Tyto snímače dělíme do dvouch hlavních kategoríí, pasivní a aktivní. Snímač převadí neelektrickou veličinu na elektrickou. Nejčastěji napětí ,odpor a kapacita.
Pasivní snímač potřebuje externí napájení kdežto aktivní funguje jako zdroj elektrické energie když měří danou veličinu.
Rozdělení podle měřené veličiny
Podle teploty
Odporové snímače(RTD) - Využívají kovy (např. platinu – Pt100), jejichž odpor s teplotou roste. Jsou velmi přesné.
Termistory (NTC/PTC) - Polovodičové součástky, které výrazně mění odpor i při malé změně teploty.
Termočlánky - Spojení dvou různých kovů. Pokud je spoj zahřátý, vzniká na koncích malé termoelektrické napětí.
Síla,tlak a deformace
Tenzometry - Tenké drátky nebo folie nalepené na měřený objekt, když se objekt vlivem síly natáhne,drátek se prodlouží a ztenčí což způsobí zvětšení odporu.
Piezoelektrické snímače - Využívají krystaly (např. křemen), které při stlačení generují elektrický náboj.
Světlo a záření
Indukční snímače - Cívka vytváří magnetické pole. Pokud se přiblíží kovový předmět, pole se naruší a snímač sepne.
Kapacitní snímače - Fungují jako kondenzátor. Reagují na přiblížení jakéhokoliv materiálu (i nevodivého, jako je kapalina nebo dřevo), který změní dielektrikum (prostředí) kondenzátoru.
Hallovy sondy - Měří magnetické pole. Využívají se pro měření otáček motorů nebo proudu.
Měření otáček
Impulzní měření
Základní myšlenka je jednoduchá: na rotující hřídeli je značka (zub, díra, magnet, odrazka). Snímač tuto značku registruje a posílá elektrický impulz do vyhodnocovací jednotky. Čím rychleji se hřídel točí, tím vyšší je frekvence impulzů.
Optické snímače - Jsou reflexní nebo se závory. U Reflexních je na hřídely nalepená páska, snímač vysílá paprsek a čeká na jeho odraz. U závor hřídelí prochází kotouč s dírkami, který přerušuje paprsek mezi vysíláčem a příjímaček.
Hallovy sondy - Na hřídeli je upevněn magnet. Sonda reaguje na změnu magnetického pole při každém průchodu magnetu.
Inkrementální snímače
Mají optický snímač. Po každém se musí dostat třeba kolo do výchozí pozice.
Uvnitř je skleněný nebo kovový disk s tisící mikroskopickými ryskami.
Snímač generuje tisíce impulzů na jednu otáčku, což umožnuje měřit nejen rychlost ale i přesnou polohu.
Tachogenerátor
Čím rychleji se točí tím vyšší napětí generuje.
Rychlost otáčení je přímo uměrná velikosti výstupního napětí.
Stroboskopická metoda
Na točící se předmět se bliká silným světlem. Pokud frekvence záblesků přesně odpovídá otáčkám, předmět se lidskému oku jeví, jako by stál na místě. Otáčky potom odečteme na displeji.
Absolutní snímače
Tyto snímače přesně ví kde se objekt nachází
Snímač ví v jaké poloze i po restartu zařízení
Princip
Disk je prosvicován LED diodou
Stopy tvoří kombinaci průhledných a neprůhledných políček. Tato políčka reprezentují bity (0 a 1)
Rozdělení absolutních snímačů:
Jednootáčkové - Snímač pozná polohu pouze v rámci jedné otáčky (0∘ až 360∘). Jakmile se otočí dokola, začíná zase od nuly.
Víceotáčkové - Tyto snímače umí počítat nejen úhel, ale i počet celých otáček (např. vědí, že jsou na 45∘ v 1520. otáčce).
Komunikace
Absolutní snímač neposílá jen jednoduché blikání
Posílá digitální čísla v binárním kodu
Musí mít datovou sběrnici
Snímáče dráhy a úhlu
Odporové snímače
Nejstarší a nejjednoduší metoda
Jezdec se pohybuje po odporové dráze. Funguje jako dělič napěti. Výstupní napětí je přímo uměrné poloze jezdce.
Lineární pravítka - Rotační enkoder, má dlouhé skleněné nebo kovové pravítko s mikroskopickými ryskami.
Čtecí hlava jezdí podél pravítka a měří rysky pomocí světla.
Magnetostrikční snímače
Používají se uvnitř hydraulických válců
Trubičkou prochází vlnovod(speciální drát)
Elektronika pošle elektrický impulz
V místě kde je na pístnici magnet se tento impulz odrází
Laserové snímače
Používají se pro měření vzdálenosti nebo profilu povrchu bez dotyku.
Princip - Laser vysvítí bod na předmět. Kamera se dívá na tento bod pod úhlem. Pokud se předmět posune dál nebo blíž, bod na čipu se posune.
Snímače polohy
Rozdělují se na 2 typy, zda tam objekt je a druhý typ kde přesně je
Mechanické koncové spínače - Předmět fyzicky narazí na páčku, čepy, kolečka který rozpojí nebo spojí elektrický kontakt uvnitř.
Indukční snímače - Cívka vytváří elektromagnetické pole. Když se přiblíží kovový objekt, vziknou v něm vířívé proudy, které toto pole vysílají. Elektronika to pozná a sepne výstup.
Kapacitní snímače - Snímač funguje jako roztažený kondenzátor. Aktivní plocha snímače je jedna elektroda, vzduch je dielektrikum. Když se přiblíží předmět (který má jinou permitivitu než vzduch), změní se kapacita soustavy a snímač sepne.
Optické snímače
Používají světlo
Dělí se na 3 hlavní typy:
Jednocestná závora - Vysílač a přijímač stojí přímo proti sobě. Předmět přeruší paprsek.
Reflexní závora - Vysílač i přijímač jsou v jedné krabičce. Naproti je speciální odrazka (koutový odražeč).
Difuzní snímač - Vysílá světlo na předmět a čeká, jestli se od předmětu něco odrazí zpět.
Ultrazvukové snímače
Vysílají neslyšitelný zvuk
Měří dobu odrazu
Snímače prodloužení
Dělí se na dvě hlavní skupiny:
Mikroskopické prodloužení(Deformace materiálu) - Měříme změny v řádu mikrometrů, které nejsou okem vidět (např. ohyb mostu, namáhání hřídele). Zde kralují tenzometry.
Makroskopické prodloužení (Změna délky) - Měříme viditelné protažení vzorku (např. při trhací zkoušce oceli). Zde se používají průtahoměry (extenzometry).
Odporové tenzometry
Když se natáhne drát, tenčí se a prodlouží se, jeho elektrický odpor vzroste.
Když se drát stlačí, odpor se zmenší.
Průtahomětry(Extenzometry)
Používají se v laboratořích při zkoušce materiálu, zjištují o kolik se ocelová tyč natáhla než praskla.
Druhy průtahoměrů:
Dotykové - Na vzorek se nacvaknou dva nože nebo hroty v přesné vzdálenosti. Jak se vzorek natahuje, hroty se oddalují. Používá se LVDT snímač.
Bezdotykové - Videoextenzometry, kamera s vysokým rozlišením sleduje dva body. Laserové, měří rychlost posuvu.
Vláknová optika
Do optického vlákna je vypálena mřížka, která odráží určitou barvu. Když se mřížka natáhe začne odrážet jinou barvu.
Signál může jít kilometry daleko.
Piezoelektrické snímače
Obsahuje krystal který při stlačení vygeneruje elektrický náboj.
Neumí měřit statické prodloužení.
Měření zrychlení a vibrací
Všechny akceleometry fungují na principu setrvačnosti
Uvnitř snímače je malá seismická hmotnost zavěšená na pružině
Piezoelektrické
Seismická hmotnost tlačí přímo na piezoelektrický krystal
Když krystal stlačíme, vygeneruje elektrický náboj
MEMS snímače
Používají se v mobilech,dronech a moderních aut
Uvnitř čipu je mikroskopická struktura , která vypadá jako hřeben
Zuby pevné části a pohyblivé jsou do sebe zasunuty
Když se čip pohne, pohyblivý hřeben se vychýlý a změní se elektrická kapacita