数字式传感器及应用
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DS18B20数字式温度传感器,与传统的热敏电阻有所不同的是,使用集成芯片,采用单总线技术,其能够有效的减小外界的干扰,提高测量的精度。
同时,它可以直接将被测温度转化成串行数字信号供微机处理,接口简单,使数据传输和处理简单化。
部分功能电路的集成,使总体硬件设计更简洁,能有效地降低成本,搭建电路和焊接电路时更快,调试也更方便简单化,这也就缩短了开发的周期。
DS18B20单线数字温度传感器,即“一线器件”,其具有独特的优点:( 1 )采用单总线的接口方式与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。
单总线具有经济性好,抗干扰能力强,适合于恶劣环境的现场温度测量,使用方便等优点,使用户可轻松地组建传感器网络,为测量系统的构建引入全新概念。
( 2 )测量温度范围宽,测量精度高。
DS18B20 的测量范围为-55℃~+125℃;在-10~+85℃范围内,精度为±0.5℃。
( 3 )在使用中不需要任何外围元器件即可实现测温。
( 4 )多点组网功能。
多个DS18B20可以并联在惟一的三线上,实现多点测温。
( 5 )供电方式灵活。
DS18B20可以通过内部寄生电路从数据线上获取电源。
因此,当数据线上的时序满足一定的要求时,可以不接外电源,从而使系统结构更趋简单,可靠性更高。
( 6 )测量参数可配置。
DS18B20的测量分辨率可通过程序设定9~12位。
( 7 )负压特性。
电源极性接反时,温度计不会因发热而烧毁,但不能正常工作。
( 8 )掉电保护功能。
DS18B20内部含有EEPROM,在系统掉电以后,它仍可保存分辨率及报警温度的设定值。
DS18B20 具有体积更小、适用电压更宽、更经济、可选更小的封装方式,更宽的电压适用范围,适合于构建自己的经济的测温系统,因此也就被设计者们所青睐。
二、DS18B20测温原理DS18B20 的内部测温电路框图低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小,用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1,为计数器提供一频率稳定的计数脉冲。
数字式传感器随着科学技术的发展,目前在工业、农业、医学、宇航、商业等领域中已广泛使用各种数字显示的非电量检测装置。
在机械制造工业中应用得比较成熟的是光栅、磁栅、感应同步器等为传感元件的数字测量仪器。
这些数字式测量仪器具有检测精度高、寿命长、抗干扰能力强、使用方便等忧点,这将在本章中予以叙述。
一、转角—数字式传感器1.光电脉冲盘式转角—数字转换器光电脉冲盘式转角—数字转换转是将转动物体的转角换成电脉冲的变换器。
它的结构形式如图1所示。
它由光源、转动圆盘、透镜、光敏元件及有关电路组成。
在转动圆盘边缘上开等角距的孔或采用光栅均可,视测量对象和要求而定。
开孔一般数量较少,精度较低。
对测量精度要求较高者,则采用光栅。
将圆盘安装在被测物体的转轴上,使其与被测物体一起转动。
光源发出的光经圆盘的孔或光栅透过,被光敏元件接收。
当圆盘转动时光源发出的光就经圆盘遮挡交替地照射到光敏元件上,经放大整形后,就有一个个脉冲输出。
转动角度越大,产生的脉冲个数越多。
经过计算脉冲个数,可测得转角的大小;经过电路的适当变换亦可测量转动物体的转速。
2.磁电式转角—数字转换器磁电式转角—数字转换器的结构如图2(a)所示。
此种结构形式多用于转速测量。
转子和定子均用工业纯铁做成,在它们的圆形端面上均匀地铣出等角距的槽子,使其成为齿状,如图2(b)所示。
在测量时,将转轴1与被测物转轴相连接,因而被测物就带动转子2转动。
当转子与定子的齿凸凸相对时,气隙最小,磁通最大;当转子与定子的齿凸凹相对时,气隙最大,磁通最小。
这样定子不动而转子转动时,磁通就周期性地变化,从而在线圈6中感应出近似正弦波的电压信号。
该信号经整形后可变为脉冲输出。
输出脉冲的频率为Nnf60式中N为定子和转子端面的齿数,n为被测物体的转速。
当测得输出电脉冲频率f后,根据已知的N,可以求得转速n ,从而达到测量的目的。
3。
码盘式转角—数字转换器(1)接触式码盘如图3所示为一个四位接触式码盘。
数字传感器的应用和工作原理1. 引言数字传感器是一种能够将感知到的物理量或环境参数转换成数字信号输出的设备。
它在现代电子技术和通信领域中应用广泛,其工作原理和应用场景多种多样。
2. 工作原理数字传感器的工作原理可以分为以下几种:2.1 光电传感器光电传感器通过利用光电效应或半导体光敏元件对光信号的感应,将光信号转化为电信号输出。
光电传感器常用于光电开关、光电编码器、光电接近开关等应用中。
2.2 位移传感器位移传感器是一种能够测量物体位置和位移变化的传感器。
常见的位移传感器包括电阻式位移传感器、光电位移传感器、感应式位移传感器等。
它们能够将物体的位移变化转换为电信号输出。
2.3 温度传感器温度传感器是一种能够测量物体或环境的温度的传感器。
常见的温度传感器有热电偶、热敏电阻、红外温度传感器等。
它们通过不同的工作原理来感应物体或环境的温度,并将温度转换为相应的电信号输出。
2.4 压力传感器压力传感器是一种能够测量物体或介质的压力的传感器。
常见的压力传感器有电阻应变式压力传感器、压电式压力传感器等。
它们通过不同的工作原理实现了对压力信号的感应和转换。
3. 应用场景数字传感器广泛应用于各个领域,以下列举了一些常见的应用场景:3.1 工业自动化数字传感器在工业自动化领域中起着关键的作用。
它们可以用于测量和控制温度、湿度、压力、液位等参数,实现对生产过程的监测和控制。
3.2 智能家居数字传感器在智能家居系统中扮演着重要的角色。
它们能够感知周围的环境参数,如光照强度、温度、湿度等,并根据这些参数调节室内的灯光、空调等设备。
3.3 医疗设备数字传感器在医疗设备中的应用领域广泛。
它们可以用于监测患者的体温、心率、血氧饱和度等生理指标,并将这些数据传输给医疗设备进行分析和处理。
3.4 汽车行业数字传感器在汽车行业中的应用也非常常见。
例如,气囊传感器可以感知到车辆突发的碰撞力度,从而触发气囊的展开;车载温度传感器可以实时监测车内温度,实现自动调节空调。
数字式加速度传感器adxl345的原理及应用一、引言加速度传感器是一种常见的传感器,在物体运动监测、姿态控制、安全系统等领域有着广泛的应用。
其中,数字式加速度传感器adxl345是一种常用的传感器,本文将介绍其原理和应用。
二、原理adxl345采用了微机电系统(MEMS)技术,可以实现三轴加速度的测量。
其工作原理如下:1.结构 adxl345传感器内部包含了一个微型加速度感应器和一个ADC(模数转换器)。
微型加速度感应器由微小的质量块和微小的弹簧构成,质量块会随物体的加速度而发生微小位移,弹簧会将位移转化为电信号输出。
ADC 将电信号转化为数字信号,并通过接口输出给外部设备。
2.加速度测量 adxl345可以通过轴向振动来实现加速度测量。
当感应器受到外部加速度作用时,质量块会发生位移,弹簧会产生拉力,拉力的大小与加速度成正比。
通过测量拉力的大小,可以确定加速度的大小。
3.数字信号处理 ADC将感应到的模拟信号转化为数字信号,并通过SPI或I2C接口输出给外部设备。
外部设备可以通过读取这些数字信号,获取加速度的数值。
三、应用adxl345传感器在多个领域都有广泛的应用,以下列举了其中几个常见的应用场景:1.运动监测不论是运动追踪手环、健身监测器还是智能手表,adxl345都可以用于监测人体运动。
通过测量加速度,可以知晓用户的步数、距离、速度等信息。
2.姿态控制 adxl345可以用于监测物体的姿态,例如飞行器的水平和垂直控制。
通过监测加速度变化,可以调整飞行器的姿态,实现精确控制。
3.安全系统 adxl345在安全系统中也有重要应用,例如汽车的碰撞检测系统。
通过监测车辆的加速度变化,可以判断是否发生碰撞,并触发相应的安全措施,保护乘客的生命安全。
四、优缺点adxl345作为一种数字式加速度传感器,具有以下优点:•高精度:adxl345采用了MEMS技术,具有很高的测量精度。
•数字信号输出:传感器输出数字信号,方便与其他设备进行通信和处理。