電子電路設計如何選擇傳感器和驅動(dòng)器

2020-03-24

如果您打算進(jìn)行電子電路設計，則應該熟悉傳感器和驅動(dòng)器的工作原理。本文主要討論電子電路設計中的傳感器和驅動(dòng)器。

傳感器和驅動(dòng)基礎

簡(jiǎn)而言之，傳感器是將實(shí)詞參數轉換為電信號的電子設備。傳感器可以是簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)形式，也可以是更復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增長(cháng)，以在消費電子產(chǎn)品中提供更好的用戶(hù)體驗。

驅動(dòng)器與傳感器相反。驅動(dòng)器不是感應實(shí)時(shí)變量，而是將能量輸入轉化為物理運動(dòng)。您會(huì )發(fā)現在機器人，HVAC，水泵或典型的自動(dòng)滑動(dòng)門(mén)等應用中使用的驅動(dòng)器。 

不同類(lèi)型的傳感器和驅動(dòng)器

電子行業(yè)充滿(mǎn)了不同類(lèi)型和形狀的傳感器。這是您可能會(huì )遇到的一些常見(jiàn)問(wèn)題。

紅外傳感器 -通過(guò)測量紅外反射距離來(lái)測量距離。

超聲波傳感器 -產(chǎn)生超聲波并檢測回波以確定沿其路徑的障礙物。

溫度傳感器 -使用熱力學(xué)原理將溫度變化轉換為電信號。

觸摸傳感器 -通過(guò)使用電容，電阻或電感感應將物理接觸轉換為電脈沖。

壓力傳感器 -將物理膜片撓度轉換為電信號。

在日常生活中，您可能會(huì )被其中一些傳感器包圍。您的智能手機顯然配備了觸摸傳感器，而空調則通過(guò)溫度傳感器設置了正確的溫度。

驅動(dòng)器根據其輸入能量的來(lái)源進(jìn)行分類(lèi)：

氣動(dòng)驅動(dòng)器 -將壓縮空氣轉化為物理運動(dòng)。

液壓驅動(dòng)器 -使用壓力液體產(chǎn)生扭矩和運動(dòng)。

電動(dòng)驅動(dòng)器 -用電產(chǎn)生物理力

機械驅動(dòng)器 -將旋轉運動(dòng)轉換為線(xiàn)性運動(dòng)。

顯然，只有電動(dòng)驅動(dòng)器直接由電子電路供電。電動(dòng)驅動(dòng)器的常見(jiàn)類(lèi)型是交流電動(dòng)機，伺服電動(dòng)機和步進(jìn)電動(dòng)機。某些混合動(dòng)力驅動(dòng)器在現有元件旁?xún)戎昧穗娮涌刂蒲b置。

使用傳感器和驅動(dòng)器進(jìn)行設計

確實(shí)，傳感器和驅動(dòng)器都是由熟悉的電信號代表的，但您不應將設計過(guò)程視為理所當然。將傳感器和驅動(dòng)器用于關(guān)鍵應用的系統需要完美的設計。

例如，驅動(dòng)器可以控制高壓空氣壓縮機，并且沒(méi)有錯誤的余地。安裝在醫院手術(shù)室中的濕度傳感器也是如此。電子電路設計人員的角色對于確保不存在硬件級錯誤至關(guān)重要。

1.選擇合適的部分

在電子電路設計涉及傳感器和驅動(dòng)器的應用程序時(shí)，您可能會(huì )與項目或應用程序工程師進(jìn)行協(xié)作。雖然您對零件的物理方面的控制有限，但是您需要注意傳感器和驅動(dòng)器的電氣特性。

例如，溫度傳感器可以提供原始模擬信號或串行通信接口。兩者都會(huì )導致不同的硬件和軟件設計策略。選擇驅動(dòng)步進(jìn)電機或交流電機意味著(zhù)包括不同類(lèi)型的驅動(dòng)器電路。

2.防止電氣干擾

如前所述，結合了傳感器和驅動(dòng)器的電子設備涉及基于參數輸入的機械運動(dòng)。與實(shí)驗室測試相比，在實(shí)際部署中，PCB可能會(huì )承受更高的電氣噪聲。

您需要確保已應用適當的EMI預防技術(shù)。傳感器輸入端應遠離高速信號，并且必須在PCB上進(jìn)行適當的接地分離。傳感器信號的準確性對于維持系統的正常運行至關(guān)重要。

3.故障安全狀態(tài)

處理活動(dòng)部件時(shí)，需要考慮系統的故障安全狀況。例如，工業(yè)空氣干燥器系統僅需要在任何時(shí)候打開(kāi)某些閥。弄錯了，高壓空氣運動(dòng)將導致災難性事故。

作為電子電路設計人員，您需要清除系統的工作原理以及移動(dòng)機構的故障安全狀況。當系統電源故障時(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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