पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर: सर्किट, विनिर्देश, और अनुप्रयोग

सेंसर पर्यावरण से विभिन्न प्रकार की भौतिक मात्राओं का पता लगाने या महसूस करने के लिए उपकरणों का उपयोग किया जाता है। इनपुट प्रकाश, गर्मी, गति, नमी, दबाव, कंपन आदि हो सकता है ... उत्पन्न आउटपुट आमतौर पर लागू इनपुट के लिए आनुपातिक संकेत है। इस आउटपुट का उपयोग इनपुट को कैलिब्रेट करने के लिए किया जाता है या आउटपुट सिग्नल को आगे की प्रक्रिया के लिए एक नेटवर्क पर प्रेषित किया जाता है। मापा जाने वाले इनपुट के आधार पर विभिन्न प्रकार के सेंसर होते हैं। पारा आधारित थर्मामीटर एक के रूप में कार्य करता है तापमान सेंसर , कार उत्सर्जन नियंत्रण प्रणाली में ऑक्सीजन सेंसर ऑक्सीजन का पता लगाता है, फोटो सेंसर दृश्यमान प्रकाश की उपस्थिति का पता लगाता है। इस लेख में, हम इसका वर्णन करेंगे पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर । कृपया के बारे में अधिक जानने के लिए लिंक देखें पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव ।

पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर की परिभाषा

एक सेंसर जो के सिद्धांत पर काम करता है पीजोइलेक्ट्रिसिटी एक पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर के रूप में जाना जाता है। जहां पीजोइलेक्ट्रिसिटी एक ऐसी घटना है जहां बिजली उत्पन्न होती है अगर यांत्रिक तनाव किसी सामग्री पर लागू होता है। सभी सामग्रियों में पीजोइलेक्ट्रिक विशेषताएं नहीं होती हैं।

पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर

विभिन्न प्रकार के पीजोइलेक्ट्रिक पदार्थ हैं। के उदाहरण पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री प्राकृतिक उपलब्ध एकल क्रिस्टल क्वार्ट्ज, हड्डी आदि ... कृत्रिम रूप से PZT सिरेमिक आदि जैसे निर्मित होते हैं ...

एक पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर का कार्य करना

पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर द्वारा आमतौर पर मापी गई भौतिक मात्राएं त्वरण और दबाव हैं। दोनों दबाव और त्वरण सेंसर पीजोइलेक्ट्रिकिटी के एक ही सिद्धांत पर काम करते हैं लेकिन उनके बीच मुख्य अंतर यह है कि जिस तरह से बल को उनके संवेदन तत्व पर लागू किया जाता है।

दबाव सेंसर में, एक पतली झिल्ली को बड़े पैमाने पर आधार पर लागू बल को स्थानांतरित करने के लिए रखा जाता है पीजोइलेक्ट्रिक तत्व । इस पतली झिल्ली पर दबाव पड़ने पर, पाईज़ोइलेक्ट्रिक सामग्री लोड हो जाती है और विद्युत वोल्टेज उत्पन्न करने लगती है। उत्पादित वोल्टेज लागू दबाव की मात्रा के लिए आनुपातिक है।

में accelerometers , भूकंपीय द्रव्यमान को पीजोइलेक्ट्रिक सामग्रियों में लागू बल को स्थानांतरित करने के लिए क्रिस्टल तत्व से जुड़ा हुआ है। जब गति लागू होती है, तो भूकंपीय द्रव्यमान का भार और उसके अनुसार पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री होती है न्यूटन का दूसरा नियम गति का। पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री गति के अंशांकन के लिए उपयोग किए जाने वाले चार्ज को उत्पन्न करती है।

त्वरण क्षतिपूर्ति तत्व का उपयोग किया जाता है दाबानुकूलित संवेदक क्योंकि ये सेंसर अवांछित कंपन उठा सकते हैं और झूठी रीडिंग दिखा सकते हैं।

पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर सर्किट

एक पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर आंतरिक सर्किट ऊपर दिया गया है। प्रतिरोध री आंतरिक प्रतिरोध या इन्सुलेटर प्रतिरोध है। की जड़ता के कारण प्रेरण है सेंसर । समाई सीई सेंसर सामग्री की लोच के आनुपातिक रूप से आनुपातिक है। सेंसर की उचित प्रतिक्रिया के लिए, लोड और रिसाव प्रतिरोध काफी बड़ा होना चाहिए ताकि कम आवृत्तियों को संरक्षित किया जा सके। एक सेंसर को एक दबाव कहा जा सकता है ट्रांसड्यूसर एक विद्युत संकेत में। सेंसर को प्राथमिक ट्रांसड्यूसर के रूप में भी जाना जाता है।

पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर

पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर विनिर्देशों

पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर की कुछ बुनियादी विशेषताएं हैं

• • माप की सीमा: यह सीमा माप सीमा के अधीन है।

• • संवेदनशीलता एस: आउटपुट सिग्नल में परिवर्तन का अनुपात ofy सिग्नल के कारण जो परिवर्तन outputx का कारण बनता है।
    एस = ∆y / /x।
  • विश्वसनीयता: यह सेंसरों के लिए निर्धारित परिचालन स्थितियों के तहत कुछ सीमाओं में विशेषताओं को रखने की क्षमता रखता है।

इनके अलावा, पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर के कुछ विनिर्देश प्रतिक्रिया, त्रुटियों, संकेत के समय आदि की एक सीमा है ...

• इन सेंसरों में प्रतिबाधा मान Ω500 contain होता है।
• ये सेंसर आम तौर पर लगभग -20 डिग्री सेल्सियस से 60 डिग्री सेल्सियस के तापमान रेंज में काम करते हैं।
• इन सेंसरों को गिरावट से बचाने के लिए -30 ° C से + 70 ° C के बीच के तापमान पर रखा जाना है।
• ये सेंसर बहुत कम हैं टांकने की क्रिया तापमान।
• एक पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर की तनाव संवेदनशीलता 5V / pie है।
• अपने उच्च लचीलेपन के कारण क्वार्ट्ज एक पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर के रूप में सबसे पसंदीदा सामग्री है।

Arduino का उपयोग करके पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर

जैसा कि हम जानते हैं कि एक पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर क्या है, आइए Arduino का उपयोग करते हुए इस सेंसर के एक सरल अनुप्रयोग को देखें। यहां हम एक एलईडी को चालू करने की कोशिश कर रहे हैं जब दबाव सेंसर पर्याप्त बल का पता लगाता है।

हार्डवेयर आवश्यक है

• Arduino बोर्ड ।
• पीजोइलेक्ट्रिक प्रेशर सेंसर।
• LED
• 1 M 1 रोकनेवाला।

सर्किट आरेख:

• यहां लाल तार से संकेतित संवेदक की सकारात्मक लीड Arduino बोर्ड के A0 एनालॉग पिन से जुड़ी होती है जबकि ब्लैक वायर से संकेतित नकारात्मक लीड जमीन से जुड़ी होती है।
• पीज़ोइलेक्ट्रिक तत्व द्वारा उत्पादित वोल्टेज और वर्तमान को सीमित करने और एनालॉग इनपुट को अवांछित कंपन से बचाने के लिए 1 एम pie प्रतिरोधक पीजो तत्व के समानांतर जुड़ा हुआ है।
• एलईडी एनोड Arduino के डिजिटल पिन D13 से जुड़ा है और कैथोड जमीन से जुड़ा हुआ है।

सर्किट के योजनाबद्ध

काम में हो

100 का थ्रेसहोल्ड मान सर्किट पर सेट किया गया है ताकि सेंसर थ्रेशोल्ड से कम कंपन के लिए सक्रिय न हो। इसके द्वारा, हम अवांछित छोटे कंपन को समाप्त कर सकते हैं। जब सेंसर तत्व द्वारा उत्पन्न आउटपुट वोल्टेज थ्रेशोल्ड मान से अधिक होता है, तो एलईडी अपने राज्य को बदल देता है यानी यदि यह उच्च स्थिति में है तो यह कम हो जाता है। यदि मान थ्रेशोल्ड से कम है, तो इसकी स्थिति नहीं बदलती है और इसकी पिछली स्थिति बनी रहती है।

कोड

स्थिरांक पूर्णांक ledPin = 13 // डिजिटल पिन 13 से जुड़ा एलईडी
स्थिरांक पूर्णांक सेंसर = A0 // एनालॉग पिन A0 से जुड़ा सेंसर
स्थिरांक पूर्णांक दहलीज = 100 // थ्रेशोल्ड 100 पर सेट है
पूर्णांक SensReading = 0 // वैरिएबल सेंसर पिन से पढ़ी गई वैल्यू को स्टोर करने के लिए
पूर्णांक ledState = कम // वैरिएबल का उपयोग अंतिम एलईडी स्थिति को स्टोर करने के लिए किया जाता है, प्रकाश को चालू करने के लिए

व्यर्थ व्यवस्था()
{{
pinMode (ledPin, OUTPUT) // ledPin को OUTPUT घोषित करें
}

शून्य लूप ()
{{
// सेंसर को पढ़ें और इसे वेरिएबल सेंसर में स्टोर करें।
SensReading = analogRead (सेंसर)

// यदि सेंसर रीडिंग थ्रेशोल्ड से अधिक है:
अगर (सेंसर करना> = थ्रेसहोल्ड)
{{
// ledPin की स्थिति को टॉगल करें:
ledState =! ledState
// एलईडी पिन अपडेट करें:
digitalWrite (ledPin, ledState)
देरी (10000) // देरी
}
अन्य
{{
digitalWrite (ledPin, ledState) // एलईडी की प्रारंभिक अवस्था यानी LOW।
}
}

पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर एप्लीकेशन

• • Piezoelectric सेंसर के लिए उपयोग किया जाता है सदमे का पता लगाने ।

• • सक्रिय पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर का उपयोग मोटाई गेज, फ्लो सेंसर के लिए किया जाता है।

• • निष्क्रिय पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर का उपयोग माइक्रोफोन, एक्सेलेरोमीटर, म्यूजिकल पिकअप आदि में किया जाता है।

• • पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर का उपयोग अल्ट्रासाउंड इमेजिंग के लिए भी किया जाता है।
  • इन सेंसरों का उपयोग ऑप्टिक माप, माइक्रो मूविंग माप, विद्युत ध्वनिकी आदि के लिए किया जाता है ...

इस प्रकार, यह सब क्या है एक के बारे में है पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर , Arduino बोर्ड का उपयोग करते हुए सेंसर के गुणों, विशेषताओं, विनिर्देशों और सरल इंटरफेसिंग। सेंसर का उपयोग करने वाले ये सरल विभिन्न अनुप्रयोगों में एक जगह पाते हैं। आपने अपनी परियोजना में इन सेंसर का उपयोग कैसे किया है? इन सेंसर का उपयोग करते समय आपके सामने सबसे बड़ी चुनौती क्या थी?