Koja je razlika između analognih i digitalnih senzora

Sam pojam "senzor" znači mehanizam dizajniran za mjerenje parametra radi dalje obrade rezultata mjerenja. Senzorski krug generira signal u prikladnom obliku za prijenos, a zatim se signal pretvara, obrađuje ili pohranjuje. Bez senzora u nekim modernim područjima industrije i u mnogim uređajima raznih vrsta, jednostavno ne može.

Elektronika danas omogućuje proizvodnju elektronskih senzora koji mogu nadzirati procese po nekoliko parametara odjednom, što uvelike proširuje mogućnosti za izgradnju složenih mjernih i pokretačkih uređaja.

Senzor nužno sadrži u svom dizajnu osjetljiv element, a često i pretvarač. Glavne karakteristike elektroničkih senzora su njihova osjetljivost i pogreška u mjerenju.

Danas se analogni i digitalni senzori koriste svugdje u znanstvene i istraživačke svrhe, u telemetriji, sustavima kontrole kvalitete i automatiziranoj kontroli, te u mnogim drugim područjima, koja se mogu nabrojati u neograničeno vrijeme. Ovako ili onako, to su uvijek ona tehnička područja u kojima je potrebno dobiti informacije o mjerenju količine.

Svrha ovog članka bit će dati čitatelju predstavu o razlici između analognih i digitalnih senzora. Pogledat ćemo jednostavan primjer kako istu vrijednost može pratiti analogni i digitalni senzor, a u kojem je slučaju prikladno koristiti analogni senzor, a u kojem - digitalni.

Analogni senzor generira analogni signal na izlazu, čija se razina vrijednosti dobiva kao funkcija vremena, a takav se signal neprekidno mijenja, signal stalno uzima bilo koju od mnogih mogućih vrijednosti.

Dakle, analogni senzori su primjerice pogodni za praćenje neprekidne promjene fizičke veličine napon termoelementa terminala signalizira temperaturnu promjenu, a napon na sekundarnom namotu strujnog transformatora je u određenom razdoblju proporcionalan struji upravljanog kruga. Mikrofon je senzor promjene tlaka iz zvučnog vala itd.

Digitalni senzori zauzvrat generiraju izlazni signal koji se može snimiti u obliku niza numeričkih vrijednosti, često je signal binarni, to jest ili visok nivo signala ili nizak (nula). Kada se digitalni senzor mora prenijeti preko analognog kanala, kao što je radio, pribjegava se modulaciji.

Digitalni senzori dominiraju u komunikacijskim sustavima jer se njihovi izlazni signali lako regeneriraju u repetitoru, čak i ako je prisutan šum. I analogni signal, u tom smislu, bit će iskrivljen bukom, a podaci će se ispostaviti netočnim. Kod prijenosa informacija digitalni su senzori prihvatljiviji.

Pogledajmo konkretne jednostavne primjere, prvo analogni senzor, zatim digitalni, a u našem primjeru ti će senzori mjeriti isti parametar - struju.

Senzor analogne struje

Analogni senzor struje na transformatoru struje. Zašto analogni? Jer se u ovom slučaju struja može povećati, na primjer, od 0 do 5 ampera, dok će se napon (signal) na izlazu proporcionalno povećavati od 0 do 1 volta. Takav senzor omogućava kontinuirano nadgledanje struje u izmjerenom krugu.

Na primjer, instaliranje u PWM napajanje, senzor analogne struje stvorit će analogni povratni signal, a što je veća njegova vrijednost, veća struja u krugu opterećenja trenutno teče, a krug za podešavanje širine upravljačkog impulsa, izgrađen na komparateru, smanjit će trajanje kontrolnog impulsa, vodeći struju opterećenja do potrebne nazivne vrijednosti, tako da se izlazna snaga ne poveća neprihvatljivo visoka.

Digitalni senzor struje

Recimo sada da imamo posla s rezonantnim pretvaračem električne energije, gdje je potrebno nadzirati fluktuacije struje u rezonantnom krugu LC, a važan parametar bit će ne samo i ne toliko jakost struje koliko njezin smjer.

U tom slučaju možete koristiti i strujni transformator, samo izlaz strujnog transformatora neće biti opterećen na otporniku, već na zener diodi ili na ograničavajućim diodama. Što će dati?

Kada struja teče u jednom smjeru, napon na sekundarnoj strani transformatora struje će imati određenu visoku vrijednost, a kad u drugom smjeru - određenu malu vrijednost. Pa ispada da su "1" i "0" - digitalni signal, a srednje vrijednosti nisu potrebne, prate ih u drugom krugu, analognom.

Trenutni senzori smjera također se mogu implementirati na temelju Hall efekta (digitalni Hall senzori), no u našem primjeru cilj je bio pokazati temeljnu razliku između analognih i digitalnih senzora, pa ostavimo Hallov senzor po strani.