Was ist der Unterschied zwischen analogen und digitalen Sensoren?

Der Begriff „Sensor“ selbst bezeichnet einen Mechanismus zum Messen eines Parameters, um das Messergebnis weiter zu verarbeiten. Die Sensorschaltung erzeugt ein Signal in einer geeigneten Form zur Übertragung, dann wird das Signal umgewandelt, verarbeitet oder gespeichert. Ohne Sensoren in einigen modernen Bereichen der Industrie und in vielen Geräten verschiedener Art geht das einfach nicht.

Die Elektronik ermöglicht es heute, elektronische Sensoren herzustellen, die Prozesse durch mehrere Parameter gleichzeitig überwachen können, was die Möglichkeiten zum Aufbau komplexer Mess- und Betätigungsgeräte erheblich erweitert.

Der Sensor enthält in seiner Konstruktion notwendigerweise ein empfindliches Element und häufig ein Wandlerteil. Die Hauptmerkmale elektronischer Sensoren sind ihre Empfindlichkeit und ihr Messfehler.

Analoge und digitale Sensoren werden heute überall für wissenschaftliche und Forschungszwecke, in der Telemetrie, in Qualitätskontrollsystemen und automatisierten Kontrollen sowie in vielen anderen Bereichen eingesetzt, die auf unbestimmte Zeit aufgezählt werden können. Auf die eine oder andere Weise sind dies immer die technischen Bereiche, in denen Informationen über die Messung einer Menge eingeholt werden müssen.

Der Zweck dieses Artikels ist es, dem Leser eine Vorstellung vom Unterschied zwischen analogen und digitalen Sensoren zu geben. Wir werden uns ein einfaches Beispiel ansehen, wie der gleiche Wert von einem analogen und einem digitalen Sensor verfolgt werden kann. In diesem Fall ist es ratsam, einen analogen Sensor zu verwenden, und in welchem ​​Fall - digital.

Ein analoger Sensor erzeugt am Ausgang ein analoges Signal, dessen Pegelwert in Abhängigkeit von der Zeit erhalten wird, und ein solches Signal ändert sich kontinuierlich, wobei das Signal ständig einen der vielen möglichen Werte annimmt.

So eignen sich analoge Sensoren beispielsweise zur Verfolgung von sich ständig ändernden physischen Größen Thermoelement-Klemmenspannung signalisiert eine Temperaturänderung und die Spannung an der Sekundärwicklung des Stromwandlers liegt in einem bestimmten Zeitraum proportional zum Strom des Regelkreises. Das Mikrofon ist ein Sensor für Druckänderungen aufgrund einer Schallwelle usw.

Digitale Sensoren erzeugen wiederum ein Ausgangssignal, das aufgezeichnet werden kann in Form einer Folge von ZahlenwertenOft ist das Signal binär, dh entweder ein hoher Signalpegel oder ein niedriger (Null). Wenn ein digitales Sensorsignal über einen analogen Kanal wie z. B. Radio übertragen werden muss, wird auf die Verwendung von Modulation zurückgegriffen.

Digitale Sensoren dominieren Kommunikationssysteme, da ihre Ausgangssignale im Repeater leicht regeneriert werden können, selbst wenn Rauschen vorhanden ist. Und das analoge Signal wird in diesem Sinne durch Rauschen verzerrt, und die Daten werden sich als ungenau herausstellen. Bei der Übertragung von Informationen sind digitale Sensoren akzeptabler.

Schauen wir uns einige einfache Beispiele an, zuerst einen analogen und dann einen digitalen Sensor. In unserem Beispiel messen diese Sensoren denselben Parameter - Strom.

Analoger Stromsensor

Analoger Stromsensor am Stromwandler. Warum analog? Denn in diesem Fall kann der Strom beispielsweise von 0 auf 5 Ampere ansteigen, während die Spannung (Signal) am Ausgang proportional von 0 auf 1 Volt ansteigt. Ein solcher Sensor ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung des Stroms im Messkreis.

Zum Beispiel in installiert PWM-StromversorgungDer analoge Stromsensor erzeugt ein analoges Rückkopplungssignal. Je höher sein Wert, desto höher fließt der Strom im Lastkreis und der Steuerimpulsbreiten-Einstellkreis. auf einem Komparator gebautverringert die Dauer des Steuerimpulses und führt den Laststrom auf den erforderlichen Nennwert, so dass die Ausgangsleistung nicht unannehmbar hoch ansteigt.

Digitaler Stromsensor

Nehmen wir nun an, es handelt sich um einen resonanten elektrischen Stromrichter, bei dem es erforderlich ist, Stromschwankungen in einem resonanten LC-Stromkreis zu überwachen, und ein wichtiger Parameter ist nicht nur und nicht so sehr die Größe des Stroms als seine Richtung.

In diesem Fall können Sie auch einen Stromwandler verwenden. Nur der Ausgang des Stromwandlers wird nicht auf den Widerstand, sondern auf die Zenerdiode oder die Begrenzungsdioden geladen. Was wird es geben?

Wenn der Strom in eine Richtung fließt, hat die Spannung auf der Sekundärseite des Stromwandlers einen bestimmten hohen Wert und in der anderen Richtung einen bestimmten niedrigen Wert. Es stellt sich also "1" und "0" heraus - ein digitales Signal, und Zwischenwerte werden nicht benötigt, sie werden von einer anderen analogen Schaltung überwacht.

Stromrichtungssensoren können auch auf der Basis des Hall-Effekts (digitale Hall-Sensoren) implementiert werden. In unserem Beispiel war es jedoch das Ziel, den grundlegenden Unterschied zwischen analogen und digitalen Sensoren aufzuzeigen. Lassen Sie also den Hall-Sensor beiseite.