Jutikliai yra prietaisai, naudojami aptikti arba pajusti įvairius fizinius kiekius iš aplinkos. Įvestis gali būti šviesa, šiluma, judesys, drėgmė, slėgis, vibracija ir pan. Ši išvestis naudojama įvesties kalibravimui arba išvesties signalas perduodamas tinklu tolesniam apdorojimui. Pagal matuojamą įvestį yra įvairių tipų jutikliai. Gyvsidabrio pagrindu termometras veikia kaip a temperatūros jutiklis , deguonies jutiklis automobilių išmetamųjų teršalų kontrolės sistemoje aptinka deguonį, foto jutiklis nustato matomos šviesos buvimą. Šiame straipsnyje mes apibūdintume pjezoelektrinis jutiklis . Peržiūrėkite nuorodą, jei norite sužinoti daugiau apie pjezoelektrinis efektas .

Pjezoelektrinio jutiklio apibrėžimas

Jutiklis, veikiantis pjezoelektrinis yra žinomas kaip pjezoelektrinis jutiklis. Kur pjezoelektrika yra reiškinys, kur gaminama elektra jei medžiagai taikomas mechaninis įtempimas. Ne visos medžiagos turi pjezoelektrines charakteristikas.

Pjezoelektrinis jutiklis

Yra įvairių rūšių pjezoelektrinių medžiagų. Pavyzdžiai pjezoelektrinės medžiagos yra natūralūs viengubo kristalo kvarcai, kaulai ir kt. ... Dirbtinai pagaminti, pavyzdžiui, PZT keramika ir kt

Pjezoelektrinio jutiklio darbas

Pjezoelektriniu jutikliu dažniausiai matuojami fiziniai dydžiai yra pagreitis ir slėgis. Tiek slėgio, tiek pagreičio jutikliai veikia tuo pačiu pjezoelektros principu, tačiau pagrindinis skirtumas tarp jų yra tai, kaip jėga veikia jų jutimo elementą.

Slėgio jutiklyje plona membrana uždedama ant masyvaus pagrindo, kad veikianti jėga būtų perkelta į pjezoelektrinis elementas . Pritaikius slėgį ant šios plonos membranos, pjezoelektrinė medžiaga apkraunama ir pradeda generuoti elektros įtampą. Sukurta įtampa yra proporcinga taikomo slėgio kiekiui.

Į akselerometrai , prie kristalo elemento pritvirtinta seisminė masė, kad panaudota jėga būtų perduota pjezoelektrinėms medžiagoms. Taikant judesį, seisminė masinė apkrova yra pjezoelektrinė medžiaga pagal Antrasis Niutono dėsnis judesio. Pjezoelektrinė medžiaga sukuria krūvį, naudojamą judesio kalibravimui.

Pagreičio kompensavimo elementas naudojamas kartu su a slėgio daviklis nes šie jutikliai gali paimti nepageidaujamą vibraciją ir parodyti klaidingus rodmenis.

Pjezoelektrinio jutiklio grandinė

Aukščiau pateikta pjezoelektrinio jutiklio vidinė grandinė. Varža Ri yra vidinė varža arba izoliatoriaus varža. Induktyvumas atsiranda dėl inercijos jutiklis . Talpa Ce yra atvirkščiai proporcinga jutiklio medžiagos elastingumui. Kad jutiklis tinkamai reaguotų, apkrova ir nuotėkio varža turi būti pakankamai dideli, kad būtų išsaugoti žemi dažniai. Jutiklį galima vadinti slėgiu daviklis elektriniame signale. Jutikliai taip pat žinomi kaip pirminiai davikliai.

Pjezoelektrinis jutiklis

Pjezoelektrinių jutiklių specifikacijos

Kai kurios pagrindinės pjezoelektrinių jutiklių charakteristikos yra

- Matavimo diapazonas: Šiam diapazonui taikomos matavimo ribos.

- Jautrumas S: Išėjimo signalo ∆y pokyčio ir signalo, sukėlusio pokytį ∆x, santykis.
  S = ∆y / ∆x.
- Patikimumas: Tai atspindi jutiklių gebėjimą išlaikyti charakteristikas tam tikrose ribose nustatytomis eksploatavimo sąlygomis.

Be to, kai kurios pjezoelektrinių jutiklių specifikacijos yra reakcijos slenkstis, klaidos, rodymo laikas ir kt.

Šių jutiklių impedanso vertė yra ≤500Ω.
Šie jutikliai paprastai veikia maždaug nuo -20 ° C iki + 60 ° C temperatūros diapazone.
Šie jutikliai turi būti laikomi nuo -30 ° C iki + 70 ° C temperatūroje, kad jie nesugestų.
Šie jutikliai turi labai mažai Litavimas temperatūra.
Pjezoelektrinio jutiklio tempimo jautrumas yra 5 V / µƐ.
Dėl didelio lankstumo kvarcas yra labiausiai pageidaujama medžiaga kaip pjezoelektrinis jutiklis.

Pjezoelektrinis jutiklis naudojant „Arduino“

Kadangi turime žinoti, kas yra pjezoelektrinis jutiklis, pažvelkime į paprastą šio jutiklio pritaikymą naudojant „Arduino“. Čia bandome perjungti šviesos diodą, kai slėgio jutiklis aptinka pakankamai jėgos.

Būtina aparatinė įranga

„Arduino“ lenta .
Pjezoelektrinis slėgio jutiklis.
LED
1 MΩ rezistorius.

Grandinės schema:

Teigiamas jutiklio laidas, pažymėtas raudona viela, yra prijungtas prie „Arduino“ plokštės A0 analoginio kaiščio, o neigiamas laidas, nurodytas juodu laidu, yra prijungtas prie žemės.
1 MΩ rezistorius yra lygiagrečiai sujungtas su pjezo elementu, siekiant apriboti pjezoelektrinio elemento sukeliamą įtampą ir srovę ir apsaugoti analoginį įėjimą nuo nepageidaujamos vibracijos.
LED anodas yra prijungtas prie „Arduino“ skaitmeninio kaiščio D13, o katodas - prie žemės.

Grandinės schema

Dirba

Grandinei nustatoma 100 ribinė vertė, kad jutiklis nebūtų įjungtas esant mažesnei nei ribinė vibracijai. Tokiu būdu mes galime pašalinti nepageidaujamas mažas vibracijas. Kai jutiklio elemento sukurta išėjimo įtampa yra didesnė už ribinę vertę, šviesos diodas keičia savo būseną, ty jei jis yra AUKŠTOS būsenos, jis pereina į ŽEMĄ. Jei vertė yra mažesnė už slenkstį, šviesos diodas nekeičia savo būsenos ir lieka ankstesnėje būsenoje.

Kodas

konst tarpt ledPin = 13 // LED, prijungtas prie 13 skaitmeninio kaiščio
konst tarpt Jutiklis = A0 // Jutiklis prijungtas prie analoginio kaiščio A0
konst tarpt slenkstis = 100 // Slenkstis nustatytas kaip 100
tarpt sensorReading = 0 // kintamasis, kad būtų išsaugota iš jutiklio kaiščio nuskaityta vertė
tarpt ledState = MAŽAI // kintamasis naudojamas paskutinei šviesos diodo būsenai išsaugoti, šviesai perjungti

negaliojanti sąranka ()
{
pinMode (ledPin, OUTPUT) // paskelbti ledPin kaip OUTPUT
}

tuščia kilpa ()
{
// perskaitykite jutiklį ir laikykite jį kintamame jutiklyje
sensorReading = analogRead (jutiklis)

// jei jutiklio rodmuo yra didesnis nei slenkstis:
jei (sensorReading> = slenkstis)
{
// perjungti „ledPin“ būseną:
ledState =! ledState
// atnaujinkite LED kaištį:
„digitalWrite“ („ledPin“, „ledState“)
delsa (10000) // delsa
}
Kitas
{
digitalWrite (ledPin, ledState) // pradinė šviesos diodo būsena, t. y. LOW.
}
}

Pjezoelektrinių jutiklių taikymas

- Tam naudojami pjezoelektriniai jutikliai šoko aptikimas .

- Aktyvūs pjezoelektriniai jutikliai naudojami storio matuokliui, srauto jutikliui.

- Pasyvūs pjezoelektriniai jutikliai naudojami mikrofonai, akselerometras, muzikiniai garsiakalbiai ir kt.

- Pjezoelektriniai jutikliai taip pat naudojami ultragarsiniam vaizdavimui.
- Šie jutikliai naudojami optiniams matavimams, mikro judantiems matavimams, elektroakustikai ir kt.

Taigi visa tai yra tai, kas yra a pjezoelektrinis jutiklis , savybės, specifikacijos ir paprasta jutiklio sąsaja naudojant „Arduino“ plokštę. Šie paprastai naudojami jutikliai randa vietą įvairiose programose. Kaip jūs naudojote šiuos jutiklius savo projekte? Koks buvo didžiausias iššūkis, su kuriuo teko susidurti naudojant šiuos jutiklius?