Датчики

1. Определение

Датчики – устройства, измеряющие физические характеристики объектов или окружающей среды (например, температуру, давление, наличие примесей в воздухе, положение в пространстве и т. д) и преобразующие ее в вид, удобный для дальнейшей обработки.

2. История создания и развития

Первые попытки создания датчиков были предприняты еще более трех веков назад, но первым датчиком, появившемся на рынке, считается термостат, изобретенный в 1883 году Уорреном Джонсоном. Впоследствии Уоррен Джонсон основал компанию Johnson Controls, основным направлением которой было разработка и производство автоэлектроники. 

С развитием технологий и элементной базы появились новые типы датчиков. С конца 1940-х годов началось производство инфракрасных датчиков, первый датчик движения появился в начале 1950-х годов и был изобретением Самюэля Баньо. Его устройство использовало ультразвуковые частоты, а также эффект Доплера. В конце 20-го века начали разрабатываться химические датчики (для определения химического состава среды) и биосенсоры.

В настоящее время датчики являются одной из основных компонент робототехники при создании интеллектуальных систем, способных видеть (фотонная технология), чувствовать (физические измерения), слышать, мыслить/общаться (интеллектуальная электроника и беспроводные технологии), перемещаться (датчики, объединенные с исполнительными механизмами), различать запахи (электронные носы).

3. Технические характеристики

Основные характеристики датчиков:

  • чувствительность (порог чувствительности) – наименьшее значение входной величины, приводящее к изменению измеряемой выходной;

  • погрешность выходного сигнала – определена для нормальных условий эксплуатации, при изменении условий окружающей среды, погрешность увеличивается;

  • диапазон измерения – минимально и максимально возможные значения величин, которые сможет детектировать датчик.

Датчики можно разделить на две большие группы: активные (сами воздействуют на окружающую среду) и пассивные (окружающая среда воздействует на них).

По измеряемому параметру бывают датчики: влажности, света, движения, положения в пространстве, газа, давления, температуры и многие другие.

По типу выходного сигнала различают аналоговые и цифровые датчики. По среде передачи – проводные и беспроводные. Датчики могут являться частью какого-либо прибора, тогда они называются интегральные, а могут представлять собой независимое устройство, так называемые элементные датчики.

По способу питания датчики бывают автономные (работают от батареи) и подключенные к сети электропитания.

4. Кейсы применения

Датчики используются в горнодобывающей, аэрокосмической, автомобильной промышленности (например, парктроник, датчик уровня топлива, датчик дождя и многие другие), в сельском хозяйстве (для мониторинга сельскохозяйственных угодий, создание «умных» теплиц), в медицине для наблюдения за пациентами и их лечения (например, датчик для определения уровня сахара в крови, фитнес браслеты).

Также датчики активно внедряют в системы домашней автоматизации (включение/выключение света в зависимости от показаний датчика освещенности, изменение интенсивности работы обогревающих элементов на основе показаний датчика температуры и влажности и другое). Современные гаджеты оснащены различными датчиками, практически в любом смартфоне сегодня есть гироскоп, датчик отпечатка пальцев, датчик освещенности.

5. Полезные ссылки

Источники:

Читайте также