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技術(shù)專題
電子電路設(shè)計(jì)如何選擇傳感器和驅(qū)動(dòng)器
如果您打算進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)，則應(yīng)該熟悉傳感器和驅(qū)動(dòng)器的工作原理。本文主要討論電子電路設(shè)計(jì)中的傳感器和驅(qū)動(dòng)器。
傳感器和驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)
簡(jiǎn)而言之，傳感器是將實(shí)詞參數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的電子設(shè)備。傳感器可以是簡(jiǎn)單的開關(guān)形式，也可以是更復(fù)雜的大氣壓力傳感器。在過(guò)去的幾十年中，傳感器的使用呈指數(shù)增長(zhǎng)，以在消費(fèi)電子產(chǎn)品中提供更好的用戶體驗(yàn)。
驅(qū)動(dòng)器與傳感器相反。驅(qū)動(dòng)器不是感應(yīng)實(shí)時(shí)變量，而是將能量輸入轉(zhuǎn)化為物理運(yùn)動(dòng)。您會(huì)發(fā)現(xiàn)在機(jī)器人，HVAC，水泵或典型的自動(dòng)滑動(dòng)門等應(yīng)用中使用的驅(qū)動(dòng)器。
不同類型的傳感器和驅(qū)動(dòng)器
電子行業(yè)充滿了不同類型和形狀的傳感器。這是您可能會(huì)遇到的一些常見問題。
紅外傳感器 -通過(guò)測(cè)量紅外反射距離來(lái)測(cè)量距離。
超聲波傳感器 -產(chǎn)生超聲波并檢測(cè)回波以確定沿其路徑的障礙物。
溫度傳感器 -使用熱力學(xué)原理將溫度變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
觸摸傳感器 -通過(guò)使用電容，電阻或電感感應(yīng)將物理接觸轉(zhuǎn)換為電脈沖。
壓力傳感器 -將物理膜片撓度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
在日常生活中，您可能會(huì)被其中一些傳感器包圍。您的智能手機(jī)顯然配備了觸摸傳感器，而空調(diào)則通過(guò)溫度傳感器設(shè)置了正確的溫度。
驅(qū)動(dòng)器根據(jù)其輸入能量的來(lái)源進(jìn)行分類：
氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器 -將壓縮空氣轉(zhuǎn)化為物理運(yùn)動(dòng)。
液壓驅(qū)動(dòng)器 -使用壓力液體產(chǎn)生扭矩和運(yùn)動(dòng)。
電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器 -用電產(chǎn)生物理力
機(jī)械驅(qū)動(dòng)器 -將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為線性運(yùn)動(dòng)。
顯然，只有電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器直接由電子電路供電。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的常見類型是交流電動(dòng)機(jī)，伺服電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。某些混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器在現(xiàn)有元件旁內(nèi)置了電子控制裝置。
使用傳感器和驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行設(shè)計(jì)
確實(shí)，傳感器和驅(qū)動(dòng)器都是由熟悉的電信號(hào)代表的，但您不應(yīng)將設(shè)計(jì)過(guò)程視為理所當(dāng)然。將傳感器和驅(qū)動(dòng)器用于關(guān)鍵應(yīng)用的系統(tǒng)需要完美的設(shè)計(jì)。
例如，驅(qū)動(dòng)器可以控制高壓空氣壓縮機(jī)，并且沒有錯(cuò)誤的余地。安裝在醫(yī)院手術(shù)室中的濕度傳感器也是如此。電子電路設(shè)計(jì)人員的角色對(duì)于確保不存在硬件級(jí)錯(cuò)誤至關(guān)重要。
1.選擇合適的部分
在電子電路設(shè)計(jì)涉及傳感器和驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用程序時(shí)，您可能會(huì)與項(xiàng)目或應(yīng)用程序工程師進(jìn)行協(xié)作。雖然您對(duì)零件的物理方面的控制有限，但是您需要注意傳感器和驅(qū)動(dòng)器的電氣特性。
例如，溫度傳感器可以提供原始模擬信號(hào)或串行通信接口。兩者都會(huì)導(dǎo)致不同的硬件和軟件設(shè)計(jì)策略。選擇驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或交流電機(jī)意味著包括不同類型的驅(qū)動(dòng)器電路。
2.防止電氣干擾
如前所述，結(jié)合了傳感器和驅(qū)動(dòng)器的電子設(shè)備涉及基于參數(shù)輸入的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。與實(shí)驗(yàn)室測(cè)試相比，在實(shí)際部署中，PCB可能會(huì)承受更高的電氣噪聲。
您需要確保已應(yīng)用適當(dāng)?shù)?span>EMI預(yù)防技術(shù)。傳感器輸入端應(yīng)遠(yuǎn)離高速信號(hào)，并且必須在PCB上進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕拥胤蛛x。傳感器信號(hào)的準(zhǔn)確性對(duì)于維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。
3.故障安全狀態(tài)
處理活動(dòng)部件時(shí)，需要考慮系統(tǒng)的故障安全狀況。例如，工業(yè)空氣干燥器系統(tǒng)僅需要在任何時(shí)候打開某些閥。弄錯(cuò)了，高壓空氣運(yùn)動(dòng)將導(dǎo)致災(zāi)難性事故。
作為電子電路設(shè)計(jì)人員，您需要清除系統(tǒng)的工作原理以及移動(dòng)機(jī)構(gòu)的故障安全狀況。當(dāng)系統(tǒng)電源故障時(shí)，選擇NC或NO繼電器來(lái)控制氣流閥與維持安全性有很大的不同。
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