Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Электрическая энергия в быту и на производстве » Практическая электроника » Чем отличаются аналоговые и цифровые датчики
Количество просмотров: 57982
Комментарии к статье: 2


Чем отличаются аналоговые и цифровые датчики


Чем отличаются аналоговые и цифровые датчики Сам термин «датчик» обозначает механизм, предназначенный для измерения какого-нибудь параметра с целью дальнейшей обработки результата измерения. Схема датчика генерирует сигнал в удобной для передачи форме, дальше сигнал преобразуется, обрабатывается или хранится. Без датчиков в некоторых современных сферах промышленности, да и во многом оборудовании разного рода, просто не обойтись.

Электроника позволяет сегодня изготавливать электронные датчики, способные контролировать процессы сразу по нескольким параметрам, что сильно расширяет возможности для построения сложных измерительных и исполнительных приборов.

Датчик обязательно содержит в своей конструкции чувствительный элемент и зачастую - преобразовательную часть. Главными же характеристиками электронных датчиков являются их чувствительность и погрешность измерения.

На сегодняшний день аналоговые и цифровые датчики используются всюду в научных и исследовательских целях, в телеметрии, в системах контроля качества и автоматизированного управления, да и во многих других областях, перечислять которые можно бесконечно. Так или иначе, это всегда те технические сферы, где необходимо получить информацию об измерении какой-нибудь величины.

Целью данной статьи будет дать читателю представление о том, чем принципиально отличаются между собой аналоговые и цифровые датчики. Мы рассмотрим на простом примере то, как одну и ту же величину можно отследить аналоговым и цифровым датчиком, и в каком случае целесообразно применение аналогового датчика, а в каком — цифрового.

Аналоговый датчик генерирует на выходе аналоговый сигнал, значение уровня которого получается функцией времени, и изменение такого сигнала происходит непрерывно, сигнал принимает постоянно какое-нибудь из множества возможных значений.

Так, аналоговые датчики подходят для отслеживания непрерывно изменяющихся физических величие, например напряжение на выводах термопары сигнализирует об изменении температуры, а напряжение на вторичной обмотке трансформатора тока оказывается в определенный период пропорционально току контролируемой цепи. Микрофон является датчиком изменения давления от звуковой волны и т.д.

Цифровые же датчики, в свою очередь, генерируют на выходе сигнал, который можно записать в форме последовательности цифровых значений, зачастую сигнал двоичный, то есть либо высокий уровень сигнала, либо низкий (нулевой). Когда сигнал цифрового датчика необходимо передать по аналоговому каналу, например по радио, прибегают к применению модуляции.

Цифровые датчики доминируют в системах связи, поскольку их выходные сигналы легко регенерировать в ретрансляторе, даже если присутствует шум. А аналоговый сигнал, в этом смысле, будет шумом искажен, и данные окажутся недостоверными. При передаче информации цифровые датчики более приемлемы.

 

 

Цифровые датчики: а - линии, б - температуры и влажности DHT11, в - движения HC-SR501, г - температуры DS18B20. Аналоговые датчики: а - громкости звука, б - света LXD5516 (фоторезистор), в - измерения расстояния SHARP-GP2Y0A02YK0F, г - регулировки сопротивления

Давайте же рассмотрим на конкретных простых примерах сначала аналоговый датчик, затем цифровой, причем измерять эти датчики в нашем примере будут один и тот же параметр — ток.

Аналоговый датчик тока

Аналоговый датчик тока

Аналоговый датчик тока на трансформаторе тока. Почему аналоговый? Потому что в данном случае ток может возрастать, например, от 0 до 5 ампер, при этом напряжение (сигнал) на выходе будет возрастать пропорционально от 0 до 1 вольта. Такой датчик позволить осуществлять контроль величины тока в измеряемой цепи непрерывно.

К примеру, будучи установленным в блок питания с ШИМ, аналоговый датчик тока сформирует аналоговый сигнал обратной связи, и чем выше будет его значение, тем значит больший ток в цепи нагрузки течет в данный момент, и схема регулировки длительности управляющего импульса, построенная на компараторе, станет уменьшать длительность управляющего импульса, приводя ток нагрузки к требуемому номинальному значению, дабы выходная мощность не возрастала неприемлемо высоко.

Применение аналогового датчика тока

Цифровой датчик тока

Теперь допустим, что мы имеем дело с резонансным преобразователем электроэнергии, где нужно отслеживать колебания тока в резонансном LC-контуре, и важным параметром будет уже не только и не столько величина тока, сколько его направление.

Цифровой датчик тока

В этом случае можно использовать так же трансформатор тока, только выход трансформатора тока будет нагружен не на резистор, а на стабилитрон или на ограничительные диоды. Что это даст?

Когда ток течет в одну сторону, напряжение на вторичной обмотке трансформатора тока будет иметь определенное высокое значение, а когда в другую сторону — определенное низкое. Вот и получается «1» и «0» - цифровой сигнал, а промежуточные значения не нужны, их отслеживает другая схема, аналоговая.

Датчики направления тока могут быть реализованы и на базе эффекта Холла (цифровые датчики Холла), но в нашем примере целью было показать принципиальное различие аналогового и цифрового датчика, поэтому датчик Холла пока оставим в стороне.

Андрей Повный

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Практическая электроника

Подписывайтесь на канал в Telegram про электронику для профессионалов и любителей: Практическая электроника на каждый день



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Тензометрические датчики в системах автоматизации
  • Подключение аналоговых датчиков к Ардуино, считывание показаний датчиков
  • Введение в аналоговую электронику
  • Самые популярные датчики для Ардуино
  • Цифровой и аналоговый сигнал: в чем сходство и различие, достоинства и недо ...
  • Как устроен и работает датчик линии
  • Как устроены и работают датчики звука (датчики шума)
  • Как работают датчики и токовые клещи для измерения постоянного и переменног ...
  • Аналоговые датчики: применение, способы подключения к контроллеру
  • Датчики давления Honeywell
  • Категория: Электрическая энергия в быту и на производстве » Практическая электроника

    Датчики, Аналоговая электроника, Цифровая электроника, Андрей Повный – все статьи

      Комментарии:

    #1 написал: Михаил |

    Аналоговые и цифровые датчики отличаются способом, которым они измеряют и передают данные.

    Аналоговый датчик измеряет непрерывное изменение физической величины, такой как температура или давление, и вырабатывает выходной сигнал, который является непрерывной функцией от входного сигнала. Этот сигнал может быть представлен в виде аналогового напряжения или тока, частоты или фазы.

    Цифровой датчик измеряет физическую величину и преобразует ее в цифровой сигнал, который представляет собой последовательность битов (нулей и единиц), передаваемых по цифровой линии связи. Данный сигнал может быть прочитан и обработан с помощью компьютера или другого цифрового устройства.

    Одним из преимуществ цифровых датчиков является возможность использования цифровой обработки сигналов, что улучшает точность измерения и снижает влияние шумов. Однако аналоговые датчики имеют более простую конструкцию и могут работать в более широком диапазоне условий эксплуатации.

      Комментарии:

    #2 написал: Арина |

    Аналоговые и цифровые датчики отличаются принципом работы, точностью и диапазоном измерений. Аналоговые датчики преобразуют измеряемую величину (например, температуру, давление, ускорение) в пропорциональное электрическое напряжение или ток. Они просты в использовании и имеют низкую стоимость, но их точность ограничена и диапазон измерений ограничен. Кроме того, аналоговые сигналы подвержены помехам и шуму, что может снижать точность измерений. Цифровые датчики используют микроконтроллеры для преобразования измеряемой величины в цифровой код, который может быть легко обработан компьютером или другим цифровым устройством. Цифровые датчики имеют высокую точность и широкий диапазон измерений, а также устойчивы к помехам и шумам. Однако они сложнее в использовании, дороже и требуют наличия источника питания. 

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.