传感器已成为嵌入式系统不可或缺的一部分。从您的手机到在家中安装的安全系统。它们对于气象站预测天气参数（例如温度，压力，湿度等）也变得越来越重要。

 

要将任何传感器连接到微控制器，您必须了解传感器的功能以及遥感，气象系统，安全设备，医疗设备等中使用的不同类型的传感器。但是，在了解传感器及其类型之前，您必须了解传感器的基本定义及其用途。

什么是传感器及其工作原理？

传感器是一个模块或芯片，可观察物理世界中发生的变化并将反馈发送到微控制器或微处理器。必须为传感器提供励磁（电源）和接地，以使其正常工作。

传感器分类

根据传感器的类型，微控制器接受两种类型的输入，即模拟或数字。

模拟传感器可感测外部参数（风速，太阳辐射，光强度等）并提供模拟电压作为输出。输出电压可以在0至5V的范围内。逻辑高被视为“ 1”（3.5至5V），逻辑低被视为“ 0”（0至3.5V）。

与模拟传感器不同，数字传感器产生离散值（0和1）。离散值在数字通信中通常称为数字（二进制​​）信号。

传感器选择[模拟或数字]

要选择传感器，了解模拟和数字电路非常重要。模拟电路由电阻，电容器，运算放大器，二极管和晶体管等模拟元件组成。

而数字电路则由逻辑门和微控制器芯片组成。模拟信号受外部噪声的影响很大，并在输出信号中产生误差。但是数字信号易受嘈杂环境的影响，因此，数字传感器比模拟传感器更可取。

注意：如果您的应用需要更高的精度和吞吐量，请使用数字传感器。

数字传感器的问题：

数字传感器的计算范围很低。例如，数字温度传感器（例如HYT 271和SHT系列）具有较低的温度范围。

但是模拟温度传感器（RTD）具有更高的分辨率（正负温度）。此功能使模拟传感器适用于宽温度范围和稳定性。传感器的模拟输出由微控制器的ADC（模数转换器）处理。

如上所述，如何对传感器进行分类以及如何选择传感器，现在是时候了解自然界中的不同传感器以及它们在工业应用中的使用方式了。

传感器类型

1.模拟压力传感器

模拟压力传感器在输入电压上工作，并与已知压力值相反。压力传感器的输出为模拟输出电压（标准化）。压力单位为psi（磅/平方英寸）。

2.数字压力传感器

数字压力传感器具有内置的信号处理单元，例如ADC，可将模拟输入转换为数字压力输出。通常，在大多数数字传感器中，基于I2c的数字信号都被取出。

气压传感器的一些应用包括：

• 燃气管道和电缆中的泄漏检测
• 测量环境压力
• 探空仪
• 胎压监测
• 呼吸分析
• 工业和过程控制
• 医疗设备
• 气流监测
• 无人驾驶飞机
• 吸入器
• 水位测量

3.模拟霍尔效应/磁性传感器（位置传感器）

霍尔效应传感器在磁场上起作用。它可以感应磁场并提供输出电压。当磁场为正时，输出电压增加到零电压以上（无磁场和零电流）。

霍尔传感器的应用包括：

• GPS定位
• 电流感应
• 速度运动检测
• 磁码解码器
• 金属探测器
• 控制马达

4.称重传感器（称重传感器）

称重传感器测量并处理重量。根据应用程序的使用情况，有不同类型的称重传感器。他们之中有一些是：

1. 梁式称重传感器（弯曲称重传感器）

这些适用于常规重量测量应用和工业重量测量。梁式称重传感器的应用是

• 填充机械
• 储罐称重
• 车载重量
• 医疗设备
• 床重
• 包装机械

2. 单点称重传感器

单点称重传感器用于轻量化系统。

应用范围：

• 基准和零售规模
• 垃圾收集
• 包装和灌装机械

3. 压缩称重传感器

这些适用于高磅秤系统。

应用范围：

• 医疗设备
• 测量设备
• 泵控制装置
• 铁路重量检查仪

5.温度传感器

模拟温度传感器根据变化的电阻测量当前位置的温度。电阻值随温度变化。

RTD传感器最适合稳定性，准确性和可靠性。它们具有较宽的温度范围。

应用范围：

• 测量水温
• 空气温度测量
• 空调
• 塑胶制品
• 食品加工

6.反射传感器

一个简单的反射传感器具有发射器和接收器部分。发射器传感器发射光束，当检测到物体时，接收器捕获并将其作为转换信号进行处理。

应用范围：

• 监控物料流程
• 液位测量
• 打印和颜色检测
• 组装检查
• 密封盖监控
• 记录液体量

7.前叉传感器

叉形传感器与反射式传感器非常接近，但是可以有效地拾取和检测微米级（µm）的很小的物体。

应用范围：

• 粘接控制
• 放置和分类小零件
• 电源控制
• 间隙监控
• 识别孔和钻

8.风速/风向传感器

风速/风向传感器通常称为风速计，它使用超声波技术来获取风速和风向。

应用范围：

• 环境气象站
• 漂流浮标
• 海洋和气象站
• 港口和海港
• 公路隧道

9.雷达传感器

雷达发送以光速传播的短微波信号。雷达传感器用于测量液位。输出模拟电流（4-20 mA）。通过放置一个电阻器可将该电流转换为电压，并由微控制器的ADC读取。

10.太阳辐射传感器

全球辐射传感器（太阳能辐射）使用光电二极管来测量太阳辐射。

应用范围：

• 气象站
• 水文与农业
• 能源应用
• 灌溉

11.湿度传感器

湿度传感器计算当前位置的湿度。湿度是遵守环境，消费电子和医疗诊断的重要参数。

应用范围：

• 湿度变送器
• 手持设备
• 电冰箱
• 空压机
• 气象站
• 工业孵化器
• 医疗系统
• 露水测量

12.空气质量传感器[气体传感器]

该传感器监控空气中的气体数量，例如CO2（二氧化碳），SO2（二氧化硫），CO（一氧化碳）等。

应用范围：

• 气象机构
• 卫生机构
• 家庭和医院
• 工业应用
• 通风系统
• 空气清洁

13.光传感器

光传感器捕获环境光（暗/亮）并将其转换为电流。

应用范围：

• 在手机和LCD中显示背光
• PDA（个人数字助理）
• 电视，相机
• 玩具
• 自动路灯控制
• 闭路电视

14.降雨传感器

气象机构使用雨量计传感器来测量特定位置的降雨量。降雨量以毫米为单位。最常使用的降雨量测量设备是翻斗式雨量计。

15.土壤水分传感器

土壤水分测量土壤中盐和水分的含量。它还可以测量土壤中的温度。它基于SDI-12协议。

16.水位传感器

水位传感器计算湖泊，水坝和河流中的水深。有各种基于模拟和数字的水位传感器。

应用范围：

• 水位监控
• 环境应用
• 地下水箱
• 地表水应用

结论

传感器已成为消费电子，工业电子，机器人技术和物联网的重要组成部分。我希望本文能为您概述行业中使用的不同类型的传感器。