Kaip judesio jutikliai maitina išmaniuosius įrenginius: giliai pasinerkite į jutiklių technologiją

Judesio jutikliai sustiprina šiuolaikines technologijas, aptikdami judėjimą per infraraudonųjų spindulių, pagreičio, pakreipimo, vibracijos ir sukimosi metu.Naudojami saugumo, automatizavimo ir interaktyviose programose, jie remiasi pasyviais infraraudonųjų spindulių jutikliais, akselerometrais, pakreipimo jutikliais, vibracijos detektoriais ir sukimosi jutikliais, kad būtų galima stebėti padėties, greičio ir aplinkos sąlygų pokyčius.

Katalogas

Įvadas

Judėjimo jutiklis yra sudėtinga technologijos dalis, skirta aptikti objektų ar žmonių judėjimą atliekant įvairius matavimus, tokius kaip gravitacija, linijinis pagreitis, sukimosi vektorius ir vibracijos dažnis.Šie jutikliai užfiksuoja ir aiškina įrenginio judesius, įskaitant pakreipimo, drebėjimo, pasukimo ar sūpynės niuansus.Pažymėtina, kad sukimosi vektoriaus jutiklis ir gravitacijos jutiklis išsiskiria dažnai naudojamais komponentais judesio aptikimo ir stebėjimo srityje.Visų pirma sukimosi vektoriaus jutiklio universalumas leidžia jam puikiai atlikti užduotis, kurioms reikia sudėtingų analizių, tokių kaip gestų atpažinimas, kampo variacijų stebėjimas ir santykinės orientacijos pokyčių stebėjimas.

Apsvarstykite tokius scenarijus kaip žaidimo kūrimas, papildytos realybės programos, 2D ar 3D kompasų projektavimas ar stabilizavimo fotoaparato funkcionalumas, kai rotacijos vektoriaus jutiklis tampa esminiu turtu.Dažnai pasirinkus šiuos modernius jutiklius, padidinamos galimybės, palyginti su akselerometrais ar geomagnetiniais bei azimuto jutikliais, siūlant turtingesnę patirtį fiksuojant žmogaus ketinimus ir aplinkos sąveiką.

Judesio jutikliai integruoja įvairias technologijas, kad galėtų atlikti savo funkcijas.Kai kurie naudoja infraraudonųjų spindulių šilumą, kiti priklauso nuo garso impulsų aido, o vieni priklauso nuo vibracijos pagrįstų svyravimų jautrumo.Pasinerkime į judesio jutiklių pasaulį, tyrinėdami akselerometrų, pakreipimo jutiklių, vibracijos jutiklių, PIR (pasyvių infraraudonųjų spindulių) jutiklių ir pasukimo jutiklių gelmes.

Judesio jutiklių tipai

Pasyvus infraraudonųjų spindulių jutiklis (PIR)

Pasyvūs infraraudonųjų spindulių jutikliai, dažnai vadinami kėbulo jutikliais, yra nuostabūs įrenginiai, kurie panaudoja mus supančias nematomą energiją.Viskas aplink mus spinduliuoja infraraudonųjų spindulių šviesą, o PIR jutikliai nustato infraraudonųjų spindulių emisijos skirtumą tarp judančių subjektų, tokių kaip žmonės ar gyvūnai, ir jų fonas, paverčiant šias energetines sąveikas į perjungiamus signalus.Jie yra pakankamai universalūs, kad galėtų būti naudojami visur, kur būtina judėti.

Įsigiję į PIR funkcionalumo branduolį, šie jutikliai veikia pagal piroelektrinius principus.Iš esmės jutiklis reaguoja į netoliese esančių objektų skleidžiamų šilumos pokyčius, atpažindamas judesį per poslinkius infraraudonųjų spindulių spinduliuote.Pasyvūs infraraudonųjų spindulių detektoriai apima optinę sistemą, šiluminius jutiklius ir aliarmo valdiklius, o infraraudonųjų spindulių detektoriai tarnauja kaip šios sistemos širdis, bendradarbiaudami su optika, kad būtų galima stebėti šiluminės radiacijos pokyčius daugialypėje erdvėje.Šie jutikliai yra suderinti iki bangos ilgio nuo 8 iki 14 μm, glaudžiai suderinti su žmogaus kūno infraraudonųjų spindulių smaile esant maždaug 10 μ.

Pasyvios infraraudonųjų spindulių technologijos rafinuotumas slypi jos piroelektriniuose jutikliuose, pastatytuose iš plonųjų filmų feroelektrinių medžiagų.Esant išorinei elektrinei įtakai, šios medžiagos turi spontanišką poliarizaciją, išlaikant šią būseną, kai laukas yra išimtas.Šis ryšys tarp poliarizacijos intensyvumo ir temperatūros yra naudojamas siekiant tiksliai reaguoti į amatų jutiklius.Kai poliarizacijos pakitimai sukelia tam tikro intensyvumo spinduliuotę, sukelia įtampos išėjimus, kurie stabilizuojasi, kai feroelektrinė medžiaga pasiekia šiluminės pusiausvyros būseną.Taigi ištisinė radiacija lemia įtampos išėjimo nutraukimą.

Pyroelektrinio jutiklio gebėjimas išvesti įtampos signalus temperatūros pokyčių metu reikalauja, kad būtų galima sukurti tiek infraraudonųjų spindulių fokusavimą, tiek šiluminius poslinkius.Tai užtikrina veiksmingus įtampos signalus, kai aptinka įsibrovimus.Šiuolaikiniai skaitmeniniai pasyvūs infraraudonųjų spindulių detektoriai padidina patikimumą, tiesiogiai nukreipdami šiuos signalus į galingus mikroprocesorius, kurie valdo signalo konvertavimą, amplifikaciją ir filtravimą procesoriaus luste.

Matomų ir infraraudonųjų spindulių spektrų sąveika pabrėžia vieną aspektą: infraraudonieji spinduliai išlieka už žmogaus akių aptikimo diapazono ribų.

PIR jutikliai paprastai nurodo matymo ir atstumo galimybes, dažnai naudodami plastikinius lęšius.Bendra taikymas yra apsaugos sistemose, įskaitant automobilių saugos lemputes, kurios suaktyvėja, kai kas nors artėja, šviečianti aplinka.

Akselerometras

Akelerometrai matuoja tiesinį pagreitį, siūlantys įžvalgas apie judesį, o ne nuotolinį stebėjimą.Sumažėjus mobiliųjų įrenginių gamybai, šie instrumentai tapo prieinami ir prieinami, paprastai integruoti į išmaniuosius telefonus ir planšetinius kompiuterius.

Įdomus akselerometrų pritaikymas sutelktas į gravitacijos matavimą.Gravimetrijoje šie prietaisai, vadinami gravitacijos matuokliais, vaidina lemiamą vaidmenį.Funkcionalumas tęsiasi įvairių technologijų inercinių orientacinių sistemų, dažnai naudojamų automobilių oro pagalvių sistemose, kad būtų galima nustatyti greitą lėtėjimą.Daugelis akselerometrų priima MEMS („Micro Electro Mechanical Systems“) technologiją, skirtą pagreičio jutimui, supaprastindami dizainus su tokiais elementais kaip konsoleriai ir svoriai, kad būtų galima įvertinti pagreitį.MEMS pagreičio matuokliai gali išmatuoti didelius pagreičio dydžius, pasiekdami kelis tūkstančius G.

Akelerometrai įkūnija instrumentus, susijusius su pagreičio matavimu, kuris yra gyvybiškai svarbus inžinerinėms naujovėms.Kai objektai patiria reikšmingą pagreitį, atsiranda dinaminės apkrovos, todėl reikia išmatuoti analizei.Per nuolatinį pagreičio stebėjimą, orlaivių, raketų ir laivų erdvinės pozicijos yra tiksliai nurodomos integruojant pagreitį į greitį, vėliau išskaičiuojant vietos koordinates iš kryptinių signalų.Valdymo sistemose pagreičio duomenys palaiko kontrolės veiksmus, pateikdamas nuolatinius pagreičio jutiklių matavimo iššūkius.

Komponentai, esantys bendruose akselerometruose, yra korpusas, pamatinė masė, jautrūs elementai ir signalo išvesties mechanizmai.Balansavimo diapazonas, tikslumas ir jautrumas sukuria dizaino sudėtingumą.Kaip alternatyva, įvairūs jutikliai pasižymi daugybe diapazonų ir jautrumo kintantiems pagreičio dažniams.Tipiški projektavimo metodai apima: etaloninę masę, susietą spyruoklėje, sukurianti įtampą per potenciometrą iš poslinkio;Deformacijos atsparumo laidai, rodantys deformaciją esant dinaminei apkrovai;Pjezoelektriniai elementai paverčia slėgį į atitinkamus elektrinius signalus;ir ritės induktyvumo pokyčiai, turintys įtakos pagreičio proporciniams rezultatams.Servo tipo akselerometrai naudoja grįžtamąjį ryšį, kad būtų galima tiksliai sustiprinti.Kelių ašių matavimai priklauso nuo dviejų ar trijų akselerometrų, fiksuojančių krypčių pagreičio komponentus.

Pakreipimo jutiklis

Supratimas su pakreipimo jutikliais

Pakreipimo jutikliai primena akselerometrus su mažesniu dizaino sudėtingumu.Šie jutikliai, dažnai vadinami judesio detektoriais ar pakreipimo jungikliais, nustato pakreipimą, ypač nukrypimus nuo horizonto.

Yra daugybė pakreipimo jutiklių konstrukcijų, ypač riedėjimo rutulinio jutiklio jungiklis, kuris veikia judant rutuliui.Kai pakreipta iki tam tikro taško, rutulys užmezga arba nutraukia kontaktą su laidžiais kaiščiais.

TIKRINIMO JUONINIŲ PRANEŠIMAI

Pakreipimo jutikliai yra kompaktiški, prieinami ir energiją taupantys instrumentai, skirti aptikti kryptį ar pakreipimo kampą.Jų dizainas sumažina susidėvėjimo problemas, matomus kituose įrenginiuose, todėl jie yra idealūs žaislams, mašinoms ir elektros prietaisams.Matavimo metu pakreipimo jutiklis persmelkia tokius laukus kaip tilto konstrukcija, geležinkelio surinkimas, civilinė inžinerija, naftos gręžimas, aviacija ir navigacija, pramoninė automatika, išmaniosios platformos ir apdirbimas.

Riedojama indukcija: pakreipimo jutikliai padeda signalizuoti apie statybinę įrangą, o perspėjant transporto priemones į tvirtą reljefą, dažniausiai naudojamas gyvsidabris, nors ne miniatiūros variantai egzistuoja su mažiau klaidingų kelionių problemų.

Automobilių naudojimas: Nors „Mercury Switch“ pakreipimo jutikliai istoriškai valdomi automobilių apšvietimai ir stabdžiai prieš užraktą, naudojimas baigėsi užkirsti kelią su gyvsidabriu susijusį poveikį aplinkai.

Kritimo aliarmas: uždarytų kosminių operacijų metu pagal saugos apribojimus, pakreipimo jutikliai suaktyvina darbuotojų kritimo aliarmus.

Pakabinamojo požiūrio navigacijos sistema: elektroniniai požiūrio indikatoriai išnaudokite pakreipimo jutiklius, skirtus gyro ašies padėties nustatymui, paskatindami taisyti sukimo momento variklius.

Slėgio jungiklis: Spyruoklinio vamzdžio slėgio jungikliai su pakreipimo jutikliais, siekdama kontroliuoti vamzdžių sukeltas jėgas.

Pardavimas: pakreipimo jutikliai reguliuoja elektrinės pavaros kryptis ir suaktyvina prekybos automatų aliarmus nuo klastojimo.

Vibracijos jutiklis

Vibracijos matavimas apima įvairius jutiklius, įskaitant akselerometrus.Skaitmeniniai pagreičio matuokliai siūlo pasirenkamą jautrumą, identifikuojantį pagreitį, apimančią dideles ar nedideles skales.

Vibracijos jutimui pjezo jutikliai „Excel“.Naudodamiesi pjezoelektriniu efektu, šie jutikliai išverčia fizinius poslinkius į elektrinius pakitimus, veiksmingai aptikdami vibraciją kartu su mechaniniu smūgiu.

Rotacijos jutiklis

Potenciometrai yra pagrindiniai sukimosi jutikliai, veikiantys kaip įtampos dalikliai, su įtampa koreliuoja su sukimu.Kvadrato kodavimo įrenginys, matuojantis sukimosi padėtį, suteikia vienodus atstovus impulsus per revoliuciją ir veikia kaip padidėjęs kodavimo įrenginys, sukuriantis grįžtamąjį ryšį per dvejetainius impulsus, atitinkančius veleno sukimąsi.Jis pasižymi dviem kanalais, palaipsniui atskirtus 90 laipsnių kampu.

Papildomi sukimosi jutikliai apima salės efektą pagrįstus sukimosi padėties jutiklius ir IC pagrįstus dizainus.„Hall Effects“ įrenginiai Derybos įtampos išėjimai, susieti su kampinėmis padėtimis be kontakto, siūlo kelis kampo diapazonus ir montavimo pasirinkimą.

„Hall Effect Rotary“ padėties jutikliai naudoja magnetinius laukus, o ne mechaninius šepetėlius, sugalvotus judančių dalių kampinėse padėtyse matuoti.Jų principas apima magnetinio srauto poslinkius, kuriuos sukelia pavaros veleno judesys, kurio kulminacija yra tiesinė išėjimo konversija.

Dažnai užduodami klausimai [DUK]

1. Kokias praktines programas turi judesio jutiklis?

Judesio jutiklis arba judesio detektorius yra elektroninis prietaisas, įgyvendinantis jutiklį, kad pajustų asmenų ar objektų apylinkes.Judesio jutikliai vaidina gyvybiškai svarbų vaidmenį apsaugos sistemose, nes jie yra sukurti siekiant inicijuoti perspėjimą, kai bus aptiktas judesys, o pranešimai siunčia ne tik į pagrindinę saugos sąranką, bet ir modernesnius dizainus, tiesiai prie savo mobiliojo įrenginio.Tokios galimybės dažnai sukelia padidėjusio vartotojų supratimo ir kontrolės jausmą.

2. Kokie judesio jutiklių variantai yra prieinami?

Judesio detektoriai yra įvairių tipų, kiekvienas naudoja skirtingas technologijas judėjimui nustatyti.Tai apima mikrobangų jutiklius, kurie naudoja radijo bangas judesiui pajusti;Vibracijos judesio jutikliai, reaguojantys į fizinius sutrikimus;Ultragarsiniai judesio jutikliai, skleidžiantys garso bangas, kad aptiktų judėjimą;ir atspindintys judesio jutikliai, kurie priklauso nuo infraraudonųjų spindulių ar lazerio atspindžio, kad nustatytų aplinkos pokyčius.

3. Kaip apibūdinamas judesio jutiklis?

Judėjimo jutiklis, dažnai vadinamas judesio detektoriumi, yra elektroninis aparatas, sukurtas judėjimo aptikimui ir kiekybiniam įvertinimui.Aktyvūs jutikliai sudaro tiek siųstuvą, tiek imtuvą, aptikdami judesį, vertinant garso ar radiacijos svyravimus, kai jie grįžta atgal į imtuvą.Šio mechanizmo painiavos suteikia įvairius programas, dažnai sukeliančius smalsumą ir naujoves tarp technologijų entuziastų.

4. Kurie elementai palengvina judesio aptikimą?

Judesio stebėjimas apima pokyčių aptikimą įvairiais metodais, įskaitant infraraudonųjų spindulių šviesą, naudojant tiek pasyvius, tiek aktyvius jutiklius, matomą šviesą su vaizdo ir kamerų sistemomis bei radijo dažnio energija per radaro, mikrobangų ir tomografinių judesių aptikimo technologijas.Šie metodai leidžia tiksliai sekti ir analizuoti judėjimą skirtingose ​​aplinkose.

5. Kaip atspindintys judesio jutikliai veikia skirtingai?

Priešingai nei piroelektrinis infraraudonųjų spindulių jutiklis (PIR), dažniausiai naudojamas įvairiuose judesio detektoriuose, atspindintis infraraudonųjų spindulių jutiklis (RIR) vengia aptikti žmogaus ar gyvūnų kūnus skleidžiamą ilgalaikio infraraudonųjų spindulių spinduliuotę.Šis dizainas suteikia jam galimybę nuolat išsiaiškinti judančių ir nejudančių objektų buvimą ir taip pasiūlyti niuansuotą požiūrį į judesio aptikimą.