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(tǒng)的一部分，共享主控制系統(tǒng)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(tǒng)，旨在“感知"環(huán)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(chǎn)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(chǎn)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(jīng)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(jiān)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(huán)境的變化并對另一個系統(tǒng)上的某些輸出做出反應。 傳感器將物理現(xiàn)象轉換為模擬電壓（或有時是數(shù)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(tǒng)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(xiàn)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(chǎn)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(xiàn)象是另一個因素； 常見的轉換現(xiàn)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(shù)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(xù)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(shù)字傳感器處理離散或數(shù)字數(shù)據(jù)，無論是轉換還是傳輸。

這里重要的是要注意傳感器和執(zhí)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(zhí)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(jié)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(shù)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(shù)字傳感器產(chǎn)生具有離散數(shù)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(tǒng)。 傳感器實現(xiàn)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(xiàn)，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(fā)射器和紅外檢測器彼此面對，因此當物體經(jīng)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(fā)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(fā)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(yè)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(fā)送和接收超聲波脈沖，從而轉發(fā)有關物體接近度的信息。 這些傳感器用于各種行業(yè)，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(chǎn)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(yè)場所配備煙霧探測器已成為辦公室和工業(yè)場所的標準做法，這些探測器可以在檢測到煙霧時發(fā)出警報。 氣體傳感器廣泛應用于實驗室、大型廚房和工業(yè)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(huán)境光水平超出或低于規(guī)定水平時，它們會進行監(jiān)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(shù)光學傳感器都會產(chǎn)生電輸出。

8. 顏色傳感器

圖像處理、顏色識別、工業(yè)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(fā)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(jiān)測系統(tǒng)，還共享有關濕度和溫度的數(shù)據(jù)； 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(yī)療、汽車、暖通空調和制造行業(yè)； 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(shù)現(xiàn)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(tǒng)的重要組成部分，此類傳感器會向您的安全系統(tǒng)發(fā)送警報，如果是較新的系統(tǒng)，甚至會直接向手機發(fā)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(xiàn)代傾斜傳感器包含滾球。 它們用于農業(yè)、制造業(yè)、建筑業(yè)和飛機工業(yè)。