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 | |||
电 参 数 | 电 阻 | 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 | |||
电 容 | 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 | |||
电 感 | 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 | ||||
频 率 | 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 | |||
计 数 | 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 | |
电 能 量 | 电 动 势 | 温差电动势 | 热电偶 | 温度、电流 |
霍尔效应 | 霍尔传感器 | 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 | 光照度 | ||
电 荷 | 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、
