Tipos de sensores analógicos e digitais com aplicativos

Frequentemente usamos diferentes tipos de sensores em diversas aplicações elétricas e eletrônicas, que são classificados como químicos, pressão, temperatura, posição, força, proximidade, térmicos, presença, fluxo, óptico, automotivo, som, velocidade, magnético, elétrico, calor, sensores de fibra óptica, sensores analógicos e digitais. Um sensor pode ser definido como um aparelho que detecta mudanças nas quantidades físicas ou elétricas ou outras e, por esse meio, geralmente, produz uma saída de sinal elétrico ou óptico como um reconhecimento da mudança naquela quantidade específica. Neste artigo, discutiremos sobre os diferentes tipos de sensores e exemplos práticos resumidos. Mas, principalmente, devemos conhecer os tipos de sensores analógicos e digitais.

Sensores analógicos

Existem diferentes tipos de sensores que produzem um sinal de saída analógico contínuo e esses sensores são considerados sensores analógicos. Este sinal de saída contínuo produzido pelos sensores analógicos é proporcional ao mensurando. Existem vários tipos de sensores analógicos; exemplos práticos de vários tipos de sensores analógicos são os seguintes:acelerômetros, sensores de pressão, sensores de luz, sensores de som, sensores de temperatura e assim por diante.

Acelerômetros

Sensores analógicos que detectam mudanças na posição, velocidade, orientação, choque, vibração e inclinação detectando movimento são chamados de acelerômetros. Esses acelerômetros analógicos são novamente classificados em diferentes tipos com base na variedade de configurações e sensibilidades.

Esses acelerômetros estão disponíveis como sensores analógicos e digitais, com base no sinal de saída. O acelerômetro analógico produz uma tensão variável constante com base na quantidade de aceleração aplicada ao acelerômetro.

Sensores de luz

Sensores analógicos usados ​​para detectar a quantidade de luz que atinge os sensores são chamados de sensores de luz. Esses sensores de luz analógicos são novamente classificados em vários tipos, como fotocélula, sulfeto de cádmio (CdS) e fotocélula. O resistor dependente de luz (LDR) pode ser usado como sensor de luz analógico que pode ser usado para ligar e desligar cargas automaticamente com base na incidência de luz do dia no LDR. A resistência do LDR aumenta com a diminuição da luz e diminui com o aumento da luz.

Sensores de som

Sensores analógicos usados ​​para detectar o nível de som são chamados de sensores de som. Esses sensores de som analógico traduzem a amplitude do volume acústico do som em uma voltagem elétrica para detectar o nível de som. Este processo requer alguns circuitos e utiliza um microcontrolador junto com um microfone para criar um sinal de saída analógico.

Sensor de pressão

Os sensores analógicos usados ​​para medir a quantidade de pressão aplicada a um sensor são chamados de sensores de pressão analógicos. O sensor de pressão produzirá um sinal de saída analógico que é proporcional à quantidade de pressão aplicada. Esses sensores de pressão são usados ​​para diferentes tipos de aplicações, como placas piezoelétricas ou sensores piezoelétricos que são usados ​​para a geração de carga elétrica. Esses sensores piezoelétricos são um tipo de sensores de pressão que podem produzir um sinal de tensão de saída analógica proporcional à pressão aplicada ao sensor piezoelétrico.

Sensor analógico de temperatura

Os sensores de temperatura estão amplamente disponíveis como sensores digitais e analógicos. Sensores de temperatura analógicos normalmente usados ​​são termistores. Existem diferentes tipos de termistores que são usados ​​para diferentes aplicações. O termistor é um resistor termicamente sensível que é usado para detectar mudanças na temperatura. Se a temperatura aumentar, a resistência elétrica do termistor aumenta. Da mesma forma, se a temperatura diminuir, a resistência diminui. É usado em várias aplicações de sensores de temperatura.

Um exemplo prático de sensor de temperatura analógico é um sistema de controle de temperatura baseado em termistor. Este projeto é usado para manter a temperatura constante em uma área fechada. Um diagrama de blocos do sistema de controle de temperatura consiste em uma lâmpada (que representa um resfriador), sensor de temperatura ou termistor, relé.

Se a temperatura exceder determinado valor, a lâmpada acende automaticamente, indicando um resfriador para trazer a temperatura de volta ao valor normal. Operacional junto com um termistor de coeficiente de temperatura negativo é usado para ativar o relé - caso a temperatura exceda certa faixa. Como este processo de acionamento do relé para ligar o refrigerador (neste sistema mostrado como lâmpada) pode ser feito automaticamente, portanto, não há necessidade de monitorar a temperatura pessoalmente. O termistor é o sensor de temperatura analógico mais frequentemente usado, devido à sua vantagem de baixo custo. Sempre que ocorrerem mudanças na temperatura, os parâmetros de entrada para o amplificador operacional serão alterados. Assim, o op-amp fornece uma saída que energiza o relé e a carga liga ou desliga de acordo.

Se usarmos um sensor de temperatura digital em vez de um sensor de temperatura analógico, a precisão do sistema de controle de temperatura pode ser melhorada.

Sensores digitais

Sensores eletrônicos ou sensores eletroquímicos nos quais a conversão e a transmissão de dados ocorrem digitalmente são chamados de sensores digitais. Esses sensores digitais estão substituindo os sensores analógicos, pois são capazes de superar as desvantagens dos sensores analógicos. O sensor digital consiste principalmente de três componentes:sensor, cabo e transmissor. Em sensores digitais, o sinal medido é convertido diretamente em saída de sinal digital dentro do próprio sensor digital. E esse sinal digital é transmitido por cabo digitalmente. Existem diferentes tipos de sensores digitais que superam as desvantagens dos sensores analógicos.

Acelerômetros digitais

O método de geração de saída de onda quadrada de frequência variável pelo acelerômetro digital é chamado de modulação por largura de pulso. As leituras são feitas pelo acelerômetro modulado por largura de pulso em taxa fixa, geralmente em 1000 Hz (mas isso pode ser configurado por um usuário com base no IC usado). O sinal de saída PWM, largura de pulso ou ciclo de serviço é proporcional ao valor de aceleração.

Sensor digital de temperatura

DS1620 é um sensor de temperatura digital que fornece a temperatura do dispositivo com leituras de temperatura de 9 bits. Ele atua como um termostato com suas três saídas de alarme térmico. Se a temperatura do dispositivo for maior ou igual à temperatura definida pelo usuário TH, então THIGH é elevado. Se a temperatura do dispositivo for menor ou igual à temperatura definida pelo usuário TL, então o TLOW é elevado. Se a temperatura do dispositivo ultrapassar TH e permanecer alta até cair abaixo da temperatura de TL, o TCOM será elevado.

Um exemplo prático do sensor digital pode ser considerado como um sistema de controle de temperatura digital usando sensor de temperatura digital que tem mais vantagens e precisão em comparação com o sistema de controle de temperatura analógico usando termistor de sensor analógico .

Sensor digital de temperatura DS1620, botões, display de sete segmentos e relé têm interface com o microcontrolador 8051. Este sistema de controle de temperatura digital proposto fornece exibição de informações de temperatura usando displays de sete segmentos. Se o valor da temperatura ultrapassar o ponto de ajuste, a carga (aquecedor) será desligada pelo relé após receber o sinal do microcontrolador. Aqui, uma lâmpada é usada para representar a carga para fins de demonstração. Como este sistema digital de controle de temperatura fornece precisão exibindo informações de temperatura em telas de sete segmentos, ele é mais vantajoso do que o sistema analógico de controle de temperatura.

As tendências emergentes recentes em tecnologias desenvolveram os sensores digitais mais avançados para superar as desvantagens dos sensores analógicos. Lentamente, cada sensor analógico está sendo substituído pelo sensor digital em muitas aplicações. Para obter mais ajuda técnica sobre projetos eletrônicos usando sensores analógicos e digitais, você pode entrar em contato conosco postando seus comentários na seção de comentários abaixo.

Créditos das fotos

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