常用传感器分类及其应用
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常用传感器分类及其应用
传感器的定义
根据国标GB/T 7665-2005《传感器通用术语》中的定义，传感器（transducer/sensor）是能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
各种不同的分类方式
传感器种类繁多，有各种分类的方式，可按传感器材料、工作原理、输出信号类型、工作机理、检测对象、制作工艺等方面进行分类。
智能传感器定义
根据国标GB/T 33905.3-2017《智能传感器 第3部分：术语》中的定义，智能传感器（Intelligent sensor）是具有与外部系统双向通信手段，用于发送测量、状态信息，接受和处理外部命令的传感器。
智能传感器组成单元
根据国标GB/T 34069-2017《物联网总体技术 智能传感器特性与分类》中描述，智能传感器是由传感单元、智能计算单元和接口单元组成
智能传感器的分类
从智能化角度对智能传感器进行分类，按智能传感器结构、智能传感器技术、信号处理硬件等方面。
空间/位置(Position)
目标检测（object presence）- 只是检测到目标在一定范围内出现，不关心距离
有源
发射式（做在一起的光开关）
反射式
Reed开关
霍尔器件
原理：利用半导体磁电效应中的霍尔效应，将被测物理量转换为霍尔电势，集成霍尔传感器是利用硅集成电偶工艺将霍尔元件与测量电路集成在一起，实现了材料、元件、电路三位一体
分类
霍尔电流传感器：测量电流参量，在电力电子、交流变频调速、逆变装置、开关电源中使用
无源
测距：接近式传感器（proximity sensor）- 测量距离最常规的两种方式是通过“回声”和“光反射”
典型器件
ST178 - 反射式红外光电传感器，检测距离4-10m
ST120 - 直射式光电传感器，可以分辨很小的间隙
GP2Y0A60SZLF 10cm - 150cm，Sharp
Si1145/46/47，Silicon Labs
VCNL4040， Vishy
HSDL-9100，Avago
红外复合眼（IR Compound Eye）- 能够感知20cm范围内的移动
应用
红外遥控
红外通信
障碍物检测
自动水龙头、自动干手机
激光测距（laser beam）- 比较昂贵
线性电位计
磁线性编码器
光线性编码器
旋转位置传感器（rotary position sensor）
单圈电位计
多圈电位计
磁性旋转位置传感器
光/磁
绝对旋转编码/相对旋转方向
方向
单轴、单输出 - AHF22
双轴、双输出，互相垂直 - RPI-1035， Rohm
双轴、单输出
MX2125：2轴加速度传感器
FXMS3110: NXP（原Freescale）的三轴磁力传感器
HMC5883：霍尼韦尔的三轴数字罗盘，12bits ADC
MMA7260： NXP（原Freescale）的3轴加速度计：±1.5g - 6g
Wii Nunchuk
游戏杆（joystick） code (analog 2-axis thumb joystick)
Xbox controller
机械
震动检测，数字振动传感器（digital vibration sensor）- 使用中断模式进行检测
压电
激光术
使用惠斯通电桥
塑料膜力传感器
典型器件
人输入 - touch pad
单触摸传感 touch pad
触摸轮
触摸带
触摸（Touch）
按键（button）- 需要安装上拉电阻
微动开关（microswitch）
单触摸传感器 touch pad
触摸轮、触摸带
流动物体检测
液位传感器（liquid level sensor）
监测的内容
MQ-2- Flammable gas & smoke
MQ - 3，MQ-303A， ALcohol（ethanol）
MQ - 4: Methane（CH4）
MQ-7：Carbon monoxide
MQ-8: Hydrogen
MQ-9: Carbon monoxide，methane， LPG（propane or butane）
类别
模拟气体传感器（analog gas sensor）
大气压（Atmospheric pressure）
GY65
气体浓度传感器（gas concentration sensor）
典型器件
TGS803
MQ211
辐射
火焰传感器（flame sensor）- KY-026
光电管/光电倍增管
线跟踪传感器（line tracking sensor）
CCD摄像头
MT9P031
CMOS摄像头
OV7620： OmniVision的单芯片CMOS VGA彩色数码相机
OV7670： OmniVision的1/6英寸VGA摄像头芯片,用于超薄相机模块
MT9P031：Micron的1/2.5-Inch 5-Mp 数字图像传感器，2592(H) × 1944(V) 像素, 53fps, 1.30-1.82V
热敏电阻（thermistor）- 将温度转化为电阻的变化，纯金属材料，在工业中常用的是铂热电阻和铜热电阻
CTR热敏电阻 （CTR thermistor）- 用于温度开关
RTD (resistance temperature detector)
热电偶（thermocouple）- 将温度转化为电势的变化，热电效应，测量精度较高，直接与被测对象接触，不受中间介质的影响，测量范围广，构造简单，使用方便
半导体温度传感器（semiconductor temperature sensor），内部集成了温度敏感器件、调理电路，线性度好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便
分类
电压输出
电流输出
集成了A/D的，可以直接输出数字量
典型器件
温、湿度传感器 - DHT11：广州奥松电子有限公司的数字温、湿度传感器
声音信号处理 - 会用到FFT的技术
电磁（Electricity & Magnetism）
ACS712: Allegro的霍尔效应电流传感器，线性磁场
SS441: 霍尔效应磁阻传感器, -14-14mT, 矩形的, 表面贴装
电子罗盘 （Electronic compass）
Compass-accelerometer：倾斜的时候也能够正确指引方向
推荐器件 - LSM303，STM的三轴磁力传感器+3轴加速度传感器
身份 （Identity）
指纹（fingerprint）- GT-511C3
人脸识别（Face recognation）
传感器输出（sensor output）
模拟
电压
电流
数字
单线
传感器相关的词汇
数字阻抗（digital resistance）
模拟阻抗（analog resistance）
脉冲长度（pulse length）
串口（serial port）
bit-banging
Wikipedia上的传感器列表
设计实例参考
环境光传感器BH1750FVI-TR
温度传感器DS18B20Z
Flash闪存W25Q64FVSFIG
陀螺仪MPU-6050
红外对管，比较器LM393DR
16*8 LED阵列
实现的主要功能：
参考文章
电子森林中关于传感器的内容
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Lucia li2019-09-15
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