Подключение датчиков к микроконтроллеру

Датчики и микроконтроллеры

Датчик предназначен для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для дальнейшего преобразования, передачи, хранения, обработки. Дополнительно в датчике могут содержаться промежуточные измерительные преобразователи. Датчики нашли широкое применение в добыче и переработке полезных ископаемых, автомобилестроении, логистике, транспорте, строительстве, коммуникациях, здравоохранении и т.п. Датчики классифицируются по следующим признакам:

1. Вид входных величин. Согласно данному признаку датчики делятся на параметрические и генераторные.
2. Динамический характер сигналов преобразования. Согласно данному признаку датчики делятся на непрерывные и дискретные.
3. Вид измерительных сигналов. Согласно данному признаку датчики делятся на цифровые и аналоговые.
4. Среда передачи сигналов. Согласно данному признаку датчики делятся на проводные и беспроводные.
5. Количество входных величин. Согласно данному признаку датчики делятся на одномерные и многомерные.
6. Количество измерительных функций. Согласно данному признаку датчики делятся на одно- и многофункциональные.
7. Количество преобразований энергии и вещества. Согласно данному признаку датчики делятся на одно- и многоступенчатые.
8. Взаимодействие с источниками информации. Согласно данному признаку датчики делятся на контактные и датчики дистанционного действия.
9. Принцип действия. Согласно данному признаку датчики делятся на оптические, волоконно-оптические, индуктивные, емкостные и т. п.
10. Технология изготовления. Согласно данному признаку датчики делятся на интегральные и элементные.
11. Измеряемый параметр. Согласно данному признаку датчики делятся на датчики давления, расхода, концентрации, уровня, температуры, положения, перемещения, фотодатчики и т. д.

Типичный микроконтроллер состоит из процессора, периферийных устройств, оперативной памяти и/или постоянного запоминающего устройства. Значительному снижению размеров, потребления энергии и стоимости устройств на базе микроконтроллера способствует использование в нем мощного вычислительного устройства с большими возможностями, вместо набора устройств.

Подключение датчиков к микроконтроллеру (на примере автомобиля)

Современные системы управления имеют сходную структуру. Датчики преобразуют различную информацию о значениях контролируемых параметров в электрический сигнал (частота, фаза, ток и т. п.). Такие сигналы поступают в микроконтроллер и преобразуются в цифровой код. Затем программное обеспечение микроконтроллера на основании значений поступивших сигналов принимает решение, управляет объектом через исполнительные механизмы. Для систем управления автомобилем характерны следующие особенности:

1. Высокий уровень надежности, потому что автомобиль – объект повышенной опасности.
2. Тяжелые условия эксплуатации. Например, температура под капотом может достигать 120 градусов по Цельсию.
3. Автомобиль является продуктом массового производства, поэтому его комплектующие должны быть недорогими.

Для конфигурирования электронного блока управления автомобиля с микроконтроллером необходима информация о технических характеристиках конкретных датчиков, которую целесообразно получать от производителя. Предположим, что для системы управления двигателем автомобиля необходим датчик разрежения во впускном трубопроводе. Чтобы решить эту задачу можно использовать датчики абсолютного давления, например, фирмы Моторола и серии МРХ4100А или МРХА4100А. Данные датчики кремниевые, являются интегральными датчиками давления с компенсацией температуры, а также предварительной обработкой сигнала. Они предназначены для эксплуатации в системах диагностики и управления двигателем. На рисунках ниже показаны: структурная схема датчиков, внешний вид вариантов исполнения корпуса и пример подключения датчиков к микроконтроллеру.

Рисунок 1. Структурная схема датчиков. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 2. Датчик. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 3. Внешний вид корпуса датчика. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 4. Внешний вид корпуса датчика. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 5. Пример подключения. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ