Sensor adalah alat yang digunakan untuk mengesan atau merasakan pelbagai jenis kuantiti fizikal dari persekitaran. Inputnya dapat berupa cahaya, panas, gerakan, kelembapan, tekanan, getaran dll ... Output yang dihasilkan biasanya merupakan isyarat elektrik yang sebanding dengan input yang diaplikasikan. Output ini digunakan untuk mengkalibrasi input atau isyarat output dihantar melalui rangkaian untuk diproses lebih lanjut. Berdasarkan input yang akan diukur terdapat pelbagai jenis sensor. Berasaskan merkuri termometer bertindak sebagai Pengesan suhu , sensor Oksigen dalam sistem kawalan pelepasan kereta mengesan oksigen, Sensor foto mengesan kehadiran cahaya yang dapat dilihat. Dalam artikel ini, kami akan menerangkan sensor piezoelektrik . Sila rujuk pautan untuk mengetahui lebih lanjut mengenai kesan piezoelektrik .

Definisi Piezoelektrik Sensor

Sensor yang berfungsi berdasarkan prinsip piezoelektrik dikenali sebagai sensor piezoelektrik. Di mana piezoelektrik adalah fenomena di mana elektrik dijana sekiranya tekanan mekanikal dikenakan pada bahan. Tidak semua bahan mempunyai ciri piezoelektrik.

Sensor Piezoelektrik

Terdapat pelbagai jenis bahan piezoelektrik. Contohnya bahan piezoelektrik adalah kristal kristal tunggal yang ada secara semula jadi, tulang dan lain-lain… Dibuat secara buatan seperti seramik PZT dan lain-lain…

Mengendalikan Piezoelektrik Sensor

Kuantiti fizikal yang biasa diukur oleh sensor piezoelektrik adalah Percepatan dan Tekanan. Kedua-dua sensor tekanan dan pecutan berfungsi pada prinsip piezoelektrik yang sama tetapi perbezaan utama di antara mereka adalah cara daya diterapkan pada elemen penderiaan mereka.

Pada sensor tekanan, selaput nipis diletakkan di pangkalan besar untuk memindahkan daya yang dikenakan ke unsur piezoelektrik . Setelah berlaku tekanan pada membran nipis ini, bahan piezoelektrik dimuat dan mula menghasilkan voltan elektrik. Voltan yang dihasilkan berkadar dengan jumlah tekanan yang dikenakan.

Dalam pecutan , jisim seismik dilekatkan pada elemen kristal untuk memindahkan daya yang dikenakan ke bahan piezoelektrik. Apabila gerakan digunakan, beban jisim seismik adalah bahan piezoelektrik mengikut Undang-undang kedua Newton gerakan. Bahan piezoelektrik menghasilkan cas yang digunakan untuk penentukuran gerakan.

Elemen pampasan pecutan digunakan bersama dengan a sensor tekanan kerana sensor ini dapat mengambil getaran yang tidak diingini dan menunjukkan bacaan yang salah.

Litar Sensor Piezoelektrik

Litar dalaman sensor piezoelektrik diberikan di atas. Rintangan Ri adalah rintangan dalaman atau ketahanan penebat. Induktansi disebabkan oleh inersia sensor . Kapasitansi Ce berbanding terbalik dengan keanjalan bahan sensor. Untuk tindak balas sensor yang betul, rintangan beban dan kebocoran mestilah cukup besar sehingga frekuensi rendah dijaga. Sensor boleh dipanggil tekanan transduser dalam isyarat elektrik. Sensor juga dikenali sebagai transduser utama.

Sensor Piezoelektrik

Spesifikasi Sensor Piezoelektrik

Beberapa ciri asas sensor piezoelektrik adalah

- Julat pengukuran: Julat ini tertakluk kepada had pengukuran.

- Sensitiviti S: Nisbah perubahan isyarat output Δy terhadap isyarat yang menyebabkan perubahan Δx.
  S = ∆y / ∆x.
- Kebolehpercayaan: Ini bergantung kepada kemampuan sensor untuk mengekalkan ciri-ciri dalam had tertentu dalam keadaan operasi yang ditetapkan.

Selain itu, beberapa spesifikasi sensor piezoelektrik adalah ambang reaksi, kesilapan, masa petunjuk dan lain-lain ...

Sensor ini mengandungi nilai Impedance ≤500Ω.
Sensor ini secara amnya beroperasi dalam julat suhu sekitar -20 ° C hingga + 60 ° C.
Sensor ini harus disimpan pada suhu antara -30 ° C hingga + 70 ° C untuk mengelakkannya dari degradasi.
Sensor ini sangat rendah Pematerian suhu.
Sensitiviti regangan sensor piezoelektrik adalah 5V / µƐ.
Oleh kerana fleksibiliti yang tinggi, Quartz adalah bahan yang paling disukai sebagai sensor piezoelektrik.

Piezoelectric Sensor menggunakan Arduino

Oleh kerana kita harus tahu apa itu sensor piezoelektrik, mari kita lihat aplikasi mudah sensor ini menggunakan Arduino. Di sini kita cuba menukar LED apabila sensor tekanan mengesan daya yang cukup.

Diperlukan Perkakasan

Papan Arduino .
Sensor tekanan piezoelektrik.
LED
Perintang 1 MΩ.

Rajah Litar:

Di sini plumbum positif sensor yang ditunjukkan dengan wayar merah disambungkan ke pin analog A0 dari papan Arduino sedangkan plumbum negatif yang ditunjukkan dengan wayar hitam disambungkan ke tanah.
Perintang 1 MΩ disambungkan selari dengan elemen piezo untuk menghadkan voltan dan arus yang dihasilkan oleh elemen piezoelektrik dan untuk melindungi input analog dari getaran yang tidak diingini.
Anod LED disambungkan ke pin digital D13 dari Arduino dan katod disambungkan ke tanah.

Skema Litar

Bekerja

Nilai ambang 100 diatur ke litar supaya sensor tidak diaktifkan untuk getaran kurang dari ambang. Dengan ini, kita dapat menghilangkan getaran kecil yang tidak diingini. Apabila voltan keluaran yang dihasilkan oleh elemen sensor lebih besar daripada nilai ambang, LED mengubah keadaannya iaitu jika berada dalam keadaan TINGGI ia menuju ke RENDAH. Sekiranya nilainya lebih rendah daripada ambang LED tidak mengubah keadaannya dan kekal dalam keadaan sebelumnya.

Kod

penyambung int ledPin = 13 // LED disambungkan ke pin digital 13
penyambung int Sensor = A0 // Sensor disambungkan ke pin analog A0
penyambung int ambang = 100 // Ambang ditetapkan ke 100
int sensorReading = 0 // pemboleh ubah untuk menyimpan nilai yang dibaca dari pin sensor
int ledState = RENDAH // pemboleh ubah yang digunakan untuk menyimpan status LED terakhir, untuk menukar cahaya

persediaan tidak sah ()
{
pinMode (ledPin, OUTPUT) // nyatakan ledPin sebagai OUTPUT
}

gelung kosong ()
{
// baca sensor dan simpan dalam sensor pembolehubah Membaca:
sensorReading = analogRead (Sensor)

// jika bacaan sensor lebih besar daripada ambang:
jika (sensorReading> = ambang)
{
// togol status ledPin:
ledState =! ledState
// kemas kini pin LED:
digitalWrite (ledPin, ledState)
kelewatan (10000) // kelewatan
}
yang lain
{
digitalWrite (ledPin, ledState) // keadaan awal LED iaitu RENDAH.
}
}

Aplikasi Sensor Piezoelektrik

- Sensor piezoelektrik digunakan untuk pengesanan kejutan .

- Sensor piezoelektrik aktif digunakan untuk mengukur ketebalan, sensor aliran.

- Sensor piezoelektrik pasif digunakan mikrofon, akselerometer, pungutan muzik dan lain-lain ...

- Sensor piezoelektrik juga digunakan untuk pencitraan ultrasound.
- Sensor ini digunakan untuk pengukuran optik, pengukuran bergerak mikro, akustik elektro dll ...

Oleh itu, ini adalah mengenai apa itu a sensor piezoelektrik , sifat, spesifikasi dan juga antara muka sensor yang mudah menggunakan papan Arduino. Sensor yang mudah digunakan ini mendapat tempat dalam pelbagai aplikasi. Bagaimana anda menggunakan sensor ini dalam projek anda? Apakah cabaran terbesar yang anda hadapi semasa menggunakan sensor ini?