電子元器件實(shí)用手冊 傳感器篇 2017年版

電子元器件實(shí)用手冊 傳感器篇 作者： （美）Charles Platt，Fredrik Jansson 出版時(shí)間： 2017年版 叢編項： 愛(ài)上制作 內容簡(jiǎn)介 本書(shū)介紹常用電子元器件的基本信息、工作原理、使用方法、參數、注意事項等，便于初學(xué)者查找相關(guān)元器件的應用方式，本卷側重于介紹傳感器，包括GPS、磁力計、紅外傳感器、傾斜傳感器等。作為電子元件工具書(shū)介紹它們的經(jīng)典用途的同時(shí)，本書(shū)又以DIY的新角度介紹如何在項目中使用這些電子元件，可以為制作愛(ài)好者提供準確的信息，甚至當作一部工具書(shū)來(lái)使用。 目錄 1GPS1 1．1它可以做什么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每秒脈沖輸出數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它可以做什么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(chǎng)6 2．2．2地軸6 2．2．3線(xiàn)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它可以做什么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(kāi)關(guān)13 3．5．1簧片開(kāi)關(guān)種類(lèi)14 3．5．2簧片開(kāi)關(guān)參數14 3．5．3如何使用簧片開(kāi)關(guān)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(lèi)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(xiàn)性移動(dòng)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(yōu)缺點(diǎn)匯總16 3．10．1光學(xué)物體檢測傳感器的優(yōu)點(diǎn)16 3．10．2光學(xué)物體檢測傳感器的缺點(diǎn)16 3．10．3簧片開(kāi)關(guān)的優(yōu)點(diǎn)16 3．10．4簧片開(kāi)關(guān)的缺點(diǎn)16 3．10．5霍爾效應傳感器的優(yōu)點(diǎn)17 3．10．6霍爾效應傳感器的缺點(diǎn)17 3．11禁止事項17 3．11．1光傳感器17 3．11．2簧片開(kāi)關(guān)17 4被動(dòng)式紅外傳感器19 4．1它可以做什么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 4．2．2檢測單元20 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它可以做什么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(xiàn)26 5．2．3相對優(yōu)勢26 5．3常見(jiàn)的超聲波傳感器26 5．3．1進(jìn)口產(chǎn)品27 5．3．2獨立元器件27 5．4紅外線(xiàn)傳感器常見(jiàn)型號27 5．4．0紅外線(xiàn)距離傳感器的發(fā)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(lái)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(huán)境因素30 5．7．5LED老化30 6線(xiàn)性位置傳感器31 6．1它可以做什么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(xiàn)性電位計31 6．2．2磁性線(xiàn)性編碼器32 6．2．3光學(xué)線(xiàn)性編碼器33 6．2．4線(xiàn)性編碼器的應用33 6．2．5線(xiàn)性可變差動(dòng)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它可以做什么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(xué)旋轉編碼器37 7．2．8光學(xué)產(chǎn)品38 7．2．9計算機鼠標原理38 7．2．10旋轉速度38 7．2．11絕對位置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(xiàn)錯誤41 7．4．2編碼錯誤41 7．4．3術(shù)語(yǔ)混淆41 8傾斜傳感器43 8．1它可以做什么43 8．1．0原理圖符號43 8．2它如何工作43 8．2．1簡(jiǎn)化版本44 8．2．2應用44 8．3演變45 8．3．1汞開(kāi)關(guān)45 8．3．2擺錘開(kāi)關(guān)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(diǎn)腐蝕47 8．7．2隨機信號47 8．7．3環(huán)境危害47 8．7．4依賴(lài)重力47 8．7．5穩定性47 9陀螺儀49 9．1它可以做什么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(dòng)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(dòng)52 9．6．4電路布局52 10加速度計53 10．1它可以做什么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(wèn)題56 11振動(dòng)傳感器57 11．1它可以做什么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(chǎng)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(dòng)態(tài)參數59 11．4如何使用它60 11．5注意事項60 11．5．1線(xiàn)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它可以做什么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(jiǎn)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范圍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(wèn)題66 12．5．2檢測區域選擇不當66 12．5．3防水問(wèn)題66 12．5．4溫度靈敏度66 12．5．5引腳過(guò)長(cháng)66 13單點(diǎn)觸摸傳感器67 13．1它可以做什么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它可以做什么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它可以做什么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(jìn)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(chēng)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它可以做什么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(diǎn)80 16．1．5熱液體流速傳感器80 16．1．6滑套式液體流量開(kāi)關(guān)81 16．1．7滑動(dòng)活塞式液體流量開(kāi)關(guān)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它可以做什么83 17．1．1原理圖符號83 17．1．2應用83 17．1．3設計要點(diǎn)83 17．1．4單位83 17．2它如何工作84 17．2．1基本傳感單元84 17．2．2相對測量84 17．3演變85 17．3．1環(huán)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它可以做什么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(diǎn)傳感器89 18．4．2絕對濕度傳感器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(diǎn)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(wèn)題91 19氣體流速傳感器93 19．1它可以做什么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(fēng)速計93 19．2．2手持式風(fēng)速計94 19．2．3超聲波風(fēng)速計94 19．2．4熱線(xiàn)風(fēng)速計94 19．2．5質(zhì)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它可以做什么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(lián)電阻的選擇99 20．6注意事項99 20．6．1過(guò)載99 20．6．2過(guò)壓99 20．6．3與其他器件混淆99 21光敏二極管101 21．1它可以做什么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(cháng)范圍102 21．3．5光敏二極管陣列102 21．3．6輸出種類(lèi)103 21．3．7特殊種類(lèi)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它可以做什么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(jué)分類(lèi)錯誤108 22．6．2超出輸出范圍108 23NTC熱敏電阻109 23．1它可以做什么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(lián)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浪涌抑制器111 23．3．0復位112 23．4熱敏電阻的參數112 23．4．1時(shí)間與溫度112 23．4．2電阻與響應112 23．4．3千歐與開(kāi)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溫度系數112 23．4．8熱時(shí)間常數113 23．4．9誤差113 23．4．10溫度范圍113 23．4．11控制電流113 23．4．12功率范圍113 23．4．13可交替性113 23．5注意事項113 23．5．1自發(fā)熱113 23．5．2散熱113 23．5．3溫度過(guò)高或過(guò)低113 23．6附錄：溫度傳感器間的關(guān)系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它可以做什么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(xiàn)性PTC熱敏電阻116 24．4．1高溫保護116 24．4．2過(guò)流保護117 24．4．3PTC型浪涌電流抑制器118 24．4．4PTC熱敏電阻的啟動(dòng)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熱敏電阻用作加熱單元119 24．5注意事項119 24．5．1自發(fā)熱過(guò)載119 24．5．2加熱其他元器件119 25熱電偶121 25．1它可以做什么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(lèi)123 25．4．2賽貝克系數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(wèn)題125 26RTD(電阻溫度檢測器)127 26．1它可以做什么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(xiàn)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(fā)熱129 26．5．2熱絕緣129 26．5．3傳感單元不兼容129 27半導體溫度傳感器131 27．1它可以做什么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(cháng)線(xiàn)干擾137 27．5．3延時(shí)137 27．5．4處理時(shí)間137 28紅外溫度傳感器139 28．1它可以做什么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(lèi)型142 28．3．2傳感器陣列142 28．4參數142 28．4．1溫度范圍142 28．4．2視場(chǎng)142 28．5注意事項142 28．5．1視場(chǎng)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(huà)筒145 29．1它可以做什么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(huà)筒145 29．2．2動(dòng)圈式話(huà)筒146 29．2．3電容式話(huà)筒146 29．2．4駐極體話(huà)筒146 29．2．5MEMS話(huà)筒147 29．2．6壓電式話(huà)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(xiàn)纜敏感度149 29．4．2電源干擾149 30電流傳感器151 30．1它可以做什么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(xiàn)152 30．2串聯(lián)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(xiàn)錯誤154 30．4．4電流超出范圍154 31電壓傳感器155 31．1它可以做什么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(xiàn)156 31．3它如何工作156 31．3．1負載相關(guān)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電壓超出范圍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(kāi)路161 A．1．4模擬：電流161 A．1．5二進(jìn)制：高/低161 A．1．6二進(jìn)制：PWM162 A．1．7二進(jìn)制：頻率162 A．1．8數字：I2C162 A．1．9數字：SPI162 術(shù)語(yǔ)表163