传感器sensor

news/2024/12/2 16:05:05/

传感器分类

转换原理

传感器名称

典型应用

转换形式

中间参量

移动电位器角点 改变电阻

电位器传感器

位移

改变电阻丝或片尺寸

电阻丝应变传感器、半导体应变传感器

微应变、力、负荷

利用电阻的温度效应

热丝传感器

气流速度、液体流量

电阻温度传感器

温度、辐射热

热敏电阻传感器

温度

改变电容的几何尺寸

电容传感器

力、压力、负荷、位移

改变电容的介电常数

液位、厚度、含水量

改变磁路几何尺寸、导磁体位置

电感传感器

位移

涡流去磁效应

涡流传感器

位移、厚度、含水量

利用压磁效应

压磁传感器

力、压力

改变互感

差动变压器

位移

自整角机 

旋转变压器

改变谐振回路中的固有参数

振弦式传感器

压力、力

振筒式传感器

气压

石英谐振传感器

力、温度等

利用莫尔条纹

光栅

大角位移、大直线位移

改变互感

感应同步器

利用拾磁信号

磁栅

数字

利用数字编号

角度编码器

大角位移

温差电动势

热电偶

温度、电流 

霍尔效应

尔传感器

磁通、电流

电磁感应

磁电传感器

速度、加速度

光电效应

光电池

照度

辐射电离

电离室

离子计数、放射性强度

压电效应

压电传感器

动态力、加速度

智能家居用到的传感器:

1、电感式传感器:

无需在电器外壳金属板上开孔,通过电磁效应实现开关,旋钮等功能。

金属触摸感应,解决方案比较:

pressure sensor压力垫片方式,灵敏度高,但熔在金属上,工艺复杂;

电感式传感器构成:在PCB上画一个金属线圈+电容+处理芯片

导体+PCB线圈(即电感)+处理芯片

LCD定时驱动→检测旋转频率→感知磁感应强度→即金属形变

等效电路图:

实际操作示意图:

电感式传感器芯片:

如何设计一个电感式传感器,利用TI的这个芯片,webench软件支持。

举例:

根据客户要求的算法举例:

在物理结构无法实现要求的前提下,实现用户功能需求。也就是数据处理算法,例子中用到了神经网络、差分、动态基准值算法,降低误触发,降低温漂。

2、电容式传感器:

首先区分概念:

电容触摸与电容传感的区别:

电容触摸,触摸点数多,灵敏度不高;

电容传感,触摸点数少,灵敏度高。

电容式传感器典型应用:

液位检测

接近检测

避障

电容式传感器原理:

电容式传感器原理:

右边传统方案:通过给电容充电,再检测放电时间,确定电容容量,换算相应参数

左边TI方案:通过LC谐振电路,检测频率,确定电容容量,优点抗噪

举例:咖啡机液位测量

三对电容极,底部一个短的,中间一个长的,顶部一个短的

底部电容极对作为参考,反向测量介电常数;

中间电容极对,主量程;

不需要把传感器泡在水里,是要容器是绝缘体,可以放在外面

电容式传感器芯片

应用举例:

用6个电容触点,滑动控制LED灯亮度

3、温度传感器:

温度传感器IC、热敏电阻、、热电偶、

温度传感器IC基本原理:PN节的热效应

设计案例:远端温度测量

难点:长距离菊花链传输干扰,精度降低;长距离传输线成本高

传感器芯片:

采样电阻的电流

菊花链连接方式:

重点在于传感器地址编辑,MCU发给第一个,第一个把地址加一再发给第二个。。。。

4、湿度传感器

湿度定义:

最大问题是:灰尘

温湿度传感器芯片

参考设计

5、3D-ToF传感器

典型应用场景:3d扫描、手势识别、检测

3D技术包含3种

双目识别、结构光、TOF

双目识别:通过2个以上摄像头拍照,计算出距离、景深等参数;

结构光:通过光栅形变,感知物体距离,在发射端和接收端都需要光栅;

TOF:测量发射端和接收端的时间差,

三种技术的测量方案:

TOF的原理:

课程列表:

  • 3D time-of-flight 概览:3D TOF机器人障碍检测,防撞和导航
  • 3D time-of-flight 概览:3D TOF手势控制手势跟踪
  • 3D time-of-flight 概览:3D TOF占用检测人体跟踪和人数统计
  • 开始使用TOF 3D传感器:三维TOF传感器操作理论
  • 开始使用TOF 3D传感器:推荐的设计过程和资源
  • 开始使用TOF 3D传感器:TOF 3D图像滤波
  • 3D TOF应用探讨:3D TOF 机器人导航应用
  • 3D TOF应用探讨-3D TOF手势控制应用

6、霍尔传感器

霍尔位置传感器分三类:

绝对位置测量:线性运动或角运动

接近检测:霍尔效应开关,通过磁场阈值

转速测量:旋转编码和电机换向

霍尔效应:

霍尔元件对于磁场敏感,通过电压形式表现,也就是一个洛伦兹力和电压的转换元件。

霍尔效应传感器类型:

霍尔元件VS霍尔集成电路:

霍尔元件的封装形式及磁场方向:

永磁体的材料:

reed开关 VS霍尔传感器

磁簧开关(Reed Switch)也称之为干簧管,它是一个通过所施加的磁场操作的电开关。基本型式是将两片磁簧片密封在玻璃管内,两片虽重叠,但中间间隔有一小空隙。当外来磁场时将使两片磁簧片接触,进而导通。 一旦磁体被拉到远离开关,磁簧开关将返回到其原来的位置。

霍尔传感器在电机测速上的应用:

直流无刷电机,需要检测转子的位置,才能驱动,用到3个霍尔传感器;

7、电机控制参数采样

电压采样:

电流采样:

转子位置检测传感器:

8、毫米波雷达传感器mmWave Sensors

高精度,检测距离、速度、角度。

对比对象:激光雷达。区别在于:频率???

毫米波雷达工作范围:10-100G Hz,计算一下1hz对1m,100赫兹对于1mm?频率和波长怎么对应上的?计算公式?

汽车领域常用频段:24G和77G,射频部分要求高。

汽车领域应用:

1、接近检测传感;

2、盲点检测;

3、前向中长距离雷达,距离200m

参考文献:

1、温度传感器 - TI在智能家电领域的新型传感技术 - http://edu.21ic.com/m/video/2017.html

2、霍尔位置传感器应用概述   http://edu.21ic.com/m/video/3401.html

3、开始使用霍尔效应传感器 http://edu.21ic.com/m/video/1769.html

4、霍尔效应磁传感器基础 http://edu.21ic.com/m/video/1794.html

5、TI传感器详解 http://edu.21ic.com/m/video/1380.html

6、如何在步进电机中运用集成式的电流感应器    http://edu.21ic.com/m/video/1768.html

7、TI MSP430TM集成可配置信号链模块在传感测量领域的应用 http://edu.21ic.com/m/video/3480.html

8、电机控制系统中的电压电流采样实现   http://edu.21ic.com/m/video/2023.html

9、time-of-flight TI 3D传感器 http://edu.21ic.com/m/video/1888.html

10、毫米波雷达的应用无处不在- 1.1 毫米波传感器简介  https://edu.21ic.com/m/video/2625.html

11、桂小林主编《物联网技术导论》

12、

13、

14、


http://www.ppmy.cn/news/544091.html

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