Ангалоговые датчики

Аналоговые датчики являются самым простым и дешевым вариантом в случае нобходимости проведения каких-то замеров. Они проводят измерение нужной нам величины (температуры, тока, напряжения и т.д.) и формируют на выходе сигнал пропорциональный измеряемой величине. Чаще всего это будет изменение напряжения. Например нулевому значению измеряемой величины будет соответсвовать напряжение 0 В, а верхний предел измерения будет соответсвовать максимальному допустимому напряжению (для простейших DIY систем - 5В или 3.3В)

Благодаря простоте аналоговые датички будут самыми дешевыми в изготовлении. При этом обычно отсутсвует задержка измерения - изменение измеряемого параметра практически мгновенно транслируется на выход датчика. Немаловажна также простота подключения - достаточно трех линий - питание, ноль и вывод аналогового сигнала. Причем аналоговый сигнал даже не обязательно преобразуется в цифровой - можно его использовать в электронной схеме непосредственно для переключения реле и как управляющий сигнал других компонентов (транзисторов, тиристоров и т.д.) Фактически на раннем этапе развития электроники вся система могла работать на аналоговых сигналах, без необходимости использования микропроцессоров.

В то-же время аналоговые датчики обладают намного меньшей гибкостью применения. Диапазон измеряемой величины должен быть точно известен, а датчик откалиброван для кажого отдельного случая. Ведь провод которым подключается датчик сам по себе вносит погрешность - из за собственного сопротивления или внешних наводок. Фактически два одинаковых датчика могут выводить различный результат в зависимости от условий подключения, длины проводов и других факторов. Частично эту проблему можно решить экранированием сигнальных проводов и калибровкой каждого датчика, но это дополнительные сложности которых хотелось бы избежать.

В случае если мы хотим использовать сигнал с аналогового датчика в цивровой сисетме то потребуется аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) Он будет преобразовывать аналоговый сигнал в цифровой, понятный микропроцессору. Некоторые микропроцессоры (например Arduino) имеют встроенные АЦП. Некоторые (Raspberry Pi, Orange Pi и т.д.) потребуют использовать отдельный АЦП. Причем диапазон и точность измерения будет зависеть не только от самого датчика, но и от параметров АЦП. Если АЦП например 10-битное (расчитаное на распознавание 1024 уровня сигнала) то даже при применении самого точного датчика мы не сможем получить точность лучше, чем 1/1000 от измеряемой величины.

Другим ограничением применения аналоговых датчиков служит количество входов, к которым их можно подключить. Микроконтроллеры обычно имеют ограниченное количество аналоговых входов (например для стандартного Arduino это 6 входов, Arduino Mega - 16 входов). Этого достаточно для несложных систем с использованием нескольких датчиков. Если же мы имеем множество точек измерения, то понадобится использовать промежуточный АЦП с соответсвующим количеством входов.

Таким образом освоение подключения аналоговых датчиков оявляется очень желательным при освоении схемотехники, создания электронных схем. Для проектов с применением микроконтроллеров применение аналоговых датчиков имеет определенные ограничения и используется для несложных проектов.