Kāda ir atšķirība starp analogo un digitālo sensoru

Pats termins “sensors” nozīmē mehānismu, kas paredzēts parametra mērīšanai, lai turpmāk apstrādātu mērījumu rezultātu. Sensora ķēde ģenerē signālu nosūtīšanai ērtā formā, pēc tam signāls tiek pārveidots, apstrādāts vai saglabāts. Bez sensoriem dažās modernās rūpniecības jomās un daudzās dažāda veida iekārtās to vienkārši nevar izdarīt.

Mūsdienās elektronika dod iespēju ražot elektroniskos sensorus, kas vienlaikus spēj uzraudzīt procesus pēc vairākiem parametriem, kas ievērojami paplašina sarežģītu mērīšanas un iedarbināšanas ierīču konstruēšanas iespējas.

Sensora dizainā obligāti ir jutīgs elements un bieži pārveidotāja daļa. Galvenie elektronisko sensoru raksturlielumi ir to jutība un mērījumu kļūda.

Mūsdienās analogos un digitālos sensorus visur izmanto zinātnes un pētniecības vajadzībām, telemetrijā, kvalitātes kontroles sistēmās un automatizētā kontrolē, kā arī daudzās citās jomās, kuras var uzskaitīt uz nenoteiktu laiku. Vienā vai otrā veidā, tās vienmēr ir tās tehniskās jomas, kurās ir jāiegūst informācija par daudzuma mērīšanu.

Šī raksta mērķis būs sniegt lasītājam priekšstatu par atšķirību starp analogiem un digitāliem sensoriem. Mēs apskatīsim vienkāršu piemēru, kā to pašu vērtību var izsekot ar analogo un digitālo sensoru, un tādā gadījumā ieteicams izmantot analogo sensoru, un kurā - digitālo.

Analogais sensors izejā ģenerē analogo signālu, kura līmeņa vērtību iegūst kā laika funkciju, un šāds signāls nepārtraukti mainās, signāls pastāvīgi ņem jebkuru no daudzajām iespējamām vērtībām.

Tātad, analogie sensori ir piemēroti, piemēram, nepārtraukti mainīga fiziskā lieluma izsekošanai termopāra spailes spriegums signalizē par temperatūras izmaiņām, un strāvas transformatora sekundārā tinuma spriegums noteiktā laika posmā ir proporcionāls vadāmās ķēdes strāvai. Mikrofons ir spiediena izmaiņu sensors no skaņas viļņa utt.

Digitālie sensori savukārt ģenerē izejas signālu, ko var ierakstīt skaitlisko vērtību secības veidā, bieži signāls ir binārs, tas ir, vai nu augsts signāla līmenis, vai zems (nulle). Ja digitālā sensora signāls ir jāpārraida pa analogo kanālu, piemēram, radio, izmantojiet modulāciju.

Komunikāciju sistēmās dominē digitālie sensori, jo to izejas signālus atkārtotājā ir viegli reģenerēt, pat ja ir troksnis. Un analogo signālu šajā ziņā trokšņi izkropļos, un dati izrādīsies kļūdaini. Pārraidot informāciju, digitālie sensori ir pieņemamāki.

Apskatīsim konkrētus vienkāršus piemērus, vispirms analogo sensoru, pēc tam digitālo, un mūsu piemērā šie sensori mērīs to pašu parametru - strāvu.

Analogās strāvas sensors

Analogās strāvas sensors uz strāvas transformatora. Kāpēc analogs? Tā kā šajā gadījumā strāva var palielināties, piemēram, no 0 līdz 5 ampēriem, savukārt spriegums (signāls) pie izejas proporcionāli palielināsies no 0 līdz 1 volts. Šāds sensors ļauj nepārtraukti kontrolēt strāvu izmērītajā ķēdē.

Piemēram, tiek instalēta PWM barošanas avots, analogā strāvas sensors ģenerēs analogo atgriezeniskās saites signālu, un jo augstāka ir tā vērtība, jo augstāka pašreiz plūst slodzes ķēdē esošā strāva un vadības impulsa platuma regulēšanas ķēde, būvēts uz salīdzinātāja, samazinās vadības impulsa ilgumu, novedot slodzes strāvu līdz vajadzīgajai nominālajai vērtībai, lai izejas jauda nepalielinās nepieņemami.

Digitālais strāvas sensors

Tagad teiksim, ka mums ir darīšana ar rezonējošu elektroenerģijas pārveidotāju, kur ir jāuzrauga strāvas svārstības rezonanses LC ķēdē, un svarīgs parametrs būs ne tikai un ne tik daudz strāvas lielums, cik tā virziens.

Šajā gadījumā jūs varat arī izmantot strāvas transformatoru, tikai pašreizējā transformatora izeja netiks ielādēta rezistorā, bet gan zener diodē vai ierobežojošās diodēs. Ko tas dos?

Kad strāva plūst vienā virzienā, spriegumam strāvas transformatora sekundārajā pusē būs noteikta augsta vērtība, un, kad otrā virzienā, - noteikta zema vērtība. Tātad izrādās “1” un “0” - digitāls signāls, un starpposma vērtības nav vajadzīgas, tās tiek uzraudzītas ar citu ķēdi, analogo.

Pašreizējos virziena sensorus var ieviest arī, pamatojoties uz Halles efektu (digitālie Hall sensori), taču mūsu piemērā mērķis bija parādīt būtisko atšķirību starp analogo un digitālo sensoru, tāpēc atstāsim Hall sensoru malā.