Ангалогові датчики

Аналогові датчики є найпростішим і дешевим варіантом у разі необхідності проведення якихось вимірів. Вони проводять вимірювання потрібної нам величини (температури, струму, напруги і т.д.) і формують на виході пропорційний сигнал вимірюваній величині. Найчастіше це буде зміна напруги. Наприклад нульовому значенню вимірюваної величини відповідатиме напруга 0 В, а верхня межа вимірювання відповідатиме максимальному допустимому напрузі (для найпростіших DIY систем - 5В або 3.3В)

Завдяки простоті аналогові датички будуть найдешевшими у виготовленні. При цьому зазвичай немає затримки вимірювання - зміна вимірюваного параметра практично миттєво транслюється на вихід датчика. Важлива також простота підключення - досить трьох ліній - живлення, нуль та виведення аналогового сигналу. Причому аналоговий сигнал навіть не обов'язково перетворюється на цифровий - можна його використовувати в електронній схемі безпосередньо для перемикання реле і як сигнал інших компонентів, що управляє (транзисторів, тиристорів і т.д.) Фактично на ранньому етапі розвитку електроніки вся система могла працювати на аналогових сигналах, без потреби використання мікропроцесорів.

У той же час аналогові датчики мають набагато меншу гнучкість застосування. Діапазон вимірюваної величини повинен бути відомий, а датчик відкалібрований для кожного окремого випадку. Адже провід яким підключається датчик сам по собі вносить похибку - через власний опір або зовнішні наведення. Фактично, два однакові датчики можуть виводити різний результат залежно від умов підключення, довжини проводів та інших факторів. Частково цю проблему можна вирішити екрануванням сигнальних проводів та калібруванням кожного датчика, але це додаткові складності яких хотілося б уникнути.

Якщо ми хочемо використовувати сигнал з аналогового датчика в цивровой сисетме то буде потрібно аналогово-цифровий перетворювач (АЦП) Він буде перетворювати аналоговий сигнал на цифровий, зрозумілий мікропроцесору. Деякі мікропроцесори (наприклад, Arduino) мають вбудовані АЦП. Деякі (Raspberry Pi, Orange Pi тощо) вимагатимуть використання окремого АЦП. Причому діапазон та точність вимірювання залежатиме не тільки від самого датчика, а й від параметрів АЦП. Якщо АЦП наприклад 10-бітне (розраховане на розпізнавання 1024 рівня сигналу), то навіть при застосуванні найточнішого датчика ми не зможемо отримати точність краще, ніж 1/1000 від вимірюваної величини.

Іншим обмеженням застосування аналогових датчиків є кількість входів, до яких їх можна підключити. Мікроконтролери зазвичай мають обмежену кількість аналогових входів (наприклад, для стандартного Arduino це 6 входів, Arduino Mega - 16 входів). Цього достатньо для нескладних систем із використанням декількох датчиків. Якщо ми маємо безліч точок вимірювання, то знадобиться використовувати проміжний АЦП з кількістю входів.

Таким чином, освоєння підключення аналогових датчиків є дуже бажаним при освоєнні схемотехніки, створення електронних схем. Для проектів із застосуванням мікроконтролерів застосування аналогових датчиків має певні обмеження та використовується для нескладних проектів.