Senzor

Senzor je počeštěné slovo z angličtiny (sensor). Česky čidlo nebo snímač. Senzor je technické zařízení, které měří určitou fyzikální veličinu a převádí ji na signál, který se přenáší a dále využívá v měřicích a řídicích systémech.

Hlavními parametry senzorů jsou citlivost, práh citlivosti, dynamický rozsah, reprodukovatelnost (podle odchylky na naměřených hodnotách jedné veličiny) a chyby senzoru (aditivní, multiplikativní).

Výstupní hodnota senzoru se udává rozdílem napětí nebo proudu od "nuly".

Měřící systém Vernier

Měřicí systém Vernier je zpravidla složen ze senzoru či více senzorů (výrobce jich nabízí okolo 70) a převodníku (rozhraní, dataloggeru, ...) – např. LabQuest 2, LabQuest Mini nebo Go!Link.

Výroba senzorů

K výrobě senzorů je potřebné znát zapojení konektorů. Firma Vernier používá 6pinové British Telecom - „Right Hand" nebo „Left Hand". Zapojení jejich pinů je popsáno na http://www.vernier.com/probes/specs/pinout.html.

Voltmetr VP-BTA – jednoduchý voltmetr s rozsahem ±10 V

Nejjednodušším senzorem k výrobě je voltmetr VP-BTA. K jeho výrobě jsou potřeba: 6pinový konektor British Telecom Analog (BTA) Connector - Right Hand, 6žilový plochý vodič, rezistor 33 kΩ a dvě krokosvorky.

Vše zapojíme podle obr. 3. a následujícího postupu:

a) Na pin 1 připájíme vodič s červenou krokosvorkou (+).

b) Chceme-li automatické detekování senzoru, napájíme mezi pin 4 a pin 2 přesný rezistor 33 kΩ (AutoIDENT).

c) Na konec spojení pinu 2 s rezistorem připájíme druhý vodič s černou krokosvorkou (-).

d) Pin 3, 5 a 6 zaizolujeme – nebudou používané.

Měření napětí je uskutečňováno mezi pinem 2 (zem) a pinem 1 (+). Rozsah senzoru je ±10 V. Senzor je automaticky detekován a není potřeba žádných úprav v programu LoggerPro.

Poznámka k pájení: Každé vodivé spojení je potřeba pečlivě zatavit do teplem „smršťovací bužírky".

Ohmmetr

Stejně jednoduchým senzorem k výrobě je ohmmetr. K jeho výrobě jsou potřeba: 6pinový konektor British Telecom Analog (BTA) Connector - Right Hand, 6žilový plochý vodič, rezistor 3,3 kΩ a dvě krokosvorky.

Vše zapojíme podle obr. 4. a následujícího postupu:

a) Spojíme pin 3 (Vres) a pin 6. Na konec tohoto spojení připájíme vodič s krokosvorkou.

b) Chceme-li automatické detekování senzoru, napájíme mezi pin 4 a pin 2 přesný rezistor 3,3 kΩ (AutoIDENT).

c) Na konec spojení pinu 2 s rezistorem připájíme druhý vodič s krokosvorkou.

d) Pin 1 a 5 zaizolujeme - nebudou používané.

e) Měření odporu rezistoru je uskutečňováno mezi pinem 2 (zem) a spojením pinu 3 a pinu 6. Rozsah senzoru je od 1 kΩ do 100 kΩ.

f) Do programu LoggerPro je potřeba přidat nový senzor:

g) Stáhněte si soubor http://www.vernier.com/til/files/1210/sensormap_section.txt.

h) Ve složce  najděte soubor sensormap.xml.

i) Vytvořte si jeho kopii

j) Otevřete sensormap.xml v poznámkovém bloku a nakopírujte do něj kód ze souboru senzormap_section.txt.

k) Spusťte program Logger Pro s LabQuestem; odporový senzor by se mněl automaticky načíst.

Teslametr ± 140 mT

Firma Vernier nabízí senzor MG-BTA s rozsahy ±0,3 mT a ±6,4 mT. Pro měření magnetické indukce Země nebo pro měření magnetické indukce cívky bez jádra, jsou tyto rozsahy postačující. Pokud chceme měřit magnetickou indukci magnetů nebo cívky s jádrem, potřebujeme teslametr s větším rozsahem. Ten lze poměrně snadno vyrobit.

K jeho výrobě jsou potřeba: plošný spoj (obr. 5), 6pinový konektor British Telecom Analog (BTA) Connector - Right Hand, 4žilový plochý vodič, rezistory 33 kΩ a 1,5 kΩ, nízkopříkonová zelená LEDka, Hallova sonda A1302EUA-T (http://www.gme.cz/, https://www.distrelec.cz/).

Vše zapojíme podle obr. 6 a následujícího postupu:

Na plošný spoj napájíme oba rezistory, LEDku, Hallovu sondu a 4žilový vodič;

Senzor je automaticky detekován jako senzor VP-BTA (rezistor 33 kΩ). Tzn. při připojení se „chová" jako voltmetr. Aby se „choval" (měřil) jako teslametr je potřeba v programu Logger Pro nebo LabQuestu provést dva kroky:

1) Vynulovat senzor;

2) Definovat novou fyzikální veličinu – v menu Data → Nový dopočítávaný sloupec zadat Název: Magnetická indukce; Značka: B; Jednotka: mT; Výraz: 57 *"napětí".

Poznámka k pájení: Celý teslametr a každé vodivé spojení je potřeba pečlivě zatavit do teplem „smršťovací bužírky".

Tento teslametr si budou moci vyrobit účastníci konference Heuréky 5.-7. 10. 2012 v Náchodě.

Závěr

Použití těchto senzorů můžete nalézt v pracovních listech na stránkách www.fyzweb.cz nebo na stránkách našeho projektu http://www.gcajkol.cz/web-projekty/03-fyzika-na-scene.html .

Podobným postupem lze vyrobit teploměr, mikrofon atd. Pokud by někdo nezvládal tento postup, můžete mě požádat o pomoc: pvaclav@centrum.cz.

Autorem článku je Václav Pazdera