Czujnik jest urządzeniem przekształcającym stanu urządzenia obserwowanej wielkości fizycznej do użytecznej ilości, takie jak napięcie elektryczne , wysokości słupa rtęci, w intensywności lub ugięcia igły. Często (błędnie) mylimy czujnik i przetwornik : czujnik składa się przynajmniej z przetwornika .
Czujnik różni się od przyrządu pomiarowego tym, że jest tylko prostym interfejsem między procesem fizycznym a przetwarzaną informacją. W przeciwieństwie do tego przyrząd pomiarowy jest samodzielnym urządzeniem, które jest samowystarczalne, z wyświetlaczem lub systemem przechowywania danych. Czujnik go nie ma.
Czujniki są elementami składowymi systemów akwizycji danych . Ich realizacja odbywa się w zakresie oprzyrządowania .
Muszą one w większości przypadków zewnętrznej energii do użytku ( np. Termistor , fotorezystor , potencjometr , miernik z ekstensometrów znany jako czujnik tensometryczny ). Są to czujniki, które można modelować za pomocą impedancji . Zmiana badanego (mierzonego) zjawiska fizycznego powoduje zmianę impedancji. Aby uzyskać sygnał wyjściowy, należy przyłożyć do nich napięcie.
Aktywne czujnikiO czujniku aktywnym mówimy wtedy, gdy zjawisko fizyczne używane do wyznaczania wielkości mierzonej bezpośrednio wpływa na transformację w wielkość elektryczną. To samo prawo fizyczne łączy pomiar i wyjściową wielkość elektryczną.
Czujnik aktywny dość często działa jako silnik elektryczny iw tym przypadku wielkość wyjściowa jest różnicą potencjałów.
Liczba praw fizycznych umożliwiających taką transformację jest oczywiście ograniczona, można więc łatwo zidentyfikować aktywne czujniki (których liczba jest skończona). Jednak obszary zastosowań są bardzo szerokie.
Czujniki i ich kondycjonery można również sklasyfikować według typu wyjścia:
Czujniki analogoweWyjście jest wielkością elektryczną, której wartość jest funkcją wielkości fizycznej mierzonej przez czujnik. Dane wyjściowe mogą przyjmować nieskończoną liczbę ciągłych wartości . Sygnał z czujników analogowych może mieć następujący typ:
Niektóre typowe czujniki analogowe:
Wyjście jest sekwencją stanów logicznych, które po sobie tworzą liczbę. Dane wyjściowe mogą przyjmować dużą liczbę dyskretnych wartości . Sygnał z czujników cyfrowych może być następującego typu:
Niektóre typowe czujniki cyfrowe:
Albo czujniki cyfrowe . Wyjście jest stanem logicznym oznaczonym 1 lub 0. Wyjście może przyjąć te dwie wartości. W szczególności wyróżnia się 4 rodzaje czujników logicznych:
Niektóre typowe czujniki logiczne:
Czujnik charakteryzuje się kilkoma kryteriami , z których najczęstsze to:
Aby używać czujnika w najlepszych możliwych warunkach, często przydatne jest wykonanie kalibracji i poznanie niepewności pomiaru z nią związanych.
W robotyce mobilnej ważne jest rozróżnienie między czujnikami proprioceptywnymi , które dokonują pomiarów w odniesieniu do tego, co postrzegają lokalnie w ruchu robota, lub eksteroceptywnymi , które opierają się na pomiarach wykonywanych w odniesieniu do jego globalnego otoczenia (wzorzec absolutny). Na przykład czujniki mierzące przemieszczenia kątowe kół robota będą w stanie zrekonstruować jego trajektorię pod warunkiem, że koła się nie ślizgają (poślizg, poślizg). Są to czujniki proprioceptywne. Z drugiej strony, lokalizacja przez wieżyczkę laserową radiolatarni optycznych zamocowanych w środowisku ruchu robota umożliwia pomiar bezwzględny. Następnie mówimy o czujniku eksteroceptywnym.
Ostatnie lata w XX XX wieku pojawiła się koncepcja inteligentnych czujników.
Oprócz możliwości pomiaru wielkości fizycznej mają inne cechy, oto lista niewyczerpująca:
Bezpośrednie cyfrowe przesunięcie kąta osi obrotowej jest główną zaletą w systemach pracujących z sygnałami cyfrowymi. Oszczędza czas (ponieważ nie ma kondycjonowania sygnału analogowego i zapisuje konwersję analogowo-cyfrową), a zwłaszcza precyzję. Enkoder obrotowy to czujnik położenia kątowego połączony mechanicznie z osią obrotu układu, na którym pracujemy.
Zasada działania:
Części te określają dwa poziomy logiczne, światło emitowane przez diody elektroluminescencyjne lub diody laserowe jest skupiane na każdej ścieżce na skierowanym do niej fototranzystorze.
Istnieją dwa główne typy obrotowych enkoderów położenia:
Czujnik pola magnetycznego (lub czujnik magnetyczny) jest podstawowym elementem (elementem czułym) magnetometru . Istnieje wiele rodzajów:
Zobacz czujnik przemieszczenia .
Zobacz Przetwornik siły .
Zobacz czujnik ciśnienia .
Ich właściwości określa norma NF EN 60751.
Ich właściwości określają normy NF EN 60584-1 i NF EN 61515.
Podczas przeładunku, załadunku, rozładunku lub składowania w zbiornikach, balastach lub ładowniach statku ważna jest znajomość stanu ich napełnienia. Informacje te mogą być przekazywane w sposób ciągły lub poprzez wykrywanie progów (poziomy: niski, wysoki, bardzo wysoki).
Ciągły pomiarNa zbiorniku, którego napełnienia chcemy wiedzieć, znajduje się czujnik poziomu. Dostarcza sygnał, którego amplituda lub częstotliwość jest bezpośrednią funkcją poziomu zbiornika. Dzięki temu w każdej chwili można sprawdzić poziom napełnienia zbiornika lub jeszcze dostępną objętość.
Wykrywanie proguNa mierzonym zbiorniku umieszcza się kilka czujników. Czujniki te dostarczają binarnych informacji wskazujących, czy poziom został osiągnięty, czy nie. To wykrywanie można wykorzystać do zatrzymania lub uruchomienia pompy. Wysoki poziom zapobiega przepełnieniu zbiornika, a niski poziom zapewnia minimalną rezerwę.
W zależności od rodzaju produktu stosowane są różne typy czujników. Używamy właściwości fizycznych i chemicznych, lepkości, jeśli zależy nam na progu lub ciągłym pomiarze.
Metoda hydrostatycznaCzujnik dostarcza ciągłych informacji bezpośrednio jako funkcja wysokości płynu w zbiorniku.
Metoda elektrycznaWykorzystywane są właściwości przewodnictwa płynu. Należy zwrócić uwagę na korozję i polaryzację sond, ponieważ przepływa przez nie prąd elektryczny. Ta metoda może być czasami stosowana w przypadku ciał stałych.