Jaký je rozdíl mezi analogovými a digitálními senzory?

Pojem „senzor“ sám o sobě znamená mechanismus určený k měření parametru za účelem dalšího zpracování výsledku měření. Senzorový obvod generuje signál ve vhodné formě pro přenos, potom je signál převeden, zpracován nebo uložen. Bez senzorů v některých moderních průmyslových odvětvích a v mnoha zařízeních různého druhu to prostě nedokáže.

Elektronika dnes umožňuje výrobu elektronických senzorů schopných sledovat procesy podle několika parametrů najednou, což výrazně rozšiřuje možnosti pro konstrukci složitých měřících a ovládacích zařízení.

Senzor nutně obsahuje ve své konstrukci citlivý prvek a často část konvertoru. Hlavními charakteristikami elektronických senzorů jsou jejich citlivost a chyba měření.

Analogové a digitální senzory se dnes používají všude pro vědecké a výzkumné účely, v telemetrii, v systémech kontroly kvality a automatizovaném řízení a v mnoha dalších oblastech, které lze vyčíslit na neurčito. Tak či onak, jedná se vždy o ty technické oblasti, kde je nutné získat informace o měření množství.

Účelem tohoto článku bude poskytnout čtenáři představu o rozdílu mezi analogovými a digitálními senzory. Podíváme se na jednoduchý příklad toho, jak může být stejná hodnota sledována analogovým a digitálním senzorem, a v takovém případě je vhodné použít analogový senzor, a ve kterém - digitálním.

Analogový senzor generuje na výstupu analogový signál, jehož hladina je získána jako funkce času, a takový signál se neustále mění, signál neustále bere jakoukoli z mnoha možných hodnot.

Analogové senzory jsou tedy vhodné například pro sledování neustále se měnící fyzické velikosti terminální napětí termočlánku signalizuje změnu teploty a napětí na sekundárním vinutí proudového transformátoru je v určité periodě úměrné proudu regulovaného obvodu. Mikrofon je senzorem změn tlaku ze zvukové vlny atd.

Digitální senzory zase generují výstupní signál, který lze zaznamenat ve formě posloupnosti číselných hodnot, signál je často binární, tj. buď vysoká úroveň signálu nebo nízká (nula). Pokud je třeba signál digitálního senzoru vysílat přes analogový kanál, jako je rádio, využijte modulaci.

Digitální senzory dominují v komunikačních systémech, protože jejich výstupní signály se v opakovači snadno regenerují, i když je přítomen šum. A analogový signál bude v tomto smyslu zkreslen šumem a data se ukáže jako nepřesná. Při přenosu informací jsou digitální senzory přijatelnější.

Pojďme se podívat na konkrétní jednoduché příklady, nejprve analogový senzor, pak digitální, a v našem příkladu budou tyto senzory měřit stejný parametr - proud.

Analogový proudový senzor

Analogový snímač proudu na proudovém transformátoru. Proč analogové? Protože v tomto případě může proud stoupat například z 0 na 5 ampér, zatímco napětí (signál) na výstupu se bude zvyšovat úměrně z 0 na 1 volt. Takový senzor umožňuje nepřetržité monitorování proudu v měřeném obvodu.

Například instalace v systému Windows Napájení PWM, analogový proudový senzor bude generovat analogový zpětnovazební signál a čím vyšší bude jeho hodnota, tím vyšší bude proud v zátěžovém obvodu v daném okamžiku a regulační obvod nastavení šířky pulzu, postavený na komparátoru, zkrátí dobu trvání řídicího impulzu a povede zátěžový proud na požadovanou jmenovitou hodnotu, takže výstupní výkon nepřijme nepřijatelně vysokou hodnotu.

Digitální proudový senzor

Nyní řekněme, že jednáme o rezonančním měniči elektrické energie, kde je nutné sledovat kolísání proudu v rezonančním LC obvodu, a důležitým parametrem bude nejen a ne tak velká velikost proudu jako jeho směr.

V tomto případě můžete také použít proudový transformátor, pouze výstup proudového transformátoru nebude načten na odpor, ale na zenerovu diodu nebo na omezující diody. Co to dá?

Když proud teče v jednom směru, napětí na sekundární straně proudového transformátoru bude mít určitou vysokou hodnotu, a v opačném směru - určitou nízkou hodnotu. Ukazuje se tedy „1“ a „0“ - digitální signál a mezilehlé hodnoty nejsou potřeba, jsou monitorovány jiným obvodem, analogovým.

Současná směrová čidla mohou být také implementována na základě Hallova efektu (digitální Hallova čidla), ale v našem příkladu bylo cílem ukázat zásadní rozdíl mezi analogovými a digitálními senzory, takže necháme Hallův senzor stranou.