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淺析各種類型的運動傳感器

振動傳感器 2020-06-01 296 0

運動傳感器,顧名思義,指檢測物體或人運動的裝置,包括重力,線性加速度,旋轉矢量、振動頻率等。運動傳感器可用于監視設備移動,如傾斜,搖晃,旋轉或擺動。

其中,旋轉矢量傳感器和重力傳感器是用于運動檢測和監測的最常用的傳感器。旋轉矢量傳感器特別靈活,可用于各種運動相關任務,如檢測手勢,監視角度變化以及監視相對方位變化。

例如,如果您正在開發游戲,增強現實應用程序,二維或三維羅盤或照相機穩定應用程序,則旋轉矢量傳感器是理想的。在大多數情況下,使用這些傳感器比使用加速度計和地磁場傳感器或方位傳感器更好。

運動傳感器使用的技術各不相同,有的使用紅外輻射,有的使用聲波脈沖,有的基于振動的波動起伏。今天我們來了解下各種類型的運動傳感器,包括加速度計,傾斜傳感器,振動傳感器,PIR(被動紅外)傳感器和旋轉傳感器。

1、被動紅外傳感器(PIR)

PIR(Passive Infrared),被動式紅外探測器或身體感應器。

在自然界中,一切物體都會輻射紅外線,因此利用探測器測定目標本身和背景之間的紅外線差,可以得到不同的紅外圖像。而被動紅外傳感器就能檢測運動的人或動物身上發出的紅外線,輸出開關信號,可以應用于各種需要檢測運動人體的場合。

PIR是一種熱釋電設備,其工作原理是,在加熱或冷卻時傳感器都可以產生電壓,即通過感應周圍物體發出的輻射熱(即紅外線)的變化來檢測運動。

被動式紅外探測器主要由光學系統、熱傳感器(或稱為紅外傳感器)及報警控制器等部分組成。其核心部件是紅外探測器件,通過光學系統的配合作用可以探測到某個立體防范空間內的熱輻射的變化。紅外傳感器的探測波長范圍是8~14μm,人體輻射的紅外峰值波長約為10μm,正好在范圍以內。

淺析各種類型的運動傳感器

可見光譜和紅外光譜:紅外線不在我們眼睛的光檢測能力范圍內

PIR傳感器通常包括視場和/或線性距離規格,并且大多數帶有塑料透鏡。通常用于入侵者警報系統。比如,可安裝在汽車安全燈內部,當有人靠近時,照明燈會照亮車道。

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PIR傳感器

2、加速度計

加速度計,是測量運載體線加速度的儀表。相對于遠距感測的設備,它測量的是自身的運動。可應用于智能手機(和平板電腦)內部,因此,鑒于智能手機的超大規模生產,如今加速度計價格低廉且易于使用。

加速計的應用之一是測量重力,特別是使用于重量測定法的加速計上,這樣的設備稱為重力計。

和許多其它科學與工程系統一樣,加速計與陀螺儀一同使用于慣性導引系統中。比如,最常見應用于現代汽車的安全氣囊系統上,以偵測碰撞發生時車輛突然的減速度。

許多加速度計設備都使用MEMS(微機電系統)作為感應加速度的關鍵技術。加速計可能是最簡單的MEMS設備,有時只由一個懸臂和一個重錘組成,利用撓曲和電路來測量加速度。MEMS加速規可以測量幾千個G的幅度,單軸、二軸、三軸都可以。

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ST Microelectronics MEMS 3軸加速度計

3、傾斜傳感器

傾斜傳感器與加速度計有些相似,但設計復雜度要低得多。傾斜傳感器,也稱為運動檢測器或傾斜開關,是一種檢測傾斜的傳感器,尤其是從地平線傾斜的傳感器。

傾斜感測設計類型有多種,但一種常見的類型稱為滾動球傳感器開關。滾動球傳感器開關通過滾動球工作,當滾動球傾斜到臨界點時,該滾動球會與兩個或多個導電引腳形成接觸或斷開接觸。

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滾球傳感器開關

作為一種檢測工具,現在,傾斜傳感器已成為橋梁架設、鐵路鋪設、土木工程、石油鉆井、航空航海、工業自動化、智能平臺、機械加工等領域不可缺少的重要測量工具。

4、振動傳感器

有許多不同的方法和傳感器用于測量和檢測振動。

一種這樣的傳感器是前述的加速度計。許多數字加速度計具有用戶可選的靈敏度設置,使設備可以檢測從非常大到非常小的加速度。

壓電傳感器是振動傳感技術的理想選擇。壓電傳感器使用壓電效應通過將物理變化轉換為電變化來測量加速度,應變或力的變化。除了檢測振動之外,這些相同類型的傳感器還用于檢測機械沖擊。

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壓電振動傳感器

5、旋轉傳感器

也許最簡單的旋轉傳感器是使用電位計作為分壓器,其中電壓與旋轉角度成正比。

通常用于測量旋轉位置的正交編碼器每轉提供特定數量的等距脈沖。正交編碼器是一種增量編碼器。增量編碼器通過生成與電動機軸的旋轉成比例的二進制脈沖流來提供相對位置反饋(并且還可以提供速度和方向)。正交編碼器具有兩個通道,兩個通道的相位彼此相差90電角度。

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正交編碼器的二進制脈沖

其他旋轉傳感器包括基于霍爾效應的旋轉傳感器IC和旋轉位置傳感器。旋轉位置傳感器是具有取決于傳感器的角位置的輸出電壓的霍爾效應裝置。它們是非接觸式的,并提供多個角度范圍和安裝配置,以適應大多數的應用需求。

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