Encyklopedia elementów elektronicznych. Tom 3. Czujniki orientacji, ingerencji i właściwości otoczenia

Encyklopedia elementów elektronicznych. Tom 3. Czujniki orientacji, ingerencji i właściwości otoczenia - Opis

Elektronik, zwłaszcza gdy pracuje nad trudniejszymi projektami, musi mieć dostęp do rzetelnych i sprawdzonych informacji. Oczywiście, jakieś dane są dostępne w kartach produktów, biuletynach producentów czy internecie. Tyle że wyszukiwanie i weryfikowanie tych źródeł bywa czasochłonne. Każdy elektronik, zarówno zawodowiec, jak i amator, doceni więc zamysł, by niezbędne informacje zebrać w jednym miejscu, w formie dobrze zorganizowanego zestawienia, zawierającego również sprawdzone i trudno dostępne dane szczegółowe.

To trzeci tom niezwykłej encyklopedii przeznaczonej dla osób zajmujących się elektroniką. Tak jak w pozostałych częściach serii, znalazła się tu uporządkowana i potwierdzona wiedza o podzespołach. W książce znajdziesz informacje o czujnikach elektronicznych, skrupulatnie uzupełnione fotografiami, schematami i wykresami. Dowiesz się, do czego służy każdy z prezentowanych komponentów, jak działa, dlaczego jest przydatny i w jakich odmianach występuje. Jako że istnieje bardzo dużo różnego rodzaju czujników i nieraz są to skomplikowane układy, uzyskasz cenną pomoc w usystematyzowaniu swojej wiedzy. To prawdziwy niezbędnik dla praktyków!

Książka zawiera dokładne informacje o czujnikach wykrywających:

położenie, odległość
obecność, nachylenie, przyśpieszenie
oscylacje, siłę, ingerencję człowieka
światło, ciepło, dźwięk
natężenie i napięcie prądu

Czujniki elektroniczne: masz wszystkie potrzebne informacje w jednym miejscu!
Spis treści:
Wstęp

ROZDZIAŁ 1. GPS

Funkcja

Symbol (...) więcej schematyczny
Segmenty systemu nawigacji satelitarnej

Działanie
Rodzaje
Wartości
Stosowanie

Wyjście 1-hercowe

Możliwe problemy

Wyładowanie elektrostatyczne
Brak właściwego połączenia z masą
Niepewne połączenia (zimne luty)
Ograniczona dostępność
Brak zdolności wykrywania satelitów
Przekroczenie maksymalnej prędkości lub wysokości

ROZDZIAŁ 2. Magnetometr

Funkcja

Symbol schematyczny
IMU
Zastosowania

Działanie

Pole magnetyczne
Osie kuli ziemskiej
Magnetometr indukcyjny
Efekt Halla i magnetorezystancja

Rodzaje
Stosowanie
Możliwe błędy

Zakłócenia
Błędy montażowe

ROZDZIAŁ 3. Wykrywacz obiektów

Funkcja

Symbol schematyczny

Rodzaje

Wykrywacze optyczne
Wykrywacze magnetyczne

Wartości
Stosowanie
Konfiguacje wykrywaczy obiektów

Ruch postępowy
Wykrywanie przez przerywanie strumienia magnetycznego
Ruch obrotowy

Porównanie czujników

Zalety optycznych wykrywaczy obiektów
Wady optycznych wykrywaczy obiektów
Zalety kontaktronu
Wady kontaktronu
Zalety czujnika Halla
Wady czujnika Halla

Możliwe błędy

Wykrywacze optyczne
Kontaktrony

ROZDZIAŁ 4. Pasywny czujnik podczerwieni

Funkcja

Symbole schematyczne
Zastosowania

Działanie

Detektor piroelektryczny
Elementy detektora
Soczewki

Rodzaje
Możliwe błędy

Wrażliwość na temperaturę
Podatność na zanieczyszczenia
Podatność na zawilgocenie

ROZDZIAŁ 5. Czujnik zbliżeniowy

Funkcja

Symbole elektryczne
Zastosowania

Rodzaje

Ultradźwięki
Podczerwień
Porównanie zalet

Przykłady urządzeń ultradźwiękowych

Urządzenia azjatyckie
Pojedyncze komponenty

Przykłady czujników na podczerwień

Trendy w dziedzinie zbliżeniowych czujników na podczerwień

Pojemnościowy czujnik zbliżeniowy

Zastosowania

Działanie

Źródła błędów
Wartości

Możliwe błędy optycznych i ultradźwiękowych czujników zbliżeniowych

Zbyt mała odległość do obiektu
Zbyt wiele sygnałów
Niewłaściwe powierzchnie
Czynniki atmosferyczne
Zmniejszona wydajność diod LED

ROZDZIAŁ 6. Przetwornik położenia liniowego

Funkcja

Zastosowania
Symbol elektryczny

Działanie

Potencjometr liniowy
Magnetyczne enkodery liniowe
Optyczne enkodery liniowe
Zastosowania enkoderów liniowych
Transformatorowe czujniki przemieszczeń liniowych o układzie różnicowym

Możliwe błędy

Problemy mechaniczne
Żywotność diod LED

ROZDZIAŁ 7. Czujnik położenia kątowego

Funkcja

Zastosowania
Symbol schematyczny

Potencjometry

Potencjometr obrotowy
Ograniczniki ruchu ślizgacza
Potencjometr wieloobrotowy
Magnetyczny czujnik położenia kątowego
Układy scalone
Enkodery obrotowe
Obrotowy enkoder optyczny
Produkty optyczne
Działanie myszy komputerowej
Prędkość obrotowa
Położenie bezwzględne
Kod Graya
Obrotowy enkoder magnetyczny

Stosowanie
Możliwe błędy

Niewłaściwe połączenia
Niewłaściwe oprogramowanie
Niejednoznaczna terminologia

ROZDZIAŁ 8. Czujnik nachylenia

Funkcja

Symbol schematyczny

Działanie

Wersja uproszczona
Zastosowania

Rodzaje

Przełączniki rtęciowe
Przełączniki wahadłowe
Magnesowanie

Czujniki nachylenia

Dwuosiowe czujniki nachylenia

Wartości
Stosowanie
Możliwe błędy

Erozja kontaktów
Przypadkowe sygnały
Zagrożenia dla środowiska
Niewłaściwa siła grawitacyjna
Brak stabilności

ROZDZIAŁ 9. Żyroskop

Funkcja

Symbol schematyczny
IMU
Zastosowania

Działanie

Żyroskop wibracyjny

Rodzaje

Układy IMU

Wartości
Stosowanie
Możliwe błędy

Dryft temperaturowy
Naprężenia mechaniczne
Drgania zewnętrzne
Usytuowanie

ROZDZIAŁ 10. Akcelerometr

Funkcja

IMU
Symbol schematyczny
Zastosowania

Działanie

Grawitacja i swobodne spadanie
Obroty
Obliczenia

Rodzaje
Wartości
Możliwe błędy

Naprężenia mechaniczne
Inne problemy

ROZDZIAŁ 11. Czujnik drgań

Funkcja

Symbole schematyczne

Rodzaje

Trzpień i sprężyna
Taśma piezoelektryczna
Piezoelektryki scalone
"Łapka na myszy"
Urządzenia magnetyczne
Wibracyjny przełącznik rtęciowy

Wartości

Wielkości podstawowe
Parametry dynamiczne

Stosowanie
Możliwe błędy

Zbyt długie przewody
Zakłócenia
Prawidłowe uziemienie
Zmęczenie materiału

ROZDZIAŁ 12. Czujnik nacisku

Funkcja

Zastosowania
Symbol schematyczny

Działanie

Tensometr
Mostek Wheatstone'a
Błędy mostka Wheatstone'a
Wzmocnienie tensometru
Inne moduły tensometryczne
Czujniki nacisku z folii plastikowej

Stosowanie

Rezystancyjne czujniki nacisku z folii plastikowej

Wartości

Foliowe czujniki nacisku służące do wprowadzania danych przez użytkownika
Dane katalogowe foliowych czujników nacisku
Tensometry

Możliwe błędy

Uszkodzenia powstałe podczas lutowania
Złe rozłożenie obciążenia
Zawilgocenie
Wpływ temperatury
Zbyt długie przewody

ROZDZIAŁ 13. Czujnik dotyku

Funkcja

Zastosowania
Symbole schematyczne

Działanie
Stosowanie

Pozyskiwanie płytek dotykowych
Indywidualna płytka dotykowa
Krążki i taśmy
Uwagi dotyczące projektowania

Możliwe błędy

Niewrażliwość na rękawice
Problemy z rysikiem
Atrament przewodzący

ROZDZIAŁ 14. Ekran dotykowy

Funkcja

Symbol schematyczny

Rodzaje

Ekran rezystancyjny
Ekran pojemnościowy
Ekrany jako części elektroniczne

ROZDZIAŁ 15. Czujnik poziomu cieczy

Funkcja

Symbole schematyczne
Zastosowania

Działanie

Czujnik pływakowy z wyjściem binarnym
Czujnik pływakowy z wyjściem analogowym
Czujnik pływakowy z wyjściem przyrostowym
Wypornościowe czujniki poziomu
Ultradźwiękowe czujniki poziomu
Ważenie zbiornika
Pomiar ciśnienia

Możliwe błędy

Turbulencje
Przechylanie zbiornika

ROZDZIAŁ 16. Czujnik prędkości przepływu cieczy

Funkcja

Symbole schematyczne

Łopatkowe czujniki przepływu cieczy
Turbinowe czujniki prędkości przepływu

Ograniczenia kół łopatkowych i turbin

Termiczny przepływomierz masowy cieczy
Przełącznik przepływowy z ruchomą tuleją
Przełącznik przepływowy z ruchomym tłokiem
Ultradźwiękowy czujnik prędkości przepływu cieczy
Magnetyczny czujnik przepływu cieczy
Przepływomierz różnicowo-ciśnieniowy
Możliwe błędy

Podatność na zanieczyszczenia i korozję

ROZDZIAŁ 17. Czujnik ciśnienia

Funkcja

Symbole schematyczne
Zastosowania
Zagadnienia ogólne
Jednostki

Działanie

Podstawowe elementy sensoryczne
Pomiar względny

Rodzaje

Ciśnienie powietrza w otoczeniu
Wysokość nad poziomem morza
Ciśnienie gazu

Możliwe błędy

Podatność na brud, wilgoć i korozję
Wrażliwość na światło

ROZDZIAŁ 18. Czujnik stężenia gazu

Funkcja

Symbol schematyczny

Półprzewodnikowe czujniki gazów
Czujniki tlenu
Czujniki wilgotności

Czujnik punktu rosy
Czujniki wilgotności bezwzględnej
Czujniki wilgotności względnej
Wyjście czujnika wilgotności
Analogowy czujnik wilgotności
Uwagi konstrukcyjne
Cyfrowy czujnik wilgotności

Możliwe błędy

Zanieczyszczenie
Ponowna kalibracja
Lutowanie

ROZDZIAŁ 19. Czujnik natężenia przepływu gazu

Funkcja

Zastosowania
Symbol schematyczny

Działanie

Anemometr
Czujniki natężenia przepływu masowego
Zastosowania
Jednostki
Pomiar większych objętości
Wyjście

Możliwe błędy

ROZDZIAŁ 20. Fotorezystor

Funkcja

Symbol schematyczny

Działanie

Budowa

Rodzaje

Fotorezystory w optoizolatorach

Wartości

Porównanie z fototranzystorem

Stosowanie

Dobór rezystora szeregowego

Możliwe błędy

Przeciążenie
Zbyt wysokie napięcie
Pomyłki w identyfiacji

ROZDZIAŁ 21. Fotodioda

Funkcja

Symbole schematyczne
Zastosowania

Działanie
Rodzaje

Fotodiody PIN
Diody lawinowe
Obudowy
Zakres długości fal
Matryce fotodiod
Opcje wyjść
Konkretne warianty

Wartości
Stosowanie
Możliwe błędy

ROZDZIAŁ 22. Fototranzystor

Funkcja

Symbole schematyczne
Zastosowania

Działanie
Rodzaje

Opcjonalne podłączenie bazy
Fotodarlington
Fototranzystor FET

Wartości

Działanie w porównaniu z innymi czujnikami światła
Selekcjonowanie

Stosowanie

Obliczanie napięcia wyjściowego

Możliwe błędy

Niewłaściwa identyfiacja wizualna
Sygnał wyjściowy poza zakresem

ROZDZIAŁ 23. Termistor NTC

Funkcja

Symbole schematyczne
Zastosowania

Działanie

Interpretacja sygnału wyjściowego
Dobór rezystora szeregowego
Obwód mostka Wheatstone'a
Wyznaczanie wartości temperatury

Ogranicznik prądu początkowego

Restart

Wartości

Czas i temperatura
Rezystancja i reakcja
Kiloomy i kelwiny
Temperatura odniesienia
Rezystancja odniesienia
Stała rozpraszania
Współczynnik temperaturowy
Cieplna stała czasowa
Tolerancja
Zakres temperatur
Prąd przełączania
Ograniczenia mocy
Wymienność

Możliwe błędy

Samonagrzewanie
Rozpraszanie ciepła
Brak ciepła

Uzupełnienie - porównanie czujników temperatury

Termistor NTC
Termistor PTC
Termopara
Rezystancyjny czujnik temperatury
Półprzewodnikowy czujnik temperatury

ROZDZIAŁ 24. Termistor PTC

Funkcja

Symbole schematyczne

Przegląd termistorów PTC
Silistory do pomiaru temperatury

Rezystancyjne czujniki temperatury

Termistory nieliniowe PTC

Jako ochrona przed nadmierną temperaturą
Jako zabezpieczenie nadprądowe
Jako ogranicznik prądu rozruchowego
Termistor PTC do statecznika oświetleniowego
Termistor PTC jako element grzejny

Możliwe błędy

Samonagrzewanie
Nagrzewanie innych elementów

ROZDZIAŁ 25. Termopara

Funkcja

Symbol schematyczny

Zastosowania termopary
Działanie

Kilka faktów na temat termopary

Stosowanie

Rodzaje termopar
Współczynniki Seebecka
Układy do interpretowania danych wyjściowych

Termostos
Możliwe błędy

Polaryzacja
Zakłócenia elektryczne
Zmęczenie metalu i utlenianie
Zastosowanie termopary niewłaściwego typu
Uszkodzenie termopary pod wpływem ciepła

ROZDZIAŁ 26. Rezystancyjny czujnik temperatury

Funkcja
Atrybuty elementów RTD

Symbol schematyczny
Zastosowania

Działanie
Rodzaje

Połączenia
Sonda RTD
Przetwarzanie sygnału

Możliwe błędy

Samonagrzewanie
Wpływ ciepła na izolację
Niekompatybilny element pomiarowy

ROZDZIAŁ 27. Półprzewodnikowy czujnik temperatury

Funkcja

Zastosowania półprzewodnikowych czujników temperatury
Symbol schematyczny
Właściwości

Działanie

Czujniki CMOS
Zestawy tranzystorowe
PTAT i układ Brokawa

Rodzaje

Analogowe wyjście napięciowe
Analogowe wyjście prądowe
Wyjście cyfrowe

Półprzewodnikowe czujniki temperatury typu CMOS
Możliwe błędy

Różne skale temperatury
Zakłócenia indukowane w przewodach
Opóźnienie
Czas przetwarzania

ROZDZIAŁ 28. Czujnik temperatury na podczerwień

Funkcja

Zastosowania
Symbol schematyczny

Działanie

Termostos
Pomiar temperatury

Rodzaje

Parametry czujników montowanych powierzchniowo
Układy czujników

Wartości

Zakres temperatur
Pole widzenia

Możliwe błędy

Niewłaściwe pole widzenia
Obiekty odblaskowe
Przeszkody szklane
Wiele źródeł ciepła
Gradienty termiczne

ROZDZIAŁ 29. Mikrofon

Funkcja

Symbol schematyczny

Działanie

Mikrofon węglowy
Mikrofon dynamiczny
Mikrofon pojemnościowy
Mikrofon elektretowy
Mikrofon typu MEMS
Mikrofon piezoelektryczny

Wartości

Czułość
Kierunkowość
Charakterystyka częstotliwościowa
Impedancja
Zniekształcenia harmoniczne
Stosunek sygnału do szumu

Możliwe błędy

Czułość przewodów
Zakłócenia ze strony zasilacza

ROZDZIAŁ 30. Czujnik natężenia prądu

Funkcja

Zastosowania

Amperomierz

Symbol schematyczny
Podłączanie amperomierza

Rezystor szeregowy

Rezystory pomiarowe
Pomiar napięcia

Czujnik prądu z efektem Halla
Możliwe błędy

Pomylenie prądu przemiennego ze stałym
Zakłócenia magnetyczne
Nieprawidłowe podłączenie miernika
Prąd poza zakresem

ROZDZIAŁ 31. Czujnik napięcia

Funkcja

Zastosowania

Woltomierz

Symbol schematyczny
Podłączanie woltomierza

Działanie

Niedokładności związane z obciążeniem
Bargraf

Możliwe błędy

Pomylenie prądu przemiennego ze stałym
Wysoka impedancja obwodu
Napięcie poza zakresem
Napięcie względem masy

DODATEK A. Sygnały wyjściowe czujników

Wyjścia czujników

1. Wyjście analogowe - napięcie
2. Wyjście analogowe - rezystancja
3. Wyjście analogowe - otwarty kolektor
4. Wyjście analogowe - natężenie prądu
5. Wyjście binarne - stan wysoki lub niski
6. Wyjście binarne - PWM
7. Wyjście binarne - częstotliwość
8. Wyjście cyfrowe - I2C
9. Wyjście cyfrowe - SPI

Słowniczek

O autorach

Skorowidz mniej