一文解析無處不在的傳感器
發布時間:2019-03-21 責任編輯:wenwei
【導讀】在我們生活的這個現代和神奇的時代,我們被各種傳感器所包圍。考慮到後期模型汽車中的許多傳感器:發動機艙有曲軸和凸輪軸角度傳感器,座椅有壓力傳感器(以確定是否有孩子)或者一個成年人占用座椅)和安全帶傳感器,當然還有救生碰撞傳感器用於在發生碰撞時給安全氣囊充氣。據估計,目前的模型車每輛車有60到100個傳感器,而更新(更智能)的車將有近200個傳感器。
有沒有想過你的智能手機如何知道何時旋轉它的屏幕 - 從橫向到縱向 - qujueyutadefangxiang?nikeyiganxiejiasudujidemoshu。zhexiexiangtongdejiasudujikeyirangninzaishoujishangwanyouxixuyaoyidongshoujibenshen。suiranjiasudujishishijidezhonglichuanganqi,dancilijihetuoluoyidoukeyitongguoxiaochujiasudujishujudexianxingjiasudulaifahuizuoyong。
PIR
PIR或被動紅外探測器通常用於入侵報警係統。PIR類似於熱傳感器。這些紅外傳感器/探測器是運動傳感器安全燈內部的秘密調料,當有人靠近時會照亮車道。紅外線在我們眼睛的光探測能力之外(參見下麵的圖1)。

圖1.可見光和紅外光譜。圖片由 加州大學伯克利分校的Digital Earth Watch提供
PIR是熱電裝置 - 即,它們在加熱或冷卻時可以產生電壓 - 通過感測周圍物體發出的輻射熱(也稱為紅外線)的變化來檢測運動。
PIR傳感器通常包括視場和/或線性距離規格,並且大多數都帶有塑料透鏡。下麵的圖2是PIR傳感器的示例。

圖2. PIR傳感器。圖片來自Parallax Inc的555-28027數據表。
加速度計
如前所述,加速度計位於智能手機(和平板電腦)內部,這使得加速度計成本低廉,並且隨著智能手機的超大規模生產而變得容易獲得。
許多加速度計設備使用MEMS(微機電係統)zuoweiganyingjiasudeguanjianjishu。yifabandaotidejiasudujicaiyongzhuanyougongyi,yunxuxuanfudeguijiegouzaiganyingjiasududefangxiangshangziyouyidong。genjuyifabandaotideshuofa,“當(dang)傳(chuan)感(gan)器(qi)加(jia)速(su)時(shi),檢(jian)測(ce)質(zhi)量(liang)從(cong)其(qi)標(biao)稱(cheng)位(wei)置(zhi)移(yi)位(wei),導(dao)致(zhi)電(dian)容(rong)半(ban)橋(qiao)不(bu)平(ping)衡(heng)。這(zhe)種(zhong)不(bu)平(ping)衡(heng)是(shi)通(tong)過(guo)電(dian)荷(he)積(ji)分(fen)來(lai)測(ce)量(liang)的(de),以(yi)響(xiang)應(ying)施(shi)加(jia)在(zai)電(dian)容(rong)器(qi)上(shang)的(de)電(dian)壓(ya)脈(mai)衝(chong)” (LIS2DH數據表,第18頁)。見圖3。

圖3. STMicroelectronics MEMS 3軸加速度計。圖片取自 LIS2DH數據表。
傾斜傳感器
傾斜傳感器與加速度計有些相似,但設計複雜得多。傾斜傳感器,也稱為運動檢測器或傾斜開關,就像它聽起來一樣:它是一個檢測傾斜的傳感器,特別是從地平線傾斜。有多種傾斜傳感設計類型,但常見的一種稱為滾球傳感器開關(見圖4)。滾球傳感器開關借助於滾球工作,當滾動球傾斜到臨界點時,滾動球與兩個或更多個導電銷接觸或斷開。
傾斜傳感器的規格通常包括傳感器角度,以度為單位給出。
雖然今天不常用,但如果你看起來足夠堅硬,仍然可以找到原始類型的傾斜開關 - 水銀傾斜開關。如果您發現符合RoHS標準的傾斜開關,請放心,它不含汞。

圖4.滾球傳感器開關。圖片取自C&K的 數據表(部件號:RB-220-07 R)。
振動傳感器
有you許xu多duo不bu同tong的de方fang法fa和he傳chuan感gan器qi用yong於yu測ce量liang和he檢jian測ce振zhen動dong。一yi種zhong這zhe樣yang的de傳chuan感gan器qi是shi上shang述shu加jia速su度du計ji。許xu多duo數shu字zi加jia速su度du計ji具ju有you用yong戶hu可ke選xuan擇ze的de靈ling敏min度du設she置zhi,允yun許xu設she備bei檢jian測ce從cong非fei常chang大da到dao非fei常chang小xiao的de加jia速su度du。
壓電傳感器(見圖5)是shi振zhen動dong傳chuan感gan技ji術shu的de理li想xiang選xuan擇ze。壓ya電dian傳chuan感gan器qi使shi用yong壓ya電dian效xiao應ying通tong過guo將jiang物wu理li變bian化hua轉zhuan換huan為wei電dian氣qi變bian化hua來lai測ce量liang加jia速su度du,應ying變bian或huo力li的de變bian化hua。除chu了le檢jian測ce振zhen動dong之zhi外wai,這zhe些xie相xiang同tong類lei型xing的de傳chuan感gan器qi還hai用yong於yu檢jian測ce機ji械xie衝chong擊ji。

圖5.壓電振動傳感器。圖片由SparkFun提供
旋轉傳感器
也許最簡單的旋轉傳感器是使用電位計作為分壓器,其中電壓與旋轉角度成比例。
tongchangyongyuceliangxuanzhuanweizhidezhengjiaobianmaqimeizhuantigongtedingshuliangdedengjiangemaichong。zhengjiaobianmaqishiyizhongzengliangbianmaqi。zengliangbianmaqitongguoshengchengyudianjizhoudexuanzhuanchengbilideerjinzhimaichongliulaitigongxiangduiweizhifankui(並且還可以提供速度和方向)。正交編碼器具有兩個彼此異相90度的通道。見圖6。

圖6.正交編碼器的二進製脈衝。圖片由EmbeddedRelated.com提供
其他旋轉傳感器包括基於霍爾效應的旋轉傳感器IC和旋轉位置傳感器。
力傳感器
有許多類型的力傳感器可供選擇,其中兩種是應變儀和稱重傳感器。
chengzhongchuanganqijiangshiyongyingbianyiceliangdecailiaodebianxingzhuanhuanweidianxinhao。yizhongleixingdechengzhongchuanganqishiyongwanquliang。womenjiasheyingbianjianzhuangzailiangshang。danglishijiadaoliangshangshi,liangkaishilveweiwanqu,daozhiyingbianyiwanqu,daozhiqidianshuchuxinhaodebianhua。youguanchengzhongchuanganqideshili,qingcanjiantu7。

圖7.稱重傳感器描述。圖片改編自 Tekscan
壓力傳感器
有許多不同類型的壓力傳感器和用於製造壓力傳感器的技術。
壓力傳感器的類型:
● 絕對壓力傳感器:該傳感器測量相對於完美真空的壓力。
● 表壓傳感器:這種壓力傳感器測量相對於大氣壓的壓力。
● 密封壓力傳感器:該傳感器測量相對於其他已知和固定壓力的壓力。
● 差壓傳感器:該壓力傳感器測量兩個壓力之間的差異。傳感器同時“看到”兩個壓力中的每一個。見下麵的圖8。

圖8.差壓傳感器。注意這兩個端口。圖片由Modern Device提供
壓力傳感器中使用的技術:
● 壓阻式應變計技術用於檢測施加壓力的力或張力。
● 電容式壓力傳感器使用隔膜和壓力腔來產生可變電容器。
● 壓電傳感器使用壓電效應來測量由施加的壓力產生的應變。
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