什么是傳感器？

什么是傳感器？

傳感器是一種輸入設備，它以信號形式共享特定物理量（也稱為輸入）的輸出。 換句話說，它是一種將信號從一個能量域轉換到電域的裝置。 因此，傳感器是更大系統的一部分，共享主控制系統的輸入。

從廣義上講，傳感器不僅可以是一個設備，還可以是一個模塊、機器或子系統，旨在“感知”環境中的事件或變化，并將這些信息傳遞給其他電子設備，通常是計算機處理器。 這意味著傳感器始終與其他電子產品一起使用。 它們用于測量溫度、壓力、電阻、電容、傳導、傳熱等物理特性的許多日常物體。

當今的技術進步為使用 MEMS 技術生產更多微觀傳感器（如微傳感器）鋪平了道路。 這些微型傳感器通常測量速度更快且更靈敏。 由于當今世界對快速、經濟且可靠的信息的需求不斷增長，一次性傳感器（成本較低且易于使用，非常適合短期監控）如今非常受歡迎。

傳感器如何工作？

如前所述，傳感器用于檢測其環境的變化并對另一個系統上的某些輸出做出反應。 傳感器將物理現象轉換為模擬電壓（或有時是數字信號），可以測量該模擬電壓并將其轉換為可讀顯示或傳遞給另一個系統進行讀取或進一步處理。

讓我們看幾個傳感器的例子。 以麥克風為例。 它是一種將聲能轉換為可以放大、傳輸、記錄和再現的電信號的傳感器。 即使是常見的水銀溫度計也是一種傳感器。 它用于測量溫度，在封閉管中裝有有色水銀。 該傳感器依賴于汞對溫度變化的一致和線性反應。

傳感器的分類

傳感器可以分為幾類。 雖然有些分類很簡單，但其他分類則不然。 讓我們看看簡單的。

首先，有主動和被動傳感器。 需要外部激勵信號或功率信號的傳感器稱為有源傳感器，而不需要任何外部功率信號并直接產生輸出響應的傳感器稱為無源傳感器。

另一種分類取決于傳感器中使用的檢測手段； 例如，傳感器可以使用以下任何一種檢測手段進行檢測：電、生物、化學和放射性等。

轉換現象是另一個因素； 常見的轉換現象包括光電、熱電、電化學、電磁和熱光。

傳感器也可以分為模擬和數字類別。 模擬傳感器生成與被測量量有關的模擬輸出或連續輸出信號（通常是電壓，但有時也有其他量，例如電阻）。 另一方面，數字傳感器處理離散或數字數據，無論是轉換還是傳輸。

這里重要的是要注意傳感器和執行器之間的差異。 兩者通常是互補的，傳感器將物理屬性轉換為電信號，而執行器則相反，將電信號轉換為物理動作。

不同類型的傳感器和傳感器應用

在本節中，我們將了解各種類型的傳感器及其用途。

1.溫度傳感器

在最常見和流行的傳感器中，溫度傳感器可以檢測溫度變化 - 這可能是空氣溫度、液體溫度或固體物質的溫度。 溫度傳感器有不同類型； 想想熱敏電阻、熱電偶、溫度探頭和電阻溫度設備 (RTD)。 溫度傳感器可以是模擬的或數字的。 前者，可以從其物理性質（電阻或電壓）的變化看出溫度的變化。 與此同時，數字傳感器產生具有離散數字值的輸出。 使用溫度傳感器的電器包括電腦、手機、汽車、加熱器甚至空調系統。 傳感器實現自動化； 例如，如果加熱器中的水達到過熱溫度點，它會自動關閉。

2. 接近傳感器

接近傳感器是一種非接觸式傳感器，可以識別物體的存在。 它們是位置傳感器的一種形式，用于檢測物體是否以及何時在傳感器的一定距離內移動。 它們使用不同的技術來實現，例如光學（紅外或激光）、聲音（超聲波）、磁性、電容等。

3.紅外傳感器（IR傳感器）

紅外傳感器也稱為 IR 傳感器，是用于接近和檢測的光傳感器。 例如，它們在所有手機中用作接近傳感器。 紅外傳感器有透射式和反射式兩種。 在透射式紅外傳感器中，紅外發射器和紅外檢測器彼此面對，因此當物體經過它們之間時，傳感器可以檢測到該物體。 對于反射式紅外傳感器，發射器和檢測器彼此相鄰，面向物體，當物體位于傳感器前面時，來自紅外發射器的紅外光從物體反射并被紅外檢測器檢測到。 接收器從而幫助傳感器感知物體。 紅外傳感器應用于手機、機器人、工業裝配、汽車等。

4.超聲波傳感器

另一種非接觸式傳感器是超聲波傳感器，用于計算物體的距離和速度。 超聲波傳感器使用換能器發送和接收超聲波脈沖，從而轉發有關物體接近度的信息。 這些傳感器用于各種行業，用于機器人傳感、液位控制、檢測人員存在、檢測螺紋或電線斷裂等。

5. 光傳感器

光傳感器是將光能轉換成電信號輸出的無源器件。 它們也被稱為光傳感器或光電器件，因為它們將光能（光子）轉換為電子信號（電子）。 它們用于消費電子產品（例如智能手機和平板電腦的自動屏幕亮度）、汽車和安全應用。

6.煙霧和氣體傳感器

安全相關應用中常用的是煙霧和氣體傳感器。 如今，辦公室和工業場所配備煙霧探測器已成為辦公室和工業場所的標準做法，這些探測器可以在檢測到煙霧時發出警報。 氣體傳感器廣泛應用于實驗室、大型廚房和工業中，用于檢測不同的氣體，如液化石油氣、丙烷、丁烷、甲烷等。如今，煙霧傳感器也安裝在家庭中作為安全措施。 許多這些傳感器實際上是壓力傳感器，這些傳感器測量氣體或液體的壓力。

7. 光學傳感器

光學傳感器是檢測光強度的傳感器。 當環境光水平超出或低于規定水平時，它們會進行監視，或者它們甚至可以是用于檢測單光子的高靈敏度設備。 大多數光學傳感器都會產生電輸出。

8. 顏色傳感器

圖像處理、顏色識別、工業對象跟蹤領域的顏色傳感應用均使用顏色傳感器。 TCS3200 就是一個例子； 一個簡單的顏色傳感器，它可以檢測任何顏色并發送與檢測到的顏色的波長成比例的方波作為輸出。

9. 濕度傳感器

顧名思義，濕度傳感器檢測濕度。 這些傳感器用于天氣監測系統，還共享有關濕度和溫度的數據； 這是因為相對濕度（空氣中的水含量與空氣最大持水潛力的比率）取決于空氣溫度。 濕度傳感器應用于氣象、醫療、汽車、暖通空調和制造行業； 這些傳感器可以是電容式、電阻式或導熱式。

10. 觸摸傳感器

所有觸摸屏設備（例如手機、平板電腦、筆記本電腦）都配有觸摸傳感器。 筆記本電腦中的觸控板也是一種常見的應用。 這些傳感器可以檢測手指或手寫筆的觸摸； 可分為電阻式和電容式； 大多數現代觸摸傳感器屬于后一類，因為它們更準確并且具有更好的信噪比。

11.運動傳感器

運動傳感器也稱為運動探測器，可檢測附近的人或物體。 作為安全系統的重要組成部分，此類傳感器會向您的安全系統發送警報，如果是較新的系統，甚至會直接向手機發送警報。

12. 傾斜傳感器

傾斜傳感器通常是廉價的傳感器，用于檢測傾斜或方向。 早些時候，它們是用汞制成的（因此得名水銀開關），但現代傾斜傳感器包含滾球。 它們用于農業、制造業、建筑業和飛機工業。