了得網工業技術_器件實用手冊（傳感器篇）

編輯推薦

本書是一本全彩件百科全書，讀者可以在本書中得到所有想知道的信息，並且在風格上繼承和發揚了《愛上制作》繫列書的生動活潑，以DIY的新角度介紹如何在項目中使用傳統件。
想知道如何熟練使器件嗎？本叢書第三卷（共三卷）中涵蓋了您在項目中會用到的傳感器關鍵知識---包含照片、原理圖和表格。通過本書您可以了解到各個器件的用途、工作方法、其中蘊含的道理、了解不同類型的衍生器件。不管是電子行業的新手還是高手，都可以在本書裡探索到新的知識和技巧。

內容簡介

本書介紹常器件的基本信息、工作原理、使用方法、參數、注意事項等，便於初學者查器件的應用方式，本卷側重於介紹傳感器，包括GPS、磁力計、紅外傳感器、傾斜傳感器等。作件工具書介紹它們的經典用途的同時，本書又以DIY的新角度介紹如何在項目中使用這件，可以為制作愛好者提供準確的信息，甚至當作一部工具書來使用。

作者簡介

作者Charles Platt是美國Make雜志的專欄作家，知名的電子類暢銷書作者，出版過多本受到歡迎的電子制作入門書。譯者趙正畢業於南京林業大學，多年從事於FSK、GSM、CDMA等通信協議的工業用無線傳輸繫統研發工作，具有豐富的模擬、射頻電路研發經驗。曾參與過早期的TD-SDCMA基帶芯片及外圍應用方案設計，主導過WCDMA微基站硬件部分設計，對射頻功率放大器有較深入的研究。

1GPS1

1.1它可以做什麼1

1.1.1原理圖符號1

1.1.2GPS子模塊1

1.2它如何工作1

1.3演變2

1.4參數2
1GPS1

1.1它可以做什麼1

1.1.1原理圖符號1

1.1.2GPS子模塊1

1.2它如何工作1

1.3演變2

1.4參數2

1.5如何使用它2

1.5.0每秒脈衝輸出數3

1.6禁止事項3

1.6.1靜電放電3

1.6.2接地不良3

1.6.3虛焊3

1.6.4許可限制3

1.6.5搜星失敗3

1.6.6速度或高度超出限定值3

2磁力計5

2.1它可以做什麼5

2.1.1原理圖符號5

2.1.2IMU5

2.1.3應用5

2.2它如何工作6

2.2.1磁場6

2.2.2地軸6

2.2.3線圈磁力計7

2.2.4霍爾效應和磁阻7

2.3演變7

2.4如何使用它8

2.5禁止事項8

2.5.1磁干擾8

2.5.2安裝不當8

3物體檢測傳感器9

3.1它可以做什麼9

3.1.0原理圖符號9

3.2演變10

3.3光檢測10

3.3.1透射型光傳感器11

3.3.2對射型光傳感器12

3.4磁傳感器13

3.5簧片開關13

3.5.1簧片開關種類14

3.5.2簧片開關參數14

3.5.3如何使用簧片開關14

3.6霍爾效應傳感器14

3.6.1霍爾效應傳感器的工作原理15

3.6.2霍爾效應傳感器的種類15

3.7參數15

3.8如何使用霍爾效應傳感器15

3.9如何使用物體檢測傳感器15

3.9.1線性移動檢測15

3.9.2中斷檢測16

3.9.3角度檢測16

3.10不同傳感器的優缺點彙總16

3.10.1光學物體檢測傳感器的優點16

3.10.2光學物體檢測傳感器的缺點16

3.10.3簧片開關的優點16

3.10.4簧片開關的缺點16

3.10.5霍爾效應傳感器的優點17

3.10.6霍爾效應傳感器的缺點17

3.11禁止事項17

3.11.1光傳感器17

3.11.2簧片開關17

4被動式紅外傳感器19

4.1它可以做什麼19

4.1.1原理圖符號19

4.1.2應用19

4.2它如何工作19

4.2.1熱釋電傳感器20

4.2.220

4.2.3鏡頭組20

4.3演變22

4.4禁止事項23

4.4.1高溫靈敏度衰減23

4.4.2檢測窗口損壞23

4.4.3受潮23

5距離傳感器25

5.1它可以做什麼25

5.1.1原理圖符號25

5.1.2應用25

5.2演變25

5.2.1超聲波25

5.2.2紅外線26

5.2.3相對優勢26

5.3常見的超聲波傳感器26

5.3.1進口產品27

5.3.2器件27

5.4紅外線傳感器常見型號27

5.4.0紅外線距離傳感器的發展趨勢28

5.5電容位移傳感器28

5.5.0應用29

5.6它如何工作29

5.6.1誤差來源29

5.6.2參數29

5.7光或超聲波距離傳感器的注意事項29

5.7.1待測物體距離太近29

5.7.2信號源混雜30

5.7.3反射面選取不當30

5.7.4環境因素30

5.7.5LED老化30

6線性位置傳感器31

6.1它可以做什麼31

6.1.1應用31

6.1.2原理圖符號31

6.2它如何工作31

6.2.1線性電位計31

6.2.2磁性線性編碼器32

6.2.3光學線性編碼器33

6.2.4線性編碼器的應用33

6.2.5線性可變差動變壓器33

6.3注意事項34

6.3.1機械故障34

6.3.2LED老化34

7旋轉位置傳感器35

7.1它可以做什麼35

7.1.1應用35

7.1.2原理圖符號35

7.2電位計35

7.2.1弧形旋轉電位計35

7.2.2限位柱36

7.2.3多匝旋轉電位計36

7.2.4磁旋轉位置傳感器36

7.2.5旋轉位置傳感芯片37

7.2.6旋轉編碼器37

7.2.7光學旋轉編碼器37

7.2.8光學產品38

7.2.9計算機鼠標原理38

7.2.10旋轉速度38

7.2.11位置39

7.2.12格雷碼39

7.2.13磁旋轉編碼器40

7.3如何使用它40

7.4注意事項41

7.4.1接線錯誤41

7.4.2編碼錯誤41

7.4.3術語混淆41

8傾斜傳感器43

8.1它可以做什麼43

8.1.0原理圖符號43

8.2它如何工作43

8.2.1簡化版本44

8.2.2應用44

8.3演變45

8.3.1汞開關45

8.3.2擺錘開關45

8.3.3磁化球45

8.4傾斜傳感器45

8.4.0兩軸傾斜傳感器46

8.5參數47

8.6如何使用它47

8.7注意事項47

8.7.1觸點腐蝕47

8.7.2隨機信號47

8.7.3環境危害47

8.7.4依賴重力47

8.7.5穩定性47

9陀螺儀49

9.1它可以做什麼49

9.1.1原理圖符號49

9.1.2IMU49

9.1.3應用49

9.2它如何工作49

9.2.0振動陀螺儀50

9.3演變51

9.3.0IMU51

9.4參數51

9.5如何使用它52

9.6注意事項52

9.6.1溫漂52

9.6.2機械壓力52

9.6.3外部振動52

9.6.4電路布局52

10加速度計53

10.1它可以做什麼53

10.1.1IMU53

10.1.2原理圖符號53

10.1.3應用53

10.2它如何工作54

10.2.1重力與自由落體54

10.2.2旋轉54

10.2.3計算54

10.3演變55

10.4參數56

10.5注意事項56

10.5.1機械壓力56

10.5.2其他問題56

11振動傳感器57

11.1它可以做什麼57

11.1.0原理圖符號57

11.2演變57

11.2.1彈簧式57

11.2.2壓電板條58

11.2.3壓電芯片58

11.2.4“誘捕”型58

11.2.5磁場型59

11.2.6水銀型59

11.3參數59

11.3.1主要參數59

11.3.2動態參數59

11.4如何使用它60

11.5注意事項60

11.5.1線纜信號衰減60

11.5.2干擾60

11.5.3正確接地60

11.5.4疲勞損壞60

12力傳感器61

12.1它可以做什麼61

12.1.1應用61

12.1.2原理圖符號61

12.2它如何工作62

12.2.1應力計62

12.2.2惠斯通電橋電路62

12.2.3惠斯通電橋校正63

12.2.4應力計的信號放大63

12.2.5其他應力計模塊63

12.2.6塑料膜力傳感器64

12.2.7形變式力傳感器64

12.2.8簡易電阻傳感器64

12.3如何使用它64

12.3.0塑料膜電阻力傳感器64

12.4參數65

12.4.1薄膜型力傳感器的適用範圍65

12.4.2薄膜型力傳感器的規格65

12.4.3應力計66

12.5注意事項66

12.5.1焊接問題66

12.5.2檢測區域選擇不當66

12.5.3防水問題66

12.5.4溫度靈敏度66

12.5.5引腳過長66

13單點觸摸傳感器67

13.1它可以做什麼67

13.1.1應用67

13.1.2原理圖符號67

13.2它如何工作68

13.3如何使用它68

13.3.1如何獲得觸摸板68

13.3.2獨立觸摸板68

13.3.3觸摸輪和觸摸帶69

13.3.4設計指南69

13.4注意事項69

13.4.1手套69

13.4.2筆69

13.4.3導電墨水69

14觸摸屏71

14.1它可以做什麼71

14.1.0原理圖符號71

14.2演變71

14.2.1電阻式71

14.2.2電容式72

14.3觸摸屏總成72

15液位傳感器73

15.1它可以做什麼73

15.1.1原理圖符號73

15.1.2應用73

15.2它如何工作73

15.2.1二進制輸出漂浮傳感器73

15.2.2模擬輸出液位傳感器74

15.2.3增量輸出液位傳感器75

15.2.4排水式液位傳感器75

15.2.5超聲波液位傳感器75

15.2.6稱重傳感75

15.2.7壓力傳感76

15.3注意事項76

15.3.1湍流76

15.3.2傾斜76

16液體流速傳感器79

16.1它可以做什麼79

16.1.1原理圖符號79

16.1.2葉輪液體流量傳感器79

16.1.3渦輪液體流量傳感器80

16.1.4葉輪和渦輪的缺點80

16.1.5熱液體流速傳感器80

16.1.6滑套式液體流量開關81

16.1.7滑動活塞式液體流量開關81

16.1.8超聲波液體流速傳感器81

16.1.9磁液體流量傳感器81

16.1.10差壓液體流量計81

16.2注意事項82

16.2.0易受灰塵或腐蝕性材料影響82

17氣體/液體壓強傳感器83

17.1它可以做什麼83

17.1.1原理圖符號83

17.1.2應用83

17.1.3設計要點83

17.1.4單位83

17.2它如何工作84

17.2.1基本84

17.2.2相對測量84

17.3演變85

17.3.1環境氣壓85

17.3.2高度85

17.3.3氣壓85

17.4注意事項86

17.4.1易受灰塵、潮濕或腐蝕性材料影響86

17.4.2光敏感86

18氣體濃度傳感器87

18.1它可以做什麼87

18.1.0原理圖符號87

18.2半導體氣體傳感器87

18.3氧氣傳感器88

18.4濕度傳感器88

18.4.1露點傳感器89

18.4.2濕度傳感器89

18.4.3相對濕度傳感器89

18.4.4濕度傳感器的輸出信號89

18.4.5模擬濕度傳感器89

18.4.6設計要點90

18.4.7數字濕度傳感器90

18.5注意事項91

18.5.1空氣污染91

18.5.2重校準91

18.5.3焊接問題91

19氣體流速傳感器93

19.1它可以做什麼93

19.1.1應用93

19.1.2原理圖符號93

19.2它如何工作93

19.2.1風速計93

19.2.2手持式風速計94

19.2.3超聲波風速計94

19.2.4熱線風速計94

19.2.5質量流速傳感94

19.2.6應用95

19.2.7單位95

19.2.8測量較大的流速95

19.2.9輸出95

19.3注意事項96

20光敏電阻97

20.1它可以做什麼97

20.1.0原理圖符號97

20.2它如何工作97

20.2.0構造97

20.3演變98

20.3.0光隔離器中的光敏電阻98

20.4參數98

20.4.0光敏電阻與光敏三極管的區別98

20.5如何使用它99

20.5.0串聯電阻的選擇99

20.6注意事項99

20.6.1過載99

20.6.2過壓99

20.6.3與其他器件混淆99

21光敏二極管101

21.1它可以做什麼101

21.1.1原理圖符號101

21.1.2應用101

21.2它如何工作101

21.3演變102

21.3.1PIN光敏二極管102

21.3.2雪崩光敏二極管102

21.3.3封裝102

21.3.4波長範圍102

21.3.5光敏二極管陣列102

21.3.6輸出種類103

21.3.7特殊種類103

21.4參數103

21.5如何使用它104

21.6注意事項104

22光敏三極管105

22.1它可以做什麼105

22.1.1原理圖符號105

22.1.2應用105

22.2它如何工作106

22.3演變106

22.3.1可選基極引腳106

22.3.2光敏達林頓管106

22.3.3光敏FET106

22.4參數106

22.4.1與其他光照傳感器的比較107

22.4.2批號107

22.5如何使用它107

22.5.0輸出值的計算108

22.6注意事項108

22.6.1視覺分類錯誤108

22.6.2超出輸出範圍108

23NTC熱敏電阻109

23.1它可以做什麼109

23.1.1原理圖符號109

23.1.2應用109

23.2NTC熱敏電阻如何工作110

23.2.1溫度傳感器的輸出轉換110

23.2.2串聯電阻的取值111

23.2.3惠斯通電橋電路111

23.2.4獲取溫度值111

23.3浪湧抑制器111

23.3.0復位112

23.4熱敏電阻的參數112

23.4.1時間與溫度112

23.4.2電阻與響應112

23.4.3千歐與開爾文112

23.4.4參考溫度112

23.4.5參考電阻112

23.4.6損耗常數112

23.4.7溫度繫數112

23.4.8熱時間常數113

23.4.9誤差113

23.4.10溫度範圍113

23.4.11控制電流113

23.4.12功率範圍113

23.4.13可交替性113

23.5注意事項113

23.5.1自發熱113

23.5.2散熱113

23.5.3溫度過高或過低113

23.6附錄：溫度傳感器間的關繫113

23.6.1NTC熱敏電阻114

23.6.2PTC熱敏電阻114

23.6.3熱電偶114

23.6.4電阻溫度檢測器114

23.6.5半導體溫度傳感器114

24PTC熱敏電阻115

24.1它可以做什麼115

24.1.0原理圖符號115

24.2PTC熱敏電阻綜述115

24.3溫度檢測型硅基熱敏電阻116

24.3.0RTDs116

24.4非線性PTC熱敏電阻116

24.4.1高溫保護116

24.4.2過流保護117

24.4.3PTC型浪湧電流抑制器118

24.4.4PTC熱敏電阻的啟動電流118

24.4.5將PTC熱敏電阻用作熒光燈鎮流器119

24.4.6將PTC熱敏電阻用作119

24.5注意事項119

24.5.1自發熱過載119

24.5.2加器件119

25熱電偶121

25.1它可以做什麼121

25.1.0原理圖符號122

25.2熱電偶的應用122

25.3熱電偶的工作原理122

25.3.0熱電偶的其他知識123

25.4如何使用它123

25.4.1熱電偶的種類123

25.4.2賽貝克繫數124

25.4.3輸出轉換芯片124

25.5熱電堆125

25.6注意事項125

25.6.1極性125

25.6.2電子干擾125

25.6.3金屬疲勞和氧化125

25.6.4型號選擇不當125

25.6.5自制熱電偶的焊接問題125

26RTD(電阻溫度檢測器)127

26.1它可以做什麼127

26.2RTD的屬性127

26.2.1原理圖符號128

26.2.2應用128

26.3如何使用它128

26.4演變128

26.4.1接線129

26.4.2RTD探針129

26.4.3信號處理129

26.5注意事項129

26.5.1自發熱129

26.5.2熱絕緣129

26.5.3不兼容129

27半導體溫度傳感器131

27.1它可以做什麼131

27.1.1半導體溫度傳感器的應用131

27.1.2原理圖符號132

27.1.3特性132

27.2它如何工作132

27.2.1CMOS傳感器132

27.2.2多晶體管132

27.2.3PTAT和 Brokaw Cell133

27.3演變133

27.3.1模擬電壓輸出133

27.3.2模擬電流輸出134

27.3.3數字輸出135

27.4CMOS半導體溫度傳感器136

27.5注意事項137

27.5.1不同的溫度單位137

27.5.2延長線干擾137

27.5.3延時137

27.5.4處理時間137

28紅外溫度傳感器139

28.1它可以做什麼139

28.1.1應用139

28.1.2原理圖符號140

28.2它如何工作140

28.2.1熱電堆140

28.2.2溫度測量141

28.3演變141

28.3.1表面貼片封裝類型142

28.3.2傳感器陣列142

28.4參數142

28.4.1溫度範圍142

28.4.2視場142

28.5注意事項142

28.5.1視場選擇不當142

28.5.2反光物體142

28.5.3玻璃遮擋142

28.5.4多熱源142

28.5.5熱梯度143

29話筒145

29.1它可以做什麼145

29.1.0原理圖符號145

29.2它如何工作145

29.2.1碳粒式話筒145

29.2.2動圈式話筒146

29.2.3電容式話筒146

29.2.4駐極體話筒146

29.2.5MEMS話筒147

29.2.6壓電式話筒147

29.3參數147

29.3.1靈敏度147

29.3.2方向性148

29.3.3頻率響應148

29.3.4阻抗148

29.3.5總諧波失真148

29.3.6信噪比148

29.4注意事項149

29.4.1線纜敏感度149

29.4.2電源干擾149

30電流傳感器151

30.1它可以做什麼151

30.1.1應用151

30.1.2安培計151

30.1.3原理圖符號151

30.1.4電流表的接線152

30.2串聯電阻152

30.2.1電流采樣電阻152

30.2.2電壓檢測153

30.3霍爾效應電流傳感器153

30.4注意事項154

30.4.1混淆AC與DC154

30.4.2磁干擾154

30.4.3電表接線錯誤154

30.4.4電流超出範圍154

31電壓傳感器155

31.1它可以做什麼155

31.1.0應用155

31.2電壓表155

31.2.1原理圖符號156

31.2.2電壓表的接線156

31.3它如何工作156

31.3.1負載相關誤差156

31.3.2音量條156

31.4注意事項157

31.4.1混淆AC與DC157

31.4.2高阻抗電路157

31.4.3電壓超出範圍157

31.4.4對地電壓157

附錄A傳感器輸出159

A.1模擬輸出159

A.1.1模擬：電壓159

A.1.2模擬：電阻160

A.1.3模擬：集電極開路161

A.1.4模擬：電流161

A.1.5二進制：高/低161

A.1.6二進制：PWM162

A.1.7二進制：頻率162

A.1.8數字：I2C162

A.1.9數字：SPI162

術語表163

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