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传感器与物联网

  物联网的迅速发展,造就了传感器的大量应用,工业控制器依赖种类繁多的传感器,感触不同的环境及电气数据。传感器实际上是一种功能块,其作用是将来自外界的各种信号转换成电信号。

  为了对各种各样的信号进行检测、控制,就必须获得尽量简单易于处理的信号,这样的要求只有电信号能够满足。电信号能较容易地进行放大、反馈、滤波、微分、存贮、远距离操作等。传感器经过集成电路板处理后,可生成模拟量/数字量/开关量/脉冲信号等,直接利用或转达给下一个单元集中记录和处理。

传感器的种类主要有:

1、光传感器

  光传感器利用的是半导体的光导效应或光生伏特效应。光生伏特效应是通过光照射,将半导体PN结处产生的电压或电流作为输出加以检测。如光敏二级管,光敏三级管等。这些效应都是利用了光的量子性质。如常见的电梯红外光栅、光电传感器。

2、温度传感器

  用于检测温度的物理效应当中,除了利用塞贝克效应的热电偶外,通常利用Pt,W等的金属和氧气物半导体以及非氧化物半导体,有机半导体等的电阻随温度变化来作为温度传感器的。此外,还有利用光纤上进行涂层,分析荧光衰减周期变化来获取温度参数的光纤温度传感器。

3、压力传感器

  压力传感器大多利用了某种压阻效应。压阻效应是指当压力施加于电阻体上时,会使其电阻值发生变化,该现象称为压阻现象,比金属电阻的变化要明显得多,主要是因在受压后其电子或空穴的迁移率发生变化。比较常见的有电子称。

4、磁传感器

  磁传感器的常用效应是霍尔效应与磁阻效应。利用霍尔效应的元件是霍尔元件,它是在一半导体薄片两端之间通以电流,如果在薄片垂直方向外加一磁场,则载流子在罗伦兹力的作用下,将沿着与磁场方向垂直的方向移动,若在该方向上设置电极,则可检测出电压来(霍尔电压)。典型应用如电梯楼层叠加器的磁传感器。

5、气体传感器

  气体传感器实际就是半导体气体传感器。主要是气体的吸附效应。如半导体SnO2烧结制成的气敏传感器,其为多晶体,当表面吸附气体分子时,就会在气体分子与烧结体之间发生电子交换。控制载流子运动的晶粒界面处的势垒会发生变化。若在烧结体上设置两个电极,其间电阻将随气体分子吸附情况而增减。一般在还原性气体中电阻值会减少,在氧化性气体中电阻值会增加。最常见的应用实例,就是各种烟雾报警器了。

  其它种类的传感器还有振动传感器、位移传感器、应力传感器等等,这些传感器覆盖人类社会的各个角落,为物联网的发展提供有力度支撑。