【導(dǎo)讀】在我們生活的這個(gè)現(xiàn)代和神奇的時(shí)代，我們被各種傳感器所包圍?？紤]到后期模型汽車中的許多傳感器：發(fā)動(dòng)機(jī)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(gè)成年人占用座椅）和安全帶傳感器，當(dāng)然還有救生碰撞傳感器用于在發(fā)生碰撞時(shí)給安全氣囊充氣。據(jù)估計(jì)，目前的模型車每輛車有60到100個(gè)傳感器，而更新（更智能）的車將有近200個(gè)傳感器。
有沒(méi)有想過(guò)你的智能手機(jī)如何知道何時(shí)旋轉(zhuǎn)它的屏幕 - 從橫向到縱向 - 取決于它的方向？你可以感謝加速度計(jì)的魔術(shù)。這些相同的加速度計(jì)可以讓您在手機(jī)上玩游戲需要移動(dòng)手機(jī)本身。雖然加速度計(jì)是實(shí)際的重力傳感器，但磁力計(jì)和陀螺儀都可以通過(guò)消除加速度計(jì)數(shù)據(jù)的線性加速度來(lái)發(fā)揮作用。
PIR
PIR或被動(dòng)紅外探測(cè)器通常用于入侵報(bào)警系統(tǒng)。PIR類似于熱傳感器。這些紅外傳感器/探測(cè)器是運(yùn)動(dòng)傳感器安全燈內(nèi)部的秘密調(diào)料，當(dāng)有人靠近時(shí)會(huì)照亮車道。紅外線在我們眼睛的光探測(cè)能力之外（參見(jiàn)下面的圖1）。
圖1.可見(jiàn)光和紅外光譜。圖片由 加州大學(xué)伯克利分校的Digital Earth Watch提供
PIR是熱電裝置 - 即，它們?cè)诩訜峄蚶鋮s時(shí)可以產(chǎn)生電壓 - 通過(guò)感測(cè)周圍物體發(fā)出的輻射熱（也稱為紅外線）的變化來(lái)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)。
PIR傳感器通常包括視場(chǎng)和/或線性距離規(guī)格，并且大多數(shù)都帶有塑料透鏡。下面的圖2是PIR傳感器的示例。
圖2. PIR傳感器。圖片來(lái)自Parallax Inc的555-28027數(shù)據(jù)表。
加速度計(jì)
如前所述，加速度計(jì)位于智能手機(jī)（和平板電腦）內(nèi)部，這使得加速度計(jì)成本低廉，并且隨著智能手機(jī)的超大規(guī)模生產(chǎn)而變得容易獲得。
許多加速度計(jì)設(shè)備使用MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）作為感應(yīng)加速的關(guān)鍵技術(shù)。意法半導(dǎo)體的加速度計(jì)采用專有工藝，允許懸浮的硅結(jié)構(gòu)在感應(yīng)加速度的方向上自由移動(dòng)。根據(jù)意法半導(dǎo)體的說(shuō)法，“當(dāng)傳感器加速時(shí)，檢測(cè)質(zhì)量從其標(biāo)稱位置移位，導(dǎo)致電容半橋不平衡。這種不平衡是通過(guò)電荷積分來(lái)測(cè)量的，以響應(yīng)施加在電容器上的電壓脈沖” （LIS2DH數(shù)據(jù)表，第18頁(yè)）。見(jiàn)圖3。
圖3. STMicroelectronics MEMS 3軸加速度計(jì)。圖片取自 LIS2DH數(shù)據(jù)表。
傾斜傳感器
傾斜傳感器與加速度計(jì)有些相似，但設(shè)計(jì)復(fù)雜得多。傾斜傳感器，也稱為運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器或傾斜開(kāi)關(guān)，就像它聽(tīng)起來(lái)一樣：它是一個(gè)檢測(cè)傾斜的傳感器，特別是從地平線傾斜。有多種傾斜傳感設(shè)計(jì)類型，但常見(jiàn)的一種稱為滾球傳感器開(kāi)關(guān)（見(jiàn)圖4）。滾球傳感器開(kāi)關(guān)借助于滾球工作，當(dāng)滾動(dòng)球傾斜到臨界點(diǎn)時(shí)，滾動(dòng)球與兩個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)電銷接觸或斷開(kāi)。
傾斜傳感器的規(guī)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(lái)足夠堅(jiān)硬，仍然可以找到原始類型的傾斜開(kāi)關(guān) - 水銀傾斜開(kāi)關(guān)。如果您發(fā)現(xiàn)符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)的傾斜開(kāi)關(guān)，請(qǐng)放心，它不含汞。
圖4.滾球傳感器開(kāi)關(guān)。圖片取自C＆K的 數(shù)據(jù)表（部件號(hào)：RB-220-07 R）。
振動(dòng)傳感器
有許多不同的方法和傳感器用于測(cè)量和檢測(cè)振動(dòng)。一種這樣的傳感器是上述加速度計(jì)。許多數(shù)字加速度計(jì)具有用戶可選擇的靈敏度設(shè)置，允許設(shè)備檢測(cè)從非常大到非常小的加速度。
壓電傳感器（見(jiàn)圖5）是振動(dòng)傳感技術(shù)的理想選擇。壓電傳感器使用壓電效應(yīng)通過(guò)將物理變化轉(zhuǎn)換為電氣變化來(lái)測(cè)量加速度，應(yīng)變或力的變化。除了檢測(cè)振動(dòng)之外，這些相同類型的傳感器還用于檢測(cè)機(jī)械沖擊。
圖5.壓電振動(dòng)傳感器。圖片由SparkFun提供
旋轉(zhuǎn)傳感器
也許最簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)傳感器是使用電位計(jì)作為分壓器，其中電壓與旋轉(zhuǎn)角度成比例。
通常用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)位置的正交編碼器每轉(zhuǎn)提供特定數(shù)量的等間隔脈沖。正交編碼器是一種增量編碼器。增量編碼器通過(guò)生成與電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)成比例的二進(jìn)制脈沖流來(lái)提供相對(duì)位置反饋（并且還可以提供速度和方向）。正交編碼器具有兩個(gè)彼此異相90度的通道。見(jiàn)圖6。
圖6.正交編碼器的二進(jìn)制脈沖。圖片由EmbeddedRelated.com提供
其他旋轉(zhuǎn)傳感器包括基于霍爾效應(yīng)的旋轉(zhuǎn)傳感器IC和旋轉(zhuǎn)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(yīng)變儀和稱重傳感器。
稱重傳感器將使用應(yīng)變儀測(cè)量的材料的變形轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。一種類型的稱重傳感器使用彎曲梁。我們假設(shè)應(yīng)變計(jì)安裝在梁上。當(dāng)力施加到梁上時(shí)，梁開(kāi)始略微彎曲，導(dǎo)致應(yīng)變儀彎曲，導(dǎo)致其電輸出信號(hào)的變化。有關(guān)稱重傳感器的示例，請(qǐng)參見(jiàn)圖7。
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于制造壓力傳感器的技術(shù)。
壓力傳感器的類型：
● 絕對(duì)壓力傳感器：該傳感器測(cè)量相對(duì)于完美真空的壓力。
● 表壓傳感器：這種壓力傳感器測(cè)量相對(duì)于大氣壓的壓力。
● 密封壓力傳感器：該傳感器測(cè)量相對(duì)于其他已知和固定壓力的壓力。
● 差壓傳感器：該壓力傳感器測(cè)量?jī)蓚€(gè)壓力之間的差異。傳感器同時(shí)“看到”兩個(gè)壓力中的每一個(gè)。見(jiàn)下面的圖8。
圖8.差壓傳感器。注意這兩個(gè)端口。圖片由Modern Device提供
壓力傳感器中使用的技術(shù)：
● 壓阻式應(yīng)變計(jì)技術(shù)用于檢測(cè)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(lái)產(chǎn)生可變電容器。
● 壓電傳感器使用壓電效應(yīng)來(lái)測(cè)量由施加的壓力產(chǎn)生的應(yīng)變。
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