Qual è la differenza tra sensori analogici e digitali

Il termine "sensore" stesso indica un meccanismo progettato per misurare un parametro al fine di elaborare ulteriormente il risultato della misurazione. Il circuito del sensore genera un segnale in una forma conveniente per la trasmissione, quindi il segnale viene convertito, elaborato o memorizzato. Senza sensori in alcune aree moderne del settore e in molte apparecchiature di vario genere, proprio non si può fare.

Oggi l'elettronica consente di produrre sensori elettronici in grado di monitorare i processi in base a più parametri contemporaneamente, il che amplia notevolmente le possibilità di costruzione di dispositivi di misurazione e attuazione complessi.

Il sensore contiene necessariamente nella sua progettazione un elemento sensibile e spesso una parte del convertitore. Le caratteristiche principali dei sensori elettronici sono la loro sensibilità ed errore di misura.

Oggi, i sensori analogici e digitali sono utilizzati ovunque per scopi scientifici e di ricerca, nella telemetria, nei sistemi di controllo qualità e controllo automatizzato, e in molte altre aree, che possono essere enumerate indefinitamente. In un modo o nell'altro, queste sono sempre quelle aree tecniche in cui è necessario ottenere informazioni sulla misurazione di una quantità.

Lo scopo di questo articolo sarà quello di dare al lettore un'idea della differenza tra sensori analogici e digitali. Vedremo un semplice esempio di come lo stesso valore può essere monitorato da un sensore analogico e digitale, e nel qual caso è consigliabile utilizzare un sensore analogico, e in quale - digitale.

Un sensore analogico genera un segnale analogico in uscita, il cui valore di livello è ottenuto in funzione del tempo e tale segnale cambia continuamente, il segnale assume costantemente uno qualsiasi dei molti valori possibili.

Pertanto, i sensori analogici sono adatti per il monitoraggio della grandezza fisica in continua evoluzione, ad esempio tensione terminale termocoppia segnala un cambiamento di temperatura e la tensione sull'avvolgimento secondario del trasformatore di corrente è in un certo periodo proporzionale alla corrente del circuito controllato. Il microfono è un sensore di variazioni di pressione da un'onda sonora, ecc.

I sensori digitali, a loro volta, generano un segnale di uscita che può essere registrato sotto forma di una sequenza di valori numerici, spesso il segnale è binario, ovvero un livello di segnale alto o basso (zero). Quando un segnale di un sensore digitale deve essere trasmesso su un canale analogico, come la radio, ricorrere all'uso della modulazione.

I sensori digitali dominano i sistemi di comunicazione perché i loro segnali di uscita sono facilmente rigenerabili nel ripetitore, anche se è presente del rumore. E il segnale analogico, in questo senso, sarà distorto dal rumore e i dati risulteranno imprecisi. Quando si trasmettono informazioni, i sensori digitali sono più accettabili.

Diamo un'occhiata a specifici esempi specifici, prima un sensore analogico, poi uno digitale, e nel nostro esempio questi sensori misureranno lo stesso parametro - corrente.

Sensore di corrente analogico

Sensore di corrente analogico sul trasformatore di corrente. Perché analogico Perché in questo caso, la corrente può aumentare, ad esempio, da 0 a 5 ampere, mentre la tensione (segnale) in uscita aumenterà proporzionalmente da 0 a 1 volt. Tale sensore consente il monitoraggio continuo della corrente nel circuito misurato.

Ad esempio, essere installato in Alimentazione PWM, il sensore di corrente analogico genererà un segnale di feedback analogico e maggiore è il suo valore, maggiore è la corrente che scorre nel circuito di carico al momento e il circuito di regolazione della larghezza dell'impulso di controllo, costruito su un comparatore, ridurrà la durata dell'impulso di controllo, portando la corrente di carico al valore nominale richiesto, in modo che la potenza di uscita non aumenti in modo inaccettabilmente elevato.

Sensore di corrente digitale

Ora diciamo che abbiamo a che fare con un convertitore di energia elettrica risonante, dove è necessario monitorare le fluttuazioni di corrente in un circuito LC risonante, e un parametro importante sarà non solo e non tanto l'entità della corrente quanto la sua direzione.

In questo caso, è anche possibile utilizzare un trasformatore di corrente, solo l'uscita del trasformatore di corrente non verrà caricata sul resistore, ma sul diodo zener o sui diodi limite. Cosa darà?

Quando la corrente scorre in una direzione, la tensione sul lato secondario del trasformatore di corrente avrà un certo valore elevato e, nella direzione opposta, un certo valore basso. Quindi risulta "1" e "0" - un segnale digitale, e non sono necessari valori intermedi, sono monitorati da un altro circuito, analogico.

I sensori di direzione attuali possono anche essere implementati sulla base dell'effetto Hall (sensori Hall digitali), ma nel nostro esempio l'obiettivo era mostrare la differenza fondamentale tra i sensori analogici e digitali, quindi lasciamo da parte il sensore Hall.