המדריך האולטימטיבי לחיישן ההטיה ב-PCB שלך

מבוא

ראיתם את חיישן ההטיה בשימוש בכל מיני מכשירים, אבל מה זה באמת? במדריך האולטימטיבי הזה, אסביר את כל מה שצריך לדעת על חיישן ההטיה. מתי להשתמש בו, איך זה עובד, איך לשלב אותו בעיצוב שלך ועוד!

מדריך זה ייתן לכם סקירה של היסודות. זה גם יספר לך את כל מה שאתה צריך לדעת על הסוגים השונים של חיישני הטיה. חיישני הטיה אלה נעים בין סוגי התנגדות פשוטים להתקני חיישני הטיה מורכבים.

חיישן הטיה

חיישן הטיה

מהו חיישן הטיה?

זהו סוג של חיישן תנועה שמזהה אם חפץ מוטה או לא. משמש לזיהוי הזווית של משטח. זה יכול לשמש גם ביישומים כמו רובוטיקה, רכבים באיזון עצמי, משחקי וידאו ועוד.

חיישני הטיה משמשים בדרך כלל ביישומי רובוטיקה שבהם הם משמשים למדידת הזווית שבה ממוקמת זרוע רובוט. הם יכולים לשמש גם ביישומים אחרים שבהם יש צורך במדידה מדויקת. לדוגמה, כאשר מודדים שיפוע של צלע גבעה או קביעה אם חפץ זקוף או לא.

חיישני הטיה מורכבים בדרך כלל משניים רכיבים: שבב חיישן קיבולי ומד תאוצה. ה שבב חיישן קיבולי מסוגל לזהות שינויים ב מתח כאשר חפץ מוליך נוגע בו, בעוד מד התאוצה מספק מידע על כיוון ומידת התנועה.

כיצד פועלים חיישני הטיה?

חיישני הטיה פועלים על ידי זיהוי הזווית של משטח. ניתן להשתמש בהם כדי לדעת אם משהו נוטה, וניתן להשתמש בהם גם כדי לדעת כמה הוא נוטה. לשם כך הם משתמשים בקפיץ או במשקולת שזזה כאשר משטח מוטה.

כאשר אתה מטה את החיישן, הקפיץ או המשקולת מתרחקים מהמקום בו הם צריכים להיות. התנועה של חפץ זה גורמת לחשמל נוֹכְחִי לזרום דרכו ולייצר אות פלט שנשלח לאחר מכן ללוח המעגל שלך או המחשב.

חיישני הטיה משתמשים במד תאוצה אחד או יותר כדי למדוד כמה עצם נוטה. מד תאוצה משתמש בכוח הכבידה כדי למדוד תאוצה, כך שכאשר עצם נוטה, הוא מייצר אותות שונים בהתאם לכיוון שלו.

לחיישן יהיה גם מעגל מיזוג אותות שלוקח את האות ממד התאוצה ומסנן אותו כדי להסיר רעשים ממקורות אחרים. לאחר מכן הוא שולח את הנתונים הללו למיקרו-בקר לעיבוד ואחסון.

המיקרו-בקר מעבד מידע זה באמצעות אלגוריתם שקובע אם זוהתה תנועה או הטיה כלשהי על ידי השוואת קריאות קודמות לאלו הנוכחיות. לאחר מכן המיקרו-בקר שולח את המידע הזה בחזרה החוצה דרך פרוטוקולי תקשורת טוריים בהתאם למה שצריך לעשות איתו.

ההבדל בין חיישן הטיה למד תאוצה

חיישן הטיה ומד תאוצה

ההבדל בין חיישן הטיה למד תאוצה

חיישן הטיה ומד תאוצה הם שניהם חיישנים המודדים תנועה. ההבדל ביניהם הוא שחיישן הטיה מודד עד כמה המכשיר הוטה, בעוד מד תאוצה מודד כל מיני תנועה.

חיישן הטיה

משמש בדרך כלל לזיהוי תנועה, כמו כשאתה משחק במשחק שלך טלפון או טאבלט ורוצה לדעת אם הוא התהפך. הם יכולים לשמש גם כדי לזהות אם משהו נמצא לפני או מאחורי המכשיר, כך שלא תתקלו בו בטעות כשאתם מושיטים יד אליו. לדוגמה, אם אתה מחזיק אייפד ורוצה להשתמש בו כמכונת קריוקי על ידי הנחתו על מעמד או שולחן, אתה יכול להשתמש בחיישן הטיה כדי לדעת אם מישהו נתקל בו מבלי להסתכל עליו ישירות.

תאוצה

יש הרבה יותר שימושים מאשר רק זיהוי תנועה והתמצאות; הם יכולים לשמש גם כדי לזהות מהירות וכיוון! הם משמשים בדרך כלל בסמארטפונים כדי לעקוב אחר המהירות שבה אתה נע (ולכן כמה קלוריות שרפת). מידע זה יכול להיות שימושי עבור אפליקציות כושר מכיוון שהם מאפשרים למשתמשים לדעת כמה קלוריות הם שרפו במהלך האימונים.

סוגי חיישני הטיה

בעולם חיישני ההטיה קיימים סוגים רבים של חיישנים. לכל סוג מאפיינים ויישומים ייחודיים משלו. להלן רשימה של הסוגים הנפוצים ביותר של חיישני הטיה:

חיישן הטיית מטוטלת מוצקה

חיישן הטיית מטוטלת מוצקה

חיישן הטיית מטוטלת מוצקה

סוג זה של חיישן הטיה משתמש במטוטלת מוצקה. זהו מכשיר קטן וקל משקל המורכב מדיסק או משקולת המחוברת לקפיץ. הקפיץ שוכן בתוך נדן, המאפשר למשקל לנוע בחופשיות למעלה ולמטה.

הליבה של חיישן זה מורכבת ממסה כבדה, המושעה על ידי חוט. המטוטלת מחוברת ללוח מעגלים אלקטרוני, המכיל חיישנים ומעגלים לעיבוד אותות. לחיישנים אלו יש רגישות גבוהה, אך הם אינם מדויקים במיוחד.

החיישן מחובר לאובייקט שאותו הוא ינטר. כאשר החפץ נוטה, המשקולת מתקרבת מעט אל הנדן או מתרחקת ממנה, וגורמת לשינוי בקיבול. שינוי זה בקיבול מזוהה על ידי מעגל אלקטרוני ומתפרש כשינוי נטייה.

חיישן הטיית מטוטלת נוזלית

חיישן הטיית מטוטלת נוזלית

חיישן הטיית מטוטלת נוזלית

מבוסס על העיקרון שזווית פני השטח של נוזל תלויה בכוח הכבידה הפועל עליו. כאשר אין כוח, כמו למשל כאשר החיישן במנוחה, פני הנוזל יהיו אופקיים. אם כוח כבידה פועל עליו, למשל כאשר הוא מוטה, אז פני השטח שלו ישתפלו כלפי מטה.

חיישן הטיית המטוטלת הנוזלית מודד זווית זו באמצעות שני מגנטים קטנים. המגנט הראשון מחובר לציר ותלוי על חוט או חוט. המגנט השני מחובר לנקודה קבועה בחלל ותלוי על מיתר או חוט אחר. כאשר אין כוח הפועל על החיישן, שני המגנטים תלויים ישר מטה מהמיתרים שלהם. עם זאת, אם תטה את החיישן ותפעיל כוח כלפי מעלה (כגון על ידי דחיפה כלפי מטה על החלק העליון שלו), אז אחד מהמגנטים יעלה גבוה יותר מהשני בגלל משקלו או המסה הגדולים יותר (משקל עצם חלקי המסה שלו) ).

חיישן הטיית מטוטלת גז

חיישן הטיית מטוטלת גז

חיישן הטיית מטוטלת גז

סוג של חיישן הטיה המשתמש בעקרון הציפה כדי למדוד את הזווית בה הטיית החיישן.

חיישן הטיית מטוטלת הגז מורכב מתא ובתוכו בוכנה ניתנת להזזה. החדר מלא בהליום או בגז קל יותר מהאוויר, כגון חנקן. לבוכנה מוצמד משקל גדול יותר ממשקל הגז בתוך החדר. ככל שהזווית משתנה, כך משתנים כמות כוח הציפה הפועל על הבוכנה והמשקל. זה גורם להם לנוע למעלה או למטה ביחס אחד לשני.

כאשר עצם מסתובב סביב צירו ונע למצב משופע, הוא חווה כוח כלפי מעלה הפועל מנוגד לכיוון התנועה שלו וכוח מנוגד כלפי מטה שפועל על מרכז הכובד שלו. הכוח הזה כלפי מעלה ומטה מתאזן כאשר עצם נמצא בשיווי משקל, כך שהוא נשאר במקומו במנוחה. עם זאת, כאשר משהו עובר מנטייה אחת לאחרת, יפעל עליו כוח לא מאוזן. זה גורם לו ליפול עד שהוא מגיע שוב לשיווי משקל באיזו זווית נטייה חדשה שבה כל הכוחות מאוזנים שוב.

מפרט מפתח בעת בחירת חיישני ההטיה שלך

קיים מגוון רחב של חיישני הטיה. סוג היישום, כמות הכוח הדרושה להטיית החיישן וטווח האותות הם חלק מהגורמים העיקריים שיש לקחת בחשבון בעת ​​בחירת חיישן הטיה.

יש לקחת בחשבון את מפרטי המפתח הבאים בעת בחירת חיישן הטיה:

טווח מיתוג

טווח מיתוג

טווח מיתוג

בעת בחירת חיישני ההטיה שלך, זה הדבר הראשון שחשוב לקחת בחשבון. זה הערך המקסימלי שחיישן יכול למדוד. תרצה לזכור זאת כאשר אתה מתכנן את המערכת שלך וקובע איזה סוג של חיישני הטיה אתה צריך למטרות שונות.

טווח המיתוג של חיישן הטיה מתייחס לזווית המקסימלית שבה הוא יכול לזהות שינוי בהטיה.

ככל שטווח המיתוג גבוה יותר, כך המרחק בין שתי נקודות שיפעיל שינוי בהטיה גדול יותר. אם אתה צריך שהחיישן שלך יוכל לחוש בשינויים קטנים מאוד בהטיה, ייתכן שתרצה לשקול לבחור בחיישן עם טווח מיתוג גבוה.

דיוק מיתוג

דיוק המיתוג של החיישן שלך קובע עד כמה הוא יכול לזהות את זווית המכשיר. לכן עד כמה הוא יכול לספק מידע לגבי האם משהו נוטה או לא.

דיוק מיתוג גבוה חשוב ליישומים שבהם רוצים לדעת בדיוק כמה המכשיר הוטה ולאיזה כיוון הוא הוטה. לדוגמה, אם אתה משתמש בחיישן הטיה כדי לזהות אם מישהו משתמש בטלפון שלו בזמן נהיגה, אז אתה צריך רמת דיוק גבוהה. אתה יכול לדעת אם הם מחזיקים את הטלפון שלהם בזווית או שהוא פשוט יושב על משטח שטוח בחיקם.

תדירות סינון

תדירות סינון

תדירות סינון

תדירות הסינון של חיישן קובעת את רוחב הפס שבו הוא יכול לזהות תנועה. ככל שתדר הסינון נמוך יותר, כך רוחב הפס רחב יותר ויהיה רגיש יותר לתנועות מהירות. בדרך כלל, תדר סינון גבוה יותר אומר שהחיישן יהיה פחות רגיש לשינויים איטיים בתאוצה, אך רגיש יותר לשינויים מהירים בתאוצה.

יש לבחור את תדירות הסינון בהתאם לסוג התנועה שברצונך לזהות. אם אתה מנסה לחוש תנועות עדינות מאוד, אז בחר א בתדירות גבוהה לְסַנֵן. אם ברצונך לחוש תנועות גדולות או תנועות המתרחשות לאורך זמן ממושך, בחר מסנן בתדר נמוך.

מספר צירים

מספר צירים

מספר צירים

הדבר הראשון שיש לקחת בחשבון בעת ​​בחירת חיישן הטיה הוא מספר הצירים שהוא מסוגל לזהות. ככל שהוא יכול לזהות יותר צירים, כך תגדל הגמישות שלך בהצבתו סביב העצמים שאתה מנטרת.

מספר הצירים הזמינים בחיישן הטיה חשוב מכיוון שהוא קובע כמה צירים אתה יכול למדוד. לדוגמה, אם יש לך חיישן הטיה דו-צירי, תוכל למדוד תנועה רק בשני כיוונים. אם אתה רוצה למדוד סיבוב סביב ציר, אז אתה צריך חיישן הטיה בן שלושה צירים.

מספר הצירים משפיע גם על דיוק המדידות שלך. ככל שיש יותר צירים, כך המדידות שלך יהיו מדויקות יותר.

עלות

עלות

עלות

בעת בחירת חיישן הטיה, העלות היא שיקול מרכזי. חיישני הטיה משתנים במחיר בהתאם לתכונות שלהם ולכמה שאתה צריך. כדאי גם לשקול אם אתה צריך לקנות את חיישן ההטיה בכמויות גדולות או אם אתה יכול להרשות לעצמך להחזיק רק אחד או שניים בהישג יד בכל עת.

חוֹמֶר

החומר של חיישני ההטיה שלך הוא שיקול חשוב. החומר ישפיע על העמידות והאמינות של החיישנים. חשוב לוודא שאתה מקבל מוצר איכותי שיחזיק מעמד לאורך זמן. חומרים מסוימים נפוצים יותר מאחרים, אבל זה לא אומר שהם טובים יותר.

כיצד לבדוק חיישן הטיה

ראשית, הכנס את המולטימטר שלך למצב בדיקת המשכיות. לאחר מכן גע עם הבדיקות בשני המוליכים בחיישן ההטיה. אם יש חיבור, המולטימטר אמור לצפצף. אם זה לא מצפצף, אז אין קשר בין הלידים וכדאי לבדוק שהחיבורים שלך תקינים.

 

סיכום

חקרנו מגוון חיישני הטיה שונים, השימושים והסוגים שלהם בפרויקטים שונים, ואת היתרונות והחסרונות של כל אחד מהם. אנו מקווים שהמדריך הזה היה שימושי. הזכרנו גם מספר גורמים שיש לקחת בחשבון בעת ​​בחירת חיישן ההטיה הטוב ביותר עבור היישום שלך. כשאתה מכיר אותם, חיישני הטיה הם כלי גמיש להפליא שיהיה חכם לשקול אותו עבור כל יישום נתון.

עדכן העדפות קובצי Cookie
גלול למעלה