常见传感器的应用

在工业控制领域，传感器的地位可以说是举足轻重，如果没有传感器技术的发展，控制精度则无法往更先进的方向发展。常见的光电、压力、温度、湿度、速度等等传感器在工业控制和民用领域得到了广泛应用。我们想更深层次学习自动控制技术，传感器知识是我们这类从业人员永远无法避开的技术领域。

传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律（数学函数法则）转换成可用信号的器件或装置，具有微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化等特点。能够将被测的非电量（如温度、压力、位移等）按一定规律转换成与之对应的易于精确处理的电量或电参量输出。

传感器一般由敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源四部分组成。敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量有确定关系的物理量信号，转换元件将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号，变换电路负责对转换元件输出的电信号进行放大调制，辅助电源则为转换元件和变换电路提供所需的电能。通常我们容易将传感器和一些只具备单一功能的形成开关、压力开关、双金属片开关这类只具备简单开闭功能的开关混淆。

要了解传感器的应用，通常说的NPN型、PNP型是什么样子的概念一定要求搞清楚。通常NPN型传感器，输出信号为负，PNP型传感器，输出信号为正，有的四线制的传感器，只是将输出信号分为了常开和常闭两种信号。

常见温度传感器大致可分为三大类型，热电阻、热电偶和半导体型RTD由高纯度导电金属（如铂、铜或镍）绕成线圈制成。使恒定电流通过温度传感器，可以获得随温度线性增加的输出电压。工作温度范围在 -200 至 +600 ℃ 之间。热电偶通常由焊接或压接在一起的不同金属（例如铜和康铜）的两个接头组成。其中一个称为冷端，保持在特定温度，而另一个是测量端，称为热端。温度范围，从低于 -200 ℃ 到远高于 2000 ℃ 。基于半导体的温度传感器与双集成电路 (IC) 一起工作，包含两个具有温度敏感电压和电流特性的类似二极管，以有效测量温度变化。温度范围（-70 °C 至 150 °C）且响应慢，使用的场景相对较低。

常用压力传感器的类型也大致分为：压电、压阻、电容式三大类型。压电式压力传感器主要基于压电效应（Piezoelectric effect），利用电气元件和其他机械把待测的压力转换成为电量，再进行相关测量工作的测量精密仪器，常用于压力变送器和压力传感器。压阻压力传感器主要基于压阻效应（Piezoresistive effect）。压阻效应是用来描述材料在受到机械式应力下所产生的电阻变化。不同于上述压电效应，压阻效应只产生阻抗变化，并不会产生电荷 。电容式压力传感器是一种利用电容作为敏感元件，将被测压力转换成电容值改变的压力传感器。这种压力传感器一般采用金属薄膜作为电容器的一个电极，当薄膜感受压力而变形时，薄膜与固定电极之间形成的电容量变化，通过测量电路即可输出与电压成一定关系的电信号。

常用光电传感器也大致分为：透过型、回归反射型、反射型、限定反射型这个几大类。透过型是通过检测物体遮挡对置的发射器和接收器之间的光轴来进行检测。回归反射型通过检测物体遮挡传感器发射后由反光板返回的光来进行检测。反射型是将光照射到检测物体上，并接收来自检测物体的反射光后进行检测。限定反射型采用以发射器和接收器为角度的结构，仅检测各自光轴交叉的受限区域。背景影响小、应差距离短、可检测较小的凹凸。

总的来说，传感器的形式多样，功能强大，应用的场景也非常的广。我们只有在实际工作中不断摸索、总结，才能正确使用传感器的方法，实现我们的控制目的。掌握传感器的工作原理也便于我们在维修工作中准确判断各类故障产生的原因，从而找到正确的处置办法。

不同类型的传感器及其应用。

我们生活在一个传感器的世界。您可以在我们的家庭、办公室、汽车等地找到不同类型的传感器，通过检测我们的存在来打开灯光，调节室温，检测烟雾或火灾，为我们制作美味的咖啡，当我们的汽车靠近车库门时自动打开门等等，从而使我们的生活变得更加便利。所有这些以及许多其他自动化任务都是由传感器实现的。

举例，自动飞行控制系统包括多个传感器，用于执行各种任务，如速度控制、高度监测、位置跟踪、门状态、障碍物检测、燃料水平、机动等等。一台计算机从所有这些传感器获取数据，并通过与预设计的值进行比较来处理这些数据。然后，计算机向不同的部件提供控制信号，如发动机、襟翼、方向舵、电机等，以确保飞行平稳。传感器、计算机和机械的组合使得飞机可以在自动驾驶模式下运行。

传感器的定义

一个定义传感器为一种输入设备，它根据特定的物理量（输入）提供输出（信号）。

在这个定义中，“输入设备”意味着它是一个更大系统的一部分，为主要控制系统（如处理器或微控制器）提供输入。

另一个独特的传感器定义如下：它是一种将来自一个能量领域的信号转换为电能领域的设备。如果我们考虑一个例子，就可以更好地理解传感器的定义。

几个常见的分类

主动传感器是那些需要外部激励信号或电源信号的传感器。

激光测距仪是一种主动传感器，它使用激光束发射器发送激光脉冲，然后测量激光脉冲从传感器发送到目标并返回的时间。这个过程需要外部电源来提供能量以生成和发射激光脉冲，同时传感器还需要电源来运行内部电子元件以测量时间并计算距离。

被动传感器是无需外部激励信号或电源信号即可工作的传感器。一个常见的例子是光敏电阻器（Light Dependent Resistor，简称LDR）。

光敏电阻器是一种被动传感器，它的电阻随环境光的强度而变化，而不需要外部电源或激励信号。当光线强时，光敏电阻器的电阻降低；当光线弱时，电阻增加。这种变化可以用来检测光的强度，并且通常用于光敏感应用，例如自动照明系统、光控制开关、相机测光等。

2.基于传感器所使用的检测方法

一些检测方法包括电学、生物学、化学、放射性等等。

3.基于转换现象，即输入和输出之间的关系 。

一些常见的转换现象包括光电、热电、电化学、电磁、热光等等。

4.模拟传感器和数字传感器

模拟传感器产生模拟输出，即与所测量的物理量相关的连续输出信号（通常是电压，但有时也可能是其他量，如电阻等）。与模拟传感器相比，数字传感器使用离散或数字数据。数字传感器中用于转换和传输的数据是数字的性质。

简单罗列一下

温度传感器

接近传感器

加速度计

红外传感器

压力传感器

光传感器

超声波传感器

烟雾、气体和酒精传感器

触摸传感器

颜色传感器

湿度传感器

位置传感器

磁传感器（霍尔效应传感器）

麦克风（声音传感器）

倾斜传感器

流量和液位传感器

PIR传感器接触传感器

应力和重量传感器

温度传感器

温度传感器是最常见和最受欢迎的传感器之一。正如其名称所示，温度传感器用于感知温度，即测量温度的变化。

温度传感器有不同类型，包括温度传感器集成电路（如LM35、DS18B20）、热敏电阻、热电偶、RTD（电阻式温度装置）等等。

温度传感器可以是模拟的或数字的。在模拟温度传感器中，温度的变化对应于其物理性质的变化，如电阻或电压。LM35是一个经典的模拟温度传感器。

接近传感器

接近传感器是一种非接触式传感器，用于检测物体的存在。接近传感器可以使用不同的技术来实现，如光学（如红外或激光）、声音（超声波）、磁性（霍尔效应）、电容等等。

倒车停车传感器电路

红外传感器

红外线传感器是基于光的传感器，用于各种应用，如接近和物体检测。几乎所有的移动手机都使用红外传感器作为接近传感器。有两种类型的红外传感器：透射型和反射型。在透射型红外传感器中，红外发射器（通常是红外LED）和红外探测器（通常是光电二极管）被放置面对面，当物体穿过它们之间时，传感器会检测到物体。

另一种类型的红外传感器是反射型红外传感器。在这种情况下，发射器和探测器相邻地放置，面向物体。当物体出现在传感器前时，红外发射器发出的红外光被物体反射，并由红外接收器检测，从而传感器检测到物体。

超声波传感器

超声波传感器是一种非接触式设备，可以用于测量物体的距离和速度。超声波传感器基于声波的特性工作，其频率大于人类可听范围的声音频率。使用声波的飞行时间，超声波传感器可以测量物体的距离（类似于声纳）。声波的多普勒频移特性用于测量物体的速度。

光传感器

有时也称为光敏传感器，是重要的传感器之一。今天可用的一种简单的光传感器是光敏电阻器（LDR）。LDR的特性是其电阻与环境光的强度成反比，即当光强度增加时，其电阻减小，反之亦然。

通过在电路中使用LDR，我们可以校准其电阻的变化以测量光的强度。还有另外两种光传感器（或光敏传感器）经常在复杂的电子系统设计中使用，它们分别是光电二极管和光电晶体管。所有这些都是模拟传感器。

还有数字光传感器，如BH1750、TSL2561等，可以计算光的强度并提供数字等效值。

烟雾和气体传感器

在与安全相关的应用中，烟雾和气体传感器是非常有用的传感器之一。几乎所有的办公室和工业都配备了多个烟雾探测器，它们可以检测到任何烟雾（由火灾引起）并发出警报。

酒精传感器

酒精传感器被用于呼吸测试仪器中，以确定一个人是否酒驾。执法人员使用呼吸测试仪器来抓捕酒后驾驶的违法行为。

触摸传感器

触摸传感器，顾名思义，可以检测手指或触控笔的触摸。通常，触摸传感器被分为电阻式和电容式两种类型。几乎所有现代触摸传感器都是电容式的，因为它们更精确，并且具有更好的信噪比。

色彩传感器

色彩传感器在图像处理、颜色识别、工业物体跟踪等领域构建色彩感知应用中非常有用。TCS3200是一个简单的色彩传感器，它可以检测任何颜色并输出与检测到的颜色波长成比例的方波。

温湿度传感器

如果您查看气象监测系统，它们通常会提供温度和湿度数据。因此，在许多应用中测量湿度是一项重要任务，湿度传感器帮助我们实现了这一目标。通常，所有湿度传感器都测量相对湿度（空气中水含量与空气最大潜力持有水的比值）。由于相对湿度依赖于空气的温度，几乎所有湿度传感器也可以测量温度。

倾斜传感器模块

经常用于检测倾斜或方向，倾斜传感器是其中最简单和价格最实惠的传感器之一。以前，倾斜传感器是由汞制成的（因此有时被称为汞开关），但现代大多数倾斜传感器使用了滚珠机制。

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