【導讀】在我們生活的這個現代和神奇的時代，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：發動機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）或者一個成年人占用座椅）和安全帶傳感器，當然還有救生碰撞傳感器用于在發生碰撞時給安全氣囊充氣。據估計，目前的模型車每輛車有60到100個傳感器，而更新（更智能）的車將有近200個傳感器。
有沒有想過你的智能手機如何知道何時旋轉它的屏幕 - 從橫向到縱向 - 取決于它的方向？你可以感謝加速度計的魔術。這些相同的加速度計可以讓您在手機上玩游戲需要移動手機本身。雖然加速度計是實際的重力傳感器，但磁力計和陀螺儀都可以通過消除加速度計數據的線性加速度來發揮作用。
PIR
PIR或被動紅外探測器通常用于入侵報警系統。PIR類似于熱傳感器。這些紅外傳感器/探測器是運動傳感器安全燈內部的秘密調料，當有人靠近時會照亮車道。紅外線在我們眼睛的光探測能力之外（參見下面的圖1）。
圖1.可見光和紅外光譜。圖片由 加州大學伯克利分校的Digital Earth Watch提供
PIR是熱電裝置 - 即，它們在加熱或冷卻時可以產生電壓 - 通過感測周圍物體發出的輻射熱（也稱為紅外線）的變化來檢測運動。
PIR傳感器通常包括視場和/或線性距離規格，并且大多數都帶有塑料透鏡。下面的圖2是PIR傳感器的示例。
圖2. PIR傳感器。圖片來自Parallax Inc的555-28027數據表。
加速度計
如前所述，加速度計位于智能手機（和平板電腦）內部，這使得加速度計成本低廉，并且隨著智能手機的超大規模生產而變得容易獲得。
許多加速度計設備使用MEMS（微機電系統）作為感應加速的關鍵技術。意法半導體的加速度計采用專有工藝，允許懸浮的硅結構在感應加速度的方向上自由移動。根據意法半導體的說法，“當傳感器加速時，檢測質量從其標稱位置移位，導致電容半橋不平衡。這種不平衡是通過電荷積分來測量的，以響應施加在電容器上的電壓脈沖” （LIS2DH數據表，第18頁）。見圖3。
圖3. STMicroelectronics MEMS 3軸加速度計。圖片取自 LIS2DH數據表。
傾斜傳感器
傾斜傳感器與加速度計有些相似，但設計復雜得多。傾斜傳感器，也稱為運動檢測器或傾斜開關，就像它聽起來一樣：它是一個檢測傾斜的傳感器，特別是從地平線傾斜。有多種傾斜傳感設計類型，但常見的一種稱為滾球傳感器開關（見圖4）。滾球傳感器開關借助于滾球工作，當滾動球傾斜到臨界點時，滾動球與兩個或更多個導電銷接觸或斷開。
傾斜傳感器的規格通常包括傳感器角度，以度為單位給出。
雖然今天不常用，但如果你看起來足夠堅硬，仍然可以找到原始類型的傾斜開關 - 水銀傾斜開關。如果您發現符合RoHS標準的傾斜開關，請放心，它不含汞。
圖4.滾球傳感器開關。圖片取自C＆K的 數據表（部件號：RB-220-07 R）。
振動傳感器
有許多不同的方法和傳感器用于測量和檢測振動。一種這樣的傳感器是上述加速度計。許多數字加速度計具有用戶可選擇的靈敏度設置，允許設備檢測從非常大到非常小的加速度。
壓電傳感器（見圖5）是振動傳感技術的理想選擇。壓電傳感器使用壓電效應通過將物理變化轉換為電氣變化來測量加速度，應變或力的變化。除了檢測振動之外，這些相同類型的傳感器還用于檢測機械沖擊。
圖5.壓電振動傳感器。圖片由SparkFun提供
旋轉傳感器
也許最簡單的旋轉傳感器是使用電位計作為分壓器，其中電壓與旋轉角度成比例。
通常用于測量旋轉位置的正交編碼器每轉提供特定數量的等間隔脈沖。正交編碼器是一種增量編碼器。增量編碼器通過生成與電機軸的旋轉成比例的二進制脈沖流來提供相對位置反饋（并且還可以提供速度和方向）。正交編碼器具有兩個彼此異相90度的通道。見圖6。
圖6.正交編碼器的二進制脈沖。圖片由EmbeddedRelated.com提供
其他旋轉傳感器包括基于霍爾效應的旋轉傳感器IC和旋轉位置傳感器。
力傳感器
有許多類型的力傳感器可供選擇，其中兩種是應變儀和稱重傳感器。
稱重傳感器將使用應變儀測量的材料的變形轉換為電信號。一種類型的稱重傳感器使用彎曲梁。我們假設應變計安裝在梁上。當力施加到梁上時，梁開始略微彎曲，導致應變儀彎曲，導致其電輸出信號的變化。有關稱重傳感器的示例，請參見圖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。
壓力傳感器的類型：
● 絕對壓力傳感器：該傳感器測量相對于完美真空的壓力。
● 表壓傳感器：這種壓力傳感器測量相對于大氣壓的壓力。
● 密封壓力傳感器：該傳感器測量相對于其他已知和固定壓力的壓力。
● 差壓傳感器：該壓力傳感器測量兩個壓力之間的差異。傳感器同時“看到”兩個壓力中的每一個。見下面的圖8。
圖8.差壓傳感器。注意這兩個端口。圖片由Modern Device提供
壓力傳感器中使用的技術：
● 壓阻式應變計技術用于檢測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產生可變電容器。
● 壓電傳感器使用壓電效應來測量由施加的壓力產生的應變。
推薦閱讀：
