Czujniki, sensory - technika eksperymentu - Programowanie jest łatwe

Autonomiczne pojazdy, inteligentne roboty, systemy zarządzające halami produkcyjnymi. Każde odbiera impulsy ze świata rzeczywistego za pomocą "sensorów". Jeżeli kiedykolwiek zastanawiałeś się czym one są i jak działają, tutaj znajdziesz szybkie wyjaśnienie.

Roboty Boston Dynamics- urządzenia naszpikowane sensorami

Niezależnie czy mierzymy temperaturę, ciśnienie baryczne, odległość między obiektami czy poziom natężenia światła, za wszystkie wyniki odpowiadają czujniki. Te przedmioty nie przekazują impulsów do komputera, jak mogłoby się na pierwszy rzut oka wydawać. W większości przypadków czujniki są elementami pasywnymi elektrycznie, to znaczy, że nie posiadają własnego źródła zasilania ani nie przetwarzają żadnych informacji.

Cały komputer zasilany jest prądem. Wszystkie komponenty, które są podłączone do procesora dostarczają mu odpowiednich impulsów elektrycznych- sygnałów, które procesor jest w stanie przetworzyć. Czujniki ostatecznie również przekazują jakiś sygnał, jest to w zdecydowanej większości napięcie w konkretnym zakresie (np. między 0 a 5V albo 0 a 12V, etc). Takie napięcie procesor przetwarza za pomocą programu, napisanego przez programistę, podając ostateczny wynik, np. temperaturę w skali Celsjusza.

Jak już wcześniej wspomniałem, czujniki są pasywne, to znaczy, że wymagają zasilania z zewnątrz. I teraz najważniejsze. Czujniki te to "nieskomplikowane" elementy, które zmieniają, np. rezystancję pod wpływem konkretnych warunków. Jeżeli chodzi o temperaturę, to istnieje tzw. termistor element elektroniczny, który zmienia swoją rezystancję w zależności od temperatury. Podłączając taki element pod odpowiednio skonstruowany układ i zasilając go konkretnym napięciem, osiągniemy inną wartość napięcia na wyjściu układu. Można to osiągnąć np. za pomocą dzielnika napięcia.

Istnieje cała gama elementów elektronicznych, które ostatecznie zmieniają swoją rezystancję, gdy zmieniają się warunki. Przykładem jest fotorezystor zmienia rezystancję w zależności od światła, które na niego pada. Dzięki temu można budować np. proste czujniki zmierzchu.

Czujniki mogą być bardziej skomplikowane, jak np. czujniki pojemnościowe czy czujniki tlenku węgla. Jednak niezależnie od tego, co konkretnie one mierzą, zawsze mają wspólny mianownik- dostarczają jakieś napięcie, które przy odpowiedniej kalkulacji za pomocą ich charakterystyki można przerobić na odczyt konkretnej wartości. Proces zamiany wartości analogowych na cyfrowe nazywa się próbkowaniem.

Dziedzina, która zajmuje się pomiarami to metrologia (nie mylić z meteorologią) i jest podstawową wiedzą dla wszystkich, którzy chcą się zajmować, np. przemysłowymi systemami przetwarzania. Studenci informatyki poznają zasady działania czujników, ich rodzaje i pola zastosowań na zajęciach z technik eksperymentu.

Czy kiedykolwiek interesowało Cię budowanie robota albo urządzenia/oprogramowania, którego algorytm zależy od odczytów sensorów?

Dodano: 2018-02-27 09:09 przez Piotr Poźniak

sensory , czujniki , technika eskperymentu , metrologia , termistor , rezystor , pomiar napięcia ,
Piotr Poźniak
O autorze:

Programuję od ponad 15 lat. Prowadzę software house. Angażuję i zachęcam wszystkich do programowania w ramach inicjatywy Programowanie jest łatwe.