3.4.3Piezoelektrické senzory
Sú založené na piezoelektrickom jave. Pôsobením mechanických deformácií dochádza u niektorých druhov kryštálov k vzniku elektrického náboja. Tento dej je reciproký, priložením striedavého elektrického poľa sa kryštál mechanicky rozkmitá. Tieto vlastnosti vykazuje napr. kremeň, titaničitan bárnatý a olovnatý, niektoré makromolekulové látky a iné. V praxi sa najčastejšie využívajú vlastnosti SiO2 a BaTiO3.

Piezoelektrické snímače sa používajú predovšetkým pre meranie dynamických tlakov od frekvencie 3 až 5 Hz. Ich výhodou sú miniatúrne rozmery, jednoduchosť a umožňujú merať v širšom meracom rozsahu, napr. do 100 kHz. Používajú sa najmä k meraniu tlaku, tlakovej sily, zrýchlenia, výchylky a mechanického napätia.

3.4.4Kapacitné senzory
Základom je dvoj- alebo niekoľkoelektródový systém, ktorého parametre sa menia v dôsledku pôsobenia meranej neelektrickej veličiny. Pre meranie tlaku sa využíva kapacitný snímač, v ktorom dochádza k zmene vzdialenosti medzi elektródami. Jedna elektróda kondenzátoru je pevná a druhá je tvorená membránou. Je zrejmé, že zmeny kapacity a tým aj citlivosť budú najväčšie pri malých vzdialenostiach elektród.

3.4.5Optoelektronické vláknové senzory (OVS)

3.4.6Senzory momentu sily
Meranie momentu sily sa využíva väčšinou v súvislosti s prenosom mechanickej energie a pri určovaní výkonov strojov. Pre meranie momentu sily (krútiaceho momentu) sa využívajú deformačné členy, najčastejšie hriadeľ s kruhovým prierezom. Tento člen namáhame momentom sily. Deformáciu hriadeľa meriame pomocou tenzometra alebo snímačom výchylky. Moment sily je vektorová fyzikálna veličina a je rovný vektorovému súčinu vzdialenosti d od osy otáčania a pôsobiacej sily F.

Veľkosť momentu sily sa určí zo vzťahu M=F*d*sina, kde a je uhol, ktorý zviera sila F s vzdialenosťou d od osy otáčania. Vektor momentu sily leží v osy otáčania, M= F*d. orientácia sa určí pravidlom pravej ruky. Jednotkou momentu sily je newtonmeter (N.m)= moment sily 1 N.

Základné princípy senzorov momentu sily sú mechanické, optické a elektrické. Ako merací deformačný člen senzoru sa využívajú deformácie hriadeľa a zmeny magnetických vlastností hriadeľa. Senzor môže obsahovať merací hriadeľ alebo sa pripája k hriadeľu meraného stroja. Pre meranie sa využívajú nepriame princípy ( moment sily môžeme určiť z nameraných hodnôt poháňaného elektromotoru- prúdu, napätia a rýchlosti otáčnia) a priame (odporové, magnetoelastické, indukčnostné a kapacitné).

Senzor pracujúci na odporovom princípe využíva tenzometre, ktoré je časté a vhodné pre dynamické merania.

Mechatronický prístup
Senzory sa priamo integrujú do mechanických konštrukcií. Mechatronická konštrukcia senzoru hmotnosti nemusí byť náročnejšia ako konštrukcia klasického senzoru a jeho elektrických kompenzačných obvodov. Inštalácia senzoru s mechatronickým prístupom má tieto výhody:
-minimálne, prípadne žiadne nároky na stavebný priestor
-minimálne, prípadne žiadne nároky na konštrukčné zmeny okolia
-odpadávajú upevňovacie elementy potrebné pre klasický senzor
-zameniteľnosť mechatronického senzoru je spravidla rýchlejšia a za nižšie náklady ako u klasického senzoru
-priaznivé predpoklady pre dynamické meranie

3.5Senzory zrýchlenia
Akcelerometre sú vhodné nielen pre meranie odstredivých a zotrvačných síl, ale i pre určovanie pozície telesa, jeho naklonenie alebo vibrácie. Uplatnenie je v automobilovom priemysle. Merajú mechanické zrýchlenie, resp. silu vzniknutú zmenou rýchlosti pohybujúceho sa predmetu, prípadne statické zrýchlenie, resp. silu vzniknutú pôsobením gravitácie. Statické zrýchlenie je neustále prítomné a je teda nutné pri meraní dynamického zrýchlenia ho vo výsledkoch odstrániť filtráciou. Použitie: senzory pre airbagy, zariadenia pre riadenie jazdnej stability vozidla, meranie vibrácií náklonu akcelerácie odstredivej sily a zrýchlenia. Každý mechanický pohyb, ktorý sa dá fyzikálne vztiahnuť ku gravitácii sa dá týmito senzormi odmerať s dostatočne veľkou presnosťou a vysokou rýchlosťou odozvy na zmeny.

3.5.1Kapacitný akcelerometer MEMS
Vďaka patentovej technológii MEMS je celá mechanická štruktúra senzoru umiestnená spolu s vyhodnocovacími obvodmi na jednom monolitickom integrovanom obvode. Princíp merania je založený na zmene kapacity vnútorného pomerného integrovaného kondenzátora vplyvom pôsobiacej sily vzniknutej zrýchlením puzdra senzoru. Štruktúra obsahuje polykryštalické mikromechanické čidlo a technológiu BiMOS vytvorené integrované obvody pre spracovanie signálu zo senzoru. Štruktúra umožňuje merať kladné, záporné, statické a dynamické zrýchlenie. Pre aplikácie využívajúce statické zrýchlenie(gravitáciu), napr. meranie náklonu, môžeme použiť dvojosý akcelerometer ADXL202 s rozsahom +-2g. ak potrebujeme merať v droch osiach, potrebujeme triaxálny akcelerometer.

3.5.2Rotačný akcelerometer
Jeho použitie oproti akcelerometru s inkrementálnym čidlom je výhodnejšie vzhľadom k tomu, že nespracovávame množstvo neužitočných dát. Pri ustálených stavoch rotačného akcelerometra je jeho signál nulový. Len pri zmene rýchlosti, tj. vznik prechodového stavu, sa na jeho výstupe objaví signál.

3.5.3Elektrodynamický akcelerometer
Elektrodynamický senzor využíva Faradajov indukčný zákon. V magnetickom poli s indukciou B sa pohybuje vodič (cievka) dĺžky l a s rýchlosťou v. Na vývodoch sa indukuje elektrické napätie u = B. l.v, kde
-B je magnetická indukcia
-L je dĺžka vodiča cievky
-V je rýchlosť kmitania
Medzi pólovými nástavcami permanentného magnetu je vzduchová medzera v tvare medzikružia. Tu sa v poli permanentného magnetu, ktorý tvorí hmotnosť senzoru, pohybuje meracia cievka. V cievke sa pri kmitaní prenášanom z meraného objektu na puzdro senzoru indukuje elektrické napätie.

3.6Senzory prietoku
Senzory používané k meraniu prietoku a pretečeného množstva tekutín sa dajú rozdeliť podľa použitej meracej metódy, použitého fyzikálneho princípu, druhu meranej tekutiny atd. Základné meracie metódy: objemová a rýchlostná.
Objemová metóda je založená na definícii prietoku Qv, popr. Qm ako objemového množstva V, popr. Hmotnostného množstva m tekutiny pretečeného za jednotku času, teda Qv=V/t, popr. Qm=m/t, popr. Qm=Qv .p, kde p je hustota meranej tekutiny.

Objemové prietokomery (pracujúce objemovou metódou) sa používajú predovšetkým pri presných meraniach a v prevádzkach pri bilančných meraných kvapalín i plynov.

Rýchlostná metóda vychádza z definície prietoku ako súčinu strednej rýchlosti w prúdenia a prietokového prierezu S, teda Qv=w.S, popr. Qm=Sw . p.
-rýchlostné prietokomery

3.6.1 Objemové senzory
Zaujímavé sú spojito pracujúce senzory, ktorých odmerné nádoby sa samočinne striedavo plnia a vyprázdňujú. Pretože potrebnú energiu dodáva samotná prúdiaca tekutina, vzniká tu trvalá tlaková strata. Objemové (dávkovacie) prietokomery majú veľmi často impulzný výstup, čo je ich veľkou výhodou. Všetky ich konštrukcie sú veľmi náročné na presnosť výroby mechanických častí. Podľa konštrukcie sú prietokomery zvonové, bubnové a piestové.

3.6.2 Rýchlostné senzory
Rýchlostné prietokomery sú v prevádzkach najpoužívanejšie. Používajú sa prietokomery:
-plaváčikové – s kužeľovitou trubicou a rotujúcim plavákom alebo s valcovitou trubicou s kužeľovitým trnom a dutým plavákom, trubica musí byť orientovaná len zvisle.
-Turbínové- pre kvapaliny, snímanie otáčok lopatkového rotoru bezdotykovo, napr. indukčne
-Lopatkové a šrúbové- pre kvapaliny (vodomery) snímajú sa otáčky rotoru s lopatkami, a to dotykové (mechanické prevody) alebo bezdotykové (Hallove čidlá, indukčné čidlá a pod )
-Vírivé, vírové a fluidikové- predovšetkým pre pary a plyny. Vírové prietokomery sú jednoduché, s veľkou presnosťou, meracím rozpätím, veľmi malou trvalou tlakovou stratou, dlhodobou stabilitou a dlhou dobou života a frekvenčným alebo prúdovým výstupom.
-Indukčné- len pre elektricky vodivé kvapaliny, vrátane tekutých kovov. Neobsahujú pohyblivé časti, môžu pracovať v ľubovoľnej polohe a merajú pri oboch smeroch prúdenia.
-Ultrazvukové- dotykové a bezdotykové, hlavne pre kvapaliny vo veľkých potrubiach. Využíva sa unášanie ultrazvukového signálu prúdiacou tekutinou, zmena rýchlosti šírenia tohto signálu tekutinou (pre relatívne čisté tekutiny ), popr. Odraz signálu od prekážky v prúde tekutiny (napr. vzduchových bublín alebo nečistôt- Dopplerov jav).
-Prierezové (škrtiace orgány)- normovaná clona, dýza, Venturiho dýza, Venturiho trubica, štvrťkruhová dýza, dvojitá clona a pre znečistené tekutiny a kaly segmentová clona
-Rýchlostné sondy- Pitotova a Prandtlova trubica na meranie okamžitej rýchlosti prúdenia a výpočtu strednej rýchlosti
-Hmotnostné ( Coriolisove)- pre kvapaliny, pary i plyny
-Tepelné- kalorimetrické, pre plyny

Novou generáciou kalorimetrických senzorov prietoku plynu je senzor, kde čidlo spolu s vyhodnocovacím obvodom, vyrobené technológiou CMOS, je umiestnené na jediný kremíkový čip. Súčasťou senzoru CMOSens je doplnkové čidlo teploty umožňujúce presne kompenzovať jej vplyv, a prídavné inteligentné obvody pre zlepšenie funkcie a zaistenie vnútornej diagnostiky prístroja. V kremíkovom čipe je leptaním vytvorená membrána, pasivovaná sklenenou vrstvou. V jej strede sa nachádza topný prvok a súmerne k nemu, vzdialené len zlomky milimetrov po a proti smeru prúdenia plynu, sú umiestnené 2 čidlá teploty.

Pre aplikácie, kde len chceme vedieť ak napr. plniaca kvapalina prúdi , stačí použiť dvojstavové senzory prietoku. U týchto senzorov len nastavíme prahovú hodnotu prietoku. Typickou oblasťou nasadenia je stráženie chladiacej kvapaliny pre nástroje, ochrana čerpadiel pred chodom bez dopravovaného média a pod.