我们生活在一个充满传感器的世界。你可以找到不同类型的传感器在家里、办公室、汽车等工作,可以让我们的生活更加轻松打开灯通过检测我们的存在,调节室温,检测烟雾或火焰,让我们美味的咖啡,打开车库门,只要我们的车是靠近门口和许多其他任务。
所有这些和许多其他自动化任务都因为传感器而成为可能。的细节之前,什么是传感器,有哪些不同类型的传感器和应用程序的这些不同类型的传感器,我们首先要看一看一个自动化系统的一个简单的例子,这是可能的,因为传感器(和许多其他组件)。
传感器的实时应用
我们这里讨论的例子是飞机上的自动驾驶系统。几乎所有的民用和军用飞机都有自动飞行控制系统,有时也称为自动驾驶仪。
一个自动飞行控制系统由多个传感器组成,用于各种任务,如速度控制、高度监测、位置跟踪、门状态、障碍物检测、燃油水平、机动等。计算机从所有这些传感器获取数据,并通过与预先设计的值进行比较来进行处理。
然后,计算机向发动机、襟翼、舵、马达等不同部件提供控制信号,以帮助飞机平稳飞行。传感器、计算机和机械的结合使飞机在自动驾驶模式下运行成为可能。
所有的参数,例如传感器(向计算机提供输入),计算机(系统的大脑)和机械(系统的输出,如引擎和马达)在构建一个成功的自动化系统中是同等重要的。
这是一个极其简化的飞行控制系统。事实上,有数百个独立的控制系统,它们执行独特的任务,以确保安全顺利的旅程。
但在本教程中,我们将集中讨论系统的传感器部分,并研究与传感器相关的不同概念(如类型、特征、分类等)。
什么是传感器?
关于传感器是什么有许多定义,但我想把传感器定义为一个输入设备,它提供一个输出(信号)关于一个特定的物理量(输入)。
传感器定义中的术语“输入设备”意味着它是为主控制系统(如处理器或微控制器)提供输入的更大系统的一部分。
传感器的另一个独特定义是:它是一种将信号从一个能量域转换为电域的设备。如果我们考虑一个例子,就可以更好地理解Sensor的定义。
传感器最简单的例子是LDR或光相关电阻。它是一种器件,其电阻随所受光的强度而变化。当照射在一个LDR上的光线比较多时,它的电阻就变得非常小,而当光线比较小时,嗯,LDR的电阻就变得非常高。
我们可以将这个LDR连接到一个分压器(以及其他电阻)中,并检查LDR上的电压降。这个电压可以根据落在LDR上的光量进行校准。因此,光传感器。
现在我们已经了解了传感器是什么,我们将进一步对传感器进行分类。
传感器的分类
不同的作者和专家对传感器进行了几种分类。有些很简单,有些很复杂。以下传感器分类可能已经被该学科的专家使用,但这是一个非常简单的传感器分类。
在传感器的第一类分类中,它们分为主动和被动。主动传感器是那些需要外部激励信号或电源信号。
另一方面,被动传感器不需要任何外部电源信号,直接产生输出响应。
另一种分类是基于传感器中使用的检测手段。检测手段有电、生物、化学、放射性等。
下一个分类是基于转换现象,即输入和输出。常见的转换现象有光电转换、热电转换、电化学转换、电磁转换、热电转换等。
传感器的最终分类是模拟和数字传感器。模拟传感器产生模拟输出,即一个相对于被测量的连续输出信号(通常是电压,但有时是电阻等其他量)。
与模拟传感器相比,数字传感器处理离散或数字数据。用于转换和传输的数字传感器中的数据本质上是数字的。
不同类型的传感器
下面是在各种应用中常用的不同类型的传感器的列表。这些传感器用于测量温度、电阻、电容、传导、传热等物理性能。
- 温度传感器
- 近距离传感器
- 加速度计
- 红外传感器(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
- 触摸感应器
- 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
- 触摸感应器
- 应变和重量传感器
我们将简要介绍上述几种传感器。关于传感器的更多信息将在随后添加。使用上述传感器的项目列表在页面的最后给出。
温度传感器
最常见和最流行的传感器之一是温度传感器。温度传感器,顾名思义,感觉温度,即,它测量温度的变化。
有不同类型的温度传感器,如温度传感器芯片(如LM35, DS18B20),热敏电阻,热电偶,RTD(电阻温度器件)等。
温度传感器可以是模拟或数字。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是一种典型的模拟温度传感器。
来到数字温度传感器,输出是一个离散的数字值(通常是一些数字数据经过模拟值转换成数字值)。DS18B20是一种简单的数字温度传感器。
温度传感器广泛应用于电脑、手机、汽车、空调系统、工业等领域。
一个简单的项目使用LM35(摄氏温度传感器)在这个项目中实现:温度控制系统。
近距离传感器
近距离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,如光学(如红外或激光),声音(超声波),磁性(霍尔效应),电容等。
接近传感器的一些应用是移动电话,汽车(停车传感器),工业(对象对齐),地面接近飞机等。
本项目实现了倒车泊车中的近距离传感器:倒车停车传感器电路。
红外传感器(IR传感器)
红外传感器或红外传感器是基于光的传感器,用于各种应用,如接近和目标检测。几乎所有的移动电话都使用红外传感器作为接近传感器。
有两种类型的红外或红外传感器:透射型和反射型。在透射式红外传感器中,红外发射器(通常是一个红外LED)和红外探测器(通常是一个光电二极管)是相对放置的,因此当一个物体在它们之间通过时,传感器检测物体。
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,发射器和探测器对着目标彼此相邻地定位。当物体来到传感器前面时,来自红外发射器的红外光从该物体反射出来,被红外接收器检测到,因此传感器检测到该物体。
红外传感器的应用领域包括手机、机器人、工业装配、汽车等。
一个小项目,红外传感器被用来打开路灯:使用红外传感器的路灯。
超声波传感器
超声波传感器是一种非接触式设备,可以用来测量距离和速度的一个物体。超声波传感器的工作原理是基于频率大于人类可听到范围的声波的特性。
利用声波的飞行时间,超声波传感器可以测量物体的距离(类似声纳)。声波的多普勒频移特性被用来测量物体的速度。
基于Arduino的测距仪是一个使用超声波传感器的简单项目:便携式超声波测距仪。
光传感器
有时也称为光传感器,光传感器是一种重要的传感器。目前可用的一种简单的光传感器是光相关电阻或LDR。LDR的特性是其电阻与环境光强成反比,即当光强增加时,其电阻减小,反之亦然。
利用LDR是一个电路,可以校准其电阻的变化来测量光的强度。在复杂的电子系统设计中,还有另外两种常用的光传感器(或光传感器)。它们是光电二极管和光电晶体管。这些都是模拟传感器。
还有数字光传感器,如BH1750, TSL2561等,可以计算光强度并提供数字等效值。
看看这个简单的光探测器采用LDR项目。
烟雾和气体传感器
其中一个非常有用的传感器在安全相关的应用是烟雾和气体传感器。几乎所有的办公室和行业都配备了几个烟雾探测器,可以探测(由于火灾)任何烟雾并发出警报。
气体传感器在实验室、大型厨房和工业中更为常见。他们可以检测不同的气体,如液化石油气、丙烷、丁烷、甲烷(CH4)等。
如今,作为一种安全措施,大多数家庭还安装了烟雾传感器(通常可以探测到烟雾和气体)。
MQ系列传感器是一组廉价的传感器,用于检测CO、CO2、CH4、酒精、丙烷、丁烷、液化石油气等。您可以使用这些传感器来构建自己的烟雾传感器应用程序。
看看这个感烟探测器报警电路不使用Arduino。
酒精传感器
顾名思义,酒精传感器可以检测酒精。通常,酒精传感器被用于呼气测醉器中,用来确定一个人是否喝醉了。执法人员使用酒精测试器来抓获酒后驾车的罪犯。
简单的教程如何制作酒精测试器回路?
触摸感应器
我们并没有太重视触摸传感器,但它们却成为了我们生活中不可或缺的一部分。不管你知不知道,所有的触屏设备(手机、平板电脑、笔记本电脑等)都有触摸传感器。触摸传感器的另一个常见应用是我们笔记本上的触控板。
触摸传感器,顾名思义,是用来检测手指或触控笔的触摸。通常触摸式传感器分为电阻式和电容式。几乎所有的现代触摸传感器都是电容式的,因为它们更准确,有更好的信噪比。
如果你想用Touch Sensor构建一个应用程序,那么有一些低成本的模块可用,并且使用这些触摸传感器,你可以构建使用arduino触摸调光开关电路。
颜色传感器
颜色传感器是一种有用的设备,在建筑颜色传感应用领域的图像处理,颜色识别,工业目标跟踪等。TCS3200是一款简单的颜色传感器,可以检测任何颜色,并输出与被检测颜色的波长成比例的方波。
如果您对构建颜色传感器应用程序感兴趣,请检查这个基于Arduino的颜色检测器项目。
湿度传感器
如果你看到天气监测系统,它们通常会提供温度和湿度数据。因此,测量湿度是一个重要的任务在许多应用和湿度传感器帮助我们实现这一目标。
通常所有的湿度传感器都测量相对湿度(空气中的含水量与最大含水量的比值)。由于相对湿度依赖于空气的温度,几乎所有的湿度传感器都可以测量温度。
湿度传感器分为电容型、电阻型和导热型。DHT11和DHT22是DIY社区中常用的两个湿度传感器(前者为电阻型,后者为电容型)。
使用以下代码签出本教程Dht11湿度传感器arduino。
倾斜传感器
通常用于检测倾斜或方向,倾斜传感器是最简单和廉价的传感器。以前,倾斜传感器由水星组成(因此有时被称为水星开关),但大多数现代倾斜传感器包含一个滚轴球。
一个简单的Arduino标题开关使用倾斜传感器在这里实现如何用arduino制作一个倾斜传感器?
在本文中,我们了解了什么是传感器,传感器的分类是什么,传感器的不同类型以及它们的实际应用。在以后的文章中,我将介绍更多的传感器及其应用。
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