου λαμβάνεται συναρτήσει του χρόνου, και ένα τέτοιο σήμα αλλάζει συνεχώς, το σήμα παίρνει διαρκώς οποιαδήποτε από τις πολλές πιθανές τιμές.

Έτσι, οι αναλογικοί αισθητήρες είναι κατάλληλοι για την παρακολούθηση της συνεχώς μεταβαλλόμενης φυσικής μεγαλοπρέπειας, για παράδειγμα τάση ακροδεκτών θερμοστοιχείου σηματοδοτεί μια αλλαγή θερμοκρασίας και η τάση στη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή ρεύματος είναι σε ορισμένη χρονική περίοδο ανάλογη προς το ρεύμα του ελεγχόμενου κυκλώματος. Το μικρόφωνο είναι αισθητήρας αλλαγών πίεσης από ένα ηχητικό κύμα κ.λπ.

Οι ψηφιακοί αισθητήρες, με τη σειρά τους, παράγουν ένα σήμα εξόδου που μπορεί να καταγραφεί με τη μορφή μιας σειράς αριθμητικών τιμών, συχνά το σήμα είναι δυαδικό, δηλαδή είτε υψηλό επίπεδο σήματος είτε χαμηλό (μηδέν). Όταν ένα σήμα ψηφιακού αισθητήρα χρειάζεται να μεταδοθεί μέσω ενός αναλογικού καναλιού, όπως το ραδιόφωνο, καταφεύγει στη χρήση της διαμόρφωσης.

Οι ψηφιακοί αισθητήρες κυριαρχούν στα συστήματα επικοινωνίας, επειδή τα σήματα εξόδου τους αναπαράγονται εύκολα στον επαναλήπτη, ακόμη και αν υπάρχει θόρυβος. Και το αναλογικό σήμα, με αυτή την έννοια, θα παραμορφωθεί από τον θόρυβο και τα δεδομένα θα αποδειχθούν ανακριβή. Κατά τη μετάδοση πληροφοριών, οι ψηφιακοί αισθητήρες είναι πιο αποδεκτοί.

Ας δούμε συγκεκριμένα απλά παραδείγματα, πρώτα έναν αναλογικό αισθητήρα και στη συνέχεια έναν ψηφιακό, και στο παράδειγμά μας αυτοί οι αισθητήρες θα μετρήσουν την ίδια παράμετρο - ρεύμα.

Αναλογικό αισθητήρα ρεύματος

Αναλογικός αισθητήρας ρεύματος στον μετασχηματιστή ρεύματος. Γιατί αναλογικά; Επειδή σε αυτή την περίπτωση, το ρεύμα μπορεί να αυξηθεί, για παράδειγμα, από 0 έως 5 amperes, ενώ η τάση (σήμα) στην έξοδο θα αυξηθεί αναλογικά από 0 σε 1 volt. Ένας τέτοιος αισθητήρας επιτρέπει συνεχή παρακολούθηση του ρεύματος στο μετρημένο κύκλωμα.

Για παράδειγμα, εγκατάσταση σε Τροφοδοσία PWM, ο αναλογικός αισθητήρας ρεύματος θα παράγει ένα αναλογικό σήμα ανάδρασης και όσο υψηλότερη είναι η τιμή του, τόσο υψηλότερο είναι το ρεύμα στο κύκλωμα φορτίου και το κύκλωμα ρύθμισης εύρους παλμού ελέγχου, χτισμένο σε ένα συγκριτή, θα μειώσει τη διάρκεια του παλμού ελέγχου, οδηγώντας το ρεύμα φορτίου στην απαιτούμενη ονομαστική τιμή, έτσι ώστε η ισχύς εξόδου να μην αυξηθεί απαράδεκτα υψηλή.

Αισθητήρας ψηφιακού ρεύματος

Τώρα ας πούμε ότι έχουμε να κάνουμε με ένα συντονιστή μετατροπέα ηλεκτρικής ενέργειας, όπου είναι απαραίτητο να παρακολουθούμε τις τρέχουσες διακυμάνσεις σε ένα συντονισμένο κύκλωμα LC και μια σημαντική παράμετρος θα είναι όχι μόνο και όχι τόσο το μέγεθος του ρεύματος όσο και η κατεύθυνσή του.

Σε αυτή την περίπτωση, μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε έναν μετασχηματιστή ρεύματος, μόνο η έξοδος του μετασχηματιστή ρεύματος δεν θα φορτωθεί στην αντίσταση, αλλά στη δίοδο zener ή στις περιοριστικές δίοδοι. Τι θα δώσει;

Όταν το ρεύμα ρέει προς μία κατεύθυνση, η τάση στη δευτερεύουσα πλευρά του μετασχηματιστή ρεύματος θα έχει μια ορισμένη υψηλή τιμή και όταν προς την άλλη κατεύθυνση - μια ορισμένη χαμηλή τιμή. Έτσι αποδίδεται "1" και "0" - ένα ψηφιακό σήμα, και δεν απαιτούνται ενδιάμεσες τιμές, παρακολουθούνται από άλλο κύκλωμα, αναλογικό.

Οι σημερινοί αισθητήρες κατεύθυνσης μπορούν επίσης να υλοποιηθούν με βάση το φαινόμενο Hall (ψηφιακοί αισθητήρες Hall), αλλά στο παράδειγμά μας στόχος ήταν να δείξουμε τη θεμελιώδη διαφορά μεταξύ των αναλογικών και ψηφιακών αισθητήρων, άρα αφήνουμε τον αισθητήρα Hall να παραμείνει στην άκρη.