센서 환경에서 다양한 유형의 물리량을 감지하거나 감지하는 데 사용되는 장치입니다. 입력은 빛, 열, 움직임, 습기, 압력, 진동 등이 될 수 있습니다. 생성 된 출력은 일반적으로 적용된 입력에 비례하는 전기 신호입니다. 이 출력은 입력을 보정하는 데 사용되거나 출력 신호가 추가 처리를 위해 네트워크를 통해 전송됩니다. 측정 할 입력에 따라 다양한 유형의 센서가 있습니다. 수은 기반 온도계 역할을 온도 센서 , 자동차 배기 가스 제어 시스템의 산소 센서는 산소를 감지하고 포토 센서는 가시광 선의 존재를 감지합니다. 이 기사에서 우리는 압전 센서 . 자세한 내용은 링크를 참조하십시오. 압전 효과 .

압전 센서의 정의

원리로 작동하는 센서 피에조 전기 압전 센서로 알려져 있습니다. 압전이 현상 인 곳에서 전기가 생성된다 재료에 기계적 응력이 가해지는 경우. 모든 재료에 압전 특성이있는 것은 아닙니다.

압전 센서

다양한 유형의 압전 재료가 있습니다. 예 압전 재료 천연 단결정 석영, 뼈 등… PZT 세라믹 등 인위적으로 제조

압전 센서의 작동

압전 센서에서 일반적으로 측정되는 물리량은 가속 및 압력입니다. 압력 및 가속도 센서는 모두 동일한 압전 원리로 작동하지만 두 센서의 주요 차이점은 감지 요소에 힘이 적용되는 방식입니다.

압력 센서에서 가해진 힘을 압전 소자 . 이 얇은 막에 압력을 가하면 압전 재료가로드되어 전압을 생성하기 시작합니다. 생성 된 전압은 적용된 압력의 양에 비례합니다.

에 가속도계 , 지진 질량이 결정 요소에 부착되어 압전 재료에 적용된 힘을 전달합니다. 운동이 가해지면 지진 질량 하중은 뉴턴의 제 2 법칙 모션 압전 재료는 운동 보정에 사용되는 전하를 생성합니다.

가속 보상 요소는 압력 센서 이러한 센서는 원치 않는 진동을 감지하고 잘못된 판독 값을 표시 할 수 있습니다.

압전 센서 회로

압전 센서 내부 회로가 위에 나와 있습니다. 저항 Ri는 내부 저항 또는 절연체 저항입니다. 인덕턴스는 다음의 관성 때문입니다. 센서 . 커패시턴스 Ce는 센서 재료의 탄성에 반비례합니다. 센서의 적절한 응답을 위해 부하 및 누설 저항이 충분히 커야 저주파가 유지됩니다. 센서는 압력이라고 할 수 있습니다. 변환기 전기 신호에서. 센서는 일차 변환기라고도합니다.

압전 센서

압전 센서 사양

압전 센서의 기본 특성 중 일부는 다음과 같습니다.

- 측정 범위 : 이 범위에는 측정 한계가 적용됩니다.

- 감도 S : 변화를 일으킨 신호에 대한 출력 신호 ∆y의 변화 비율 ∆x.
  S = ∆y / ∆x.
- 신뢰할 수 있음: 이는 설정된 작동 조건에서 특정 한계에서 특성을 유지하는 센서 기능을 설명합니다.

이 외에도 압전 센서의 사양 중 일부는 반응, 오류, 표시 시간 등의 임계 값입니다.

이 센서는 임피던스 값 ≤500Ω을 포함합니다.
이러한 센서는 일반적으로 약 -20 ° C ~ + 60 ° C의 온도 범위에서 작동합니다.
이러한 센서는 성능 저하를 방지하기 위해 -30 ° C에서 + 70 ° C 사이의 온도로 유지되어야합니다.
이 센서는 매우 낮습니다. 납땜 온도.
압전 센서의 변형 감도는 5V / µƐ입니다.
유연성이 높기 때문에 석영은 압전 센서로 가장 선호되는 재료입니다.

Arduino를 사용한 압전 센서

압전 센서가 무엇인지 알아야하므로 Arduino를 사용하여이 센서를 간단히 적용 해 보겠습니다. 여기서 우리는 압력 센서가 충분한 힘을 감지 할 때 LED를 토글하려고합니다.

필요한 하드웨어

Arduino 보드 .
압전 압력 센서.
LED
1MΩ 저항.

회로도 :

여기서 빨간색 와이어로 표시된 센서의 양극 리드는 Arduino 보드의 A0 아날로그 핀에 연결되고 검은 색 와이어로 표시된 음극 리드는 접지에 연결됩니다.
1MΩ 저항은 압전 소자에 병렬로 연결되어 압전 소자에서 생성되는 전압과 전류를 제한하고 원치 않는 진동으로부터 아날로그 입력을 보호합니다.
LED 양극은 Arduino의 디지털 핀 D13에 연결되고 음극은 접지에 연결됩니다.

회로도

일

임계 값 100이 회로에 설정되어 임계 값 미만의 진동에 대해 센서가 활성화되지 않습니다. 이를 통해 원치 않는 작은 진동을 제거 할 수 있습니다. 센서 요소에 의해 생성 된 출력 전압이 임계 값보다 크면 LED가 상태를 변경합니다. 즉, HIGH 상태이면 LOW가됩니다. 값이 임계 값보다 낮은 경우 LED는 상태를 변경하지 않고 이전 상태를 유지합니다.

암호

const int ledPin = 13 // 디지털 핀 13에 연결된 LED
const int 센서 = A0 // 아날로그 핀 A0에 연결된 센서
const int threshold = 100 // 임계 값이 100으로 설정 됨
int sensorReading = 0 // 센서 핀에서 읽은 값을 저장하는 변수
int ledState = 낮은 // 조명을 토글하기 위해 마지막 LED 상태를 저장하는 데 사용되는 변수

무효 설정 ()
{
pinMode (ledPin, OUTPUT) // ledPin을 OUTPUT으로 선언
}

무효 루프 ()
{
// 센서를 읽고 변수 sensorReading에 저장합니다.
sensorReading = analogRead (센서)

// 센서 판독 값이 임계 값보다 큰 경우 :
if (sensorReading> = 임계 값)
{
// ledPin의 상태를 전환합니다.
ledState =! ledState
// LED 핀 업데이트 :
digitalWrite (ledPin, ledState)
delay (10000) // 지연
}
그밖에
{
digitalWrite (ledPin, ledState) // LED의 초기 상태, 즉 LOW.
}
}

압전 센서 애플리케이션

- 압전 센서는 충격 감지 .

- 두께 게이지, 유량 센서에는 능동 압전 센서가 사용됩니다.

- 수동 압전 센서는 마이크, 가속도계, 음악 픽업 등에 사용됩니다.

- 압전 센서는 초음파 이미징에도 사용됩니다.
- 이 센서는 광학 측정, 미세 이동 측정, 전기 음향 등에 사용됩니다.

따라서 이것은 압전 센서 , 속성, 사양 및 Arduino 보드를 사용한 센서의 간단한 인터페이스. 사용이 간편한이 센서는 다양한 응용 분야에서 자리를 찾습니다. 프로젝트에서 이러한 센서를 어떻게 사용 했습니까? 이 센서를 사용하는 동안 가장 큰 어려움은 무엇 이었습니까?