可以使簡(jiǎn)單的獨(dú)立電子電路重復(fù)閃光或播放音符。

但為了使電子電路或系統(tǒng)執(zhí)行任何有用的任務(wù)或功能，它需要無(wú)論是通過(guò)從“ON / OFF”開關(guān)讀取輸入信號(hào)還是通過(guò)激活某種形式的輸出設(shè)備來(lái)照亮單個(gè)燈光，能夠與“真實(shí)世界”進(jìn)行通信。

單詞，電子系統(tǒng)或電路必須能夠或能夠“做”某些事情，傳感器和傳感器是完成此任務(wù)的完美組件。

“傳感器”一詞是用于傳感器的集合術(shù)語(yǔ)，可用于感測(cè)各種不同的能量形式，如運(yùn)動(dòng)，電信號(hào)，輻射能，熱能或磁能等，以及執(zhí)行器可用于切換電壓或電流。

有許多不同類型的傳感器和傳感器，包括模擬和數(shù)字以及輸入和輸出可供選擇。所使用的輸入或輸出傳感器的類型實(shí)際上取決于信號(hào)或過(guò)程的類型是“感應(yīng)”還是“受控”，但我們可以將傳感器和傳感器定義為將一個(gè)物理量轉(zhuǎn)換為另一個(gè)物理量的設(shè)備。

執(zhí)行“輸入”功能的設(shè)備通常被稱為傳感器，因?yàn)樗鼈儭案兄蹦承┨匦缘奈锢碜兓?，這些變化響應(yīng)于某些激勵(lì)而變化，例如熱或力并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。執(zhí)行“輸出”功能的設(shè)備通常稱為執(zhí)行器，用于控制某些外部設(shè)備，例如移動(dòng)或聲音。

電氣傳感器用于將一種能量轉(zhuǎn)換成另一種能量，例如，麥克風(fēng)（輸入設(shè)備）將聲波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以供放大器放大（處理），并且揚(yáng)聲器（輸出設(shè)備）轉(zhuǎn)換這些電能信號(hào)反饋回聲波，下面給出了這種簡(jiǎn)單輸入/輸出（I / O）系統(tǒng)的一個(gè)例子。

使用聲音傳感器的簡(jiǎn)單輸入/輸出系統(tǒng)

市場(chǎng)上有許多不同類型的傳感器和傳感器，選擇使用哪種傳感器和傳感器實(shí)際上取決于被測(cè)量的數(shù)量或控制，使用下表中給出的更常見的類型：

常用傳感器和傳感器

輸入型傳感器或傳感器，產(chǎn)生一個(gè)電壓或信號(hào)輸出響應(yīng)與它們測(cè)量的量（刺激）的變化成比例。輸出信號(hào)的類型或數(shù)量取決于所使用的傳感器的類型。但一般來(lái)說(shuō)，所有類型的傳感器都可分為兩類，無(wú)源傳感器或有源傳感器。

通常，有源傳感器需要外接電源供電操作，稱為激勵(lì)信號(hào)，傳感器用它來(lái)產(chǎn)生輸出信號(hào)。有源傳感器是自發(fā)電設(shè)備，因?yàn)樗鼈冏陨淼奶匦皂憫?yīng)于外部效應(yīng)而改變，例如產(chǎn)生1到10v DC的輸出電壓或諸如4到20mA DC的輸出電流。有源傳感器還可以產(chǎn)生信號(hào)放大。

有源傳感器的一個(gè)很好的例子是LVDT傳感器或應(yīng)變計(jì)。應(yīng)變計(jì)是壓力敏感的電阻橋網(wǎng)絡(luò)，它是外部偏置的（激勵(lì)信號(hào)），其方式是產(chǎn)生與施加到傳感器的力和/或應(yīng)變量成比例的輸出電壓。

與有源傳感器不同，無(wú)源傳感器不需要任何額外的電源或激勵(lì)電壓。相反，無(wú)源傳感器響應(yīng)于一些外部刺激而產(chǎn)生輸出信號(hào)。例如，熱電偶在受熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生自己的電壓輸出。然后，無(wú)源傳感器是直接傳感器，可以改變它們的物理特性，例如電阻，電容或電感等。

但是除了模擬傳感器，數(shù)字傳感器產(chǎn)生一個(gè)代表a的離散輸出二進(jìn)制數(shù)或數(shù)字，例如邏輯電平“0”或邏輯電平“1”。

模擬和數(shù)字傳感器

模擬傳感器

模擬傳感器產(chǎn)生連續(xù)的輸出信號(hào)或電壓，該信號(hào)或電壓通常與被測(cè)量的量成比例。溫度，速度，壓力，位移，應(yīng)變等物理量都是模擬量，因?yàn)樗鼈兺沁B續(xù)的。例如，液體的溫度可以使用溫度計(jì)或熱電偶測(cè)量，當(dāng)液體被加熱或冷卻時(shí)，溫度計(jì)或熱電偶會(huì)持續(xù)響應(yīng)溫度變化。

用于產(chǎn)生模擬信號(hào)的熱電偶

模擬傳感器傾向于產(chǎn)生隨時(shí)間平滑且連續(xù)變化的輸出信號(hào)。這些信號(hào)的值從幾微伏（uV）到幾毫伏（mV）非常小，因此需要某種形式的放大。

然后測(cè)量模擬信號(hào)的電路通常具有響應(yīng)慢和/或精度低。通過(guò)使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器或ADC，模擬信號(hào)也可以很容易地轉(zhuǎn)換成數(shù)字型信號(hào)，用于微控制器系統(tǒng)。

數(shù)字傳感器

顧名思義，數(shù)字傳感器產(chǎn)生離散的數(shù)字輸出信號(hào)或電壓，它們是被測(cè)量的數(shù)字表示。數(shù)字傳感器產(chǎn)生邏輯“1”或邏輯“0”（“ON”或“OFF”）形式的二進(jìn)制輸出信號(hào)。這意味著數(shù)字信號(hào)僅產(chǎn)生離散（非連續(xù)）值，其可以作為單個(gè)“位”（串行傳輸）輸出，或者通過(guò)組合這些位以產(chǎn)生單個(gè)“字節(jié)”輸出（并行傳輸）。 / p>

用于產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)的光傳感器

在上面的簡(jiǎn)單示例中，通過(guò)使用數(shù)字LED /光電檢測(cè)器傳感器測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸的速度。固定在旋轉(zhuǎn)軸上的圓盤（例如，來(lái)自電動(dòng)機(jī)或機(jī)器人輪）在其設(shè)計(jì)中具有許多透明槽。當(dāng)光盤以軸的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，每個(gè)插槽依次通過(guò)傳感器產(chǎn)生表示邏輯“1”或邏輯“0”電平的輸出脈沖。

這些脈沖被發(fā)送到寄存器計(jì)數(shù)器，最后到輸出顯示器，以顯示軸的速度或轉(zhuǎn)速。通過(guò)增加盤內(nèi)的槽或“窗口”的數(shù)量，可以為軸的每次旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生更多的輸出脈沖。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是可以檢測(cè)到更高的分辨率和精度，因?yàn)榭梢詸z測(cè)到轉(zhuǎn)數(shù)的分?jǐn)?shù)。然后，這種類型的傳感器裝置也可用于位置控制，其中一個(gè)盤槽代表參考位置。

與模擬信號(hào)相比，數(shù)字信號(hào)或數(shù)量具有非常高的精度，可以以非常高的時(shí)鐘速度進(jìn)行測(cè)量和“采樣”。數(shù)字信號(hào)的精度與用于表示測(cè)量量的位數(shù)成比例。例如，使用8位處理器，將產(chǎn)生0.390％的精度（256份中的1份）。使用16位處理器時(shí)，精度為0.0015％（1個(gè)65,536）或260倍精度。由于數(shù)字量的操作和處理速度非常快，比模擬信號(hào)快數(shù)百萬(wàn)倍，因此可以保持這種精度。

在大多數(shù)情況下，傳感器和更具體的模擬傳感器通常需要外部電源和某種形式的信號(hào)的附加放大或?yàn)V波，以產(chǎn)生能夠被測(cè)量或使用的合適的電信號(hào)。在單個(gè)電路中實(shí)現(xiàn)放大和濾波的一種非常好的方法是使用如前所述的運(yùn)算放大器。

傳感器的信號(hào)調(diào)理

正如我們?cè)谶\(yùn)算放大器教程中看到的那樣，當(dāng)以反相或非反相配置連接時(shí)，運(yùn)算放大器可用于提供信號(hào)放大。

傳感器產(chǎn)生的非常小的模擬信號(hào)電壓，如幾毫伏甚至微微電壓通過(guò)簡(jiǎn)單的運(yùn)算放大器電路可以將電壓放大多倍，產(chǎn)生更大的電壓信號(hào)，例如5v或5mA，然后可以用作微處理器或基于模擬到數(shù)字的系統(tǒng)的輸入信號(hào)。

因此，為了提供任何有用的信號(hào)，傳感器輸出信號(hào)必須用放大器放大，放大器的電壓增益高達(dá)10,000，電流增益高達(dá)1,000,000，信號(hào)放大與輸出信號(hào)呈線性關(guān)系輸入的精確再現(xiàn)，只是改變了de。

然后放大是信號(hào)調(diào)節(jié)的一部分。因此，在使用模擬傳感器時(shí)，在使用信號(hào)之前，通常需要某種形式的放大（增益），阻抗匹配，輸入和輸出之間的隔離或者可能需要濾波（頻率選擇），這可以通過(guò)操作方便地執(zhí)行放大器。

此外，當(dāng)測(cè)量非常小的物理變化時(shí)，傳感器的輸出信號(hào)會(huì)被不需要的信號(hào)或電壓“污染”，從而無(wú)法正確測(cè)量所需的實(shí)際信號(hào)。這些不需要的信號(hào)稱為“噪聲”。通過(guò)使用我們?cè)谟性?a href="http://hljzzgx.com/tags/濾波器/" target="_blank">濾波器教程中討論的信號(hào)調(diào)理或?yàn)V波技術(shù)，可以大大減少甚至消除噪聲或干擾。

使用低通，或者a高通或甚至帶通濾波器可以減少噪聲的“帶寬”，只留下所需的輸出信號(hào)。例如，來(lái)自開關(guān)，鍵盤或手動(dòng)控制的許多類型的輸入不能快速改變狀態(tài)，因此可以使用低通濾波器。當(dāng)干擾處于特定頻率時(shí)，例如電源頻率，窄帶抑制或Notch濾波器可用于產(chǎn)生頻率選擇濾波器。

典型運(yùn)算放大器濾波器

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過(guò)濾后仍有一些隨機(jī)噪音仍然存在，可能需要取幾個(gè)樣本，然后將它們平均給出最終值因此增加了信噪比。無(wú)論哪種方式，放大和濾波在“現(xiàn)實(shí)世界”條件下將傳感器和傳感器連接到微處理器和基于電子設(shè)備的系統(tǒng)中起著重要作用。

在下一個(gè)關(guān)于傳感器的教程中，我們將研究位置傳感器它測(cè)量物理對(duì)象的位置和/或位移，這意味著從一個(gè)位置到另一個(gè)位置的特定距離或角度的移動(dòng)。