电子元器件实用手册 传感器篇PDF电子书下载

1 GPS 1

1.1 它可以做什么 1

1.1.1 原理图符号 1

1.1.2 GPS子模块 1

1.2 它如何工作 1

1.3 演变 2

1.4 参数 2

1.5 如何使用它 2

1.5.0 每秒脉冲输出数 3

1.6 禁止事项 3

1.6.1 静电放电 3

1.6.2 接地不良 3

1.6.3 虚焊 3

1.6.4 许可限制 3

1.6.5 搜星失败 3

1.6.6 速度或高度超出限定值 3

2 磁力计 5

2.1 它可以做什么 5

2.1.1 原理图符号 5

2.1.2 IMU 5

2.1.3 应用 5

2.2 它如何工作 6

2.2.1 磁场 6

2.2.2 地轴 6

2.2.3 线圈磁力计 7

2.2.4 霍尔效应和磁阻 7

2.3 演变 7

2.4 如何使用它 8

2.5 禁止事项 8

2.5.1 磁干扰 8

2.5.2 安装不当 8

3 物体检测传感器 9

3.1 它可以做什么 9

3.1.0 原理图符号 9

3.2 演变 10

3.3 光检测 10

3.3.1 透射型光传感器 11

3.3.2 对射型光传感器 12

3.4 磁传感器 13

3.5 簧片开关 13

3.5.1 簧片开关种类 14

3.5.2 簧片开关参数 14

3.5.3 如何使用簧片开关 14

3.6 霍尔效应传感器 14

3.6.1 霍尔效应传感器的工作原理 15

3.6.2 霍尔效应传感器的种类 15

3.7 参数 15

3.8 如何使用霍尔效应传感器 15

3.9 如何使用物体检测传感器 15

3.9.1 线性移动检测 15

3.9.2 中断检测 16

3.9.3 角度检测 16

3.10 不同传感器的优缺点汇总 16

3.10.1 光学物体检测传感器的优点 16

3.10.2 光学物体检测传感器的缺点 16

3.10.3 簧片开关的优点 16

3.10.4 簧片开关的缺点 16

3.10.5 霍尔效应传感器的优点 17

3.10.6 霍尔效应传感器的缺点 17

3.11 禁止事项 17

3.11.1 光传感器 17

3.11.2 簧片开关 17

4 被动式红外传感器 19

4.1 它可以做什么 19

4.1.1 原理图符号 19

4.1.2 应用 19

4.2 它如何工作 19

4.2.1 热释电传感器 20

4.2.2 检测单元 20

4.2.3 镜头组 20

4.3 演变 22

4.4 禁止事项 23

4.4.1 高温灵敏度衰减 23

4.4.2 检测窗口损坏 23

4.4.3 受潮 23

5 距离传感器 25

5.1 它可以做什么 25

5.1.1 原理图符号 25

5.1.2 应用 25

5.2 演变 25

5.2.1 超声波 25

5.2.2 红外线 26

5.2.3 相对优势 26

5.3 常见的超声波传感器 26

5.3.1 进口产品 27

5.3.2 独立元器件 27

5.4 红外线传感器常见型号 27

5.4.0 红外线距离传感器的发展趋势 28

5.5 电容位移传感器 28

5.5.0 应用 29

5.6 它如何工作 29

5.6.1 误差来源 29

5.6.2 参数 29

5.7 光或超声波距离传感器的注意事项 29

5.7.1 待测物体距离太近 29

5.7.2 信号源混杂 30

5.7.3 反射面选取不当 30

5.7.4 环境因素 30

5.7.5 LED老化 30

6 线性位置传感器 31

6.1 它可以做什么 31

6.1.1 应用 31

6.1.2 原理图符号 31

6.2 它如何工作 31

6.2.1 线性电位计 31

6.2.2 磁性线性编码器 32

6.2.3 光学线性编码器 33

6.2.4 线性编码器的应用 33

6.2.5 线性可变差动变压器 33

6.3 注意事项 34

6.3.1 机械故障 34

6.3.2 LED老化 34

7 旋转位置传感器 35

7.1 它可以做什么 35

7.1.1 应用 35

7.1.2 原理图符号 35

7.2 电位计 35

7.2.1 弧形旋转电位计 35

7.2.2 限位柱 36

7.2.3 多匝旋转电位计 36

7.2.4 磁旋转位置传感器 36

7.2.5 旋转位置传感芯片 37

7.2.6 旋转编码器 37

7.2.7 光学旋转编码器 37

7.2.8 光学产品 38

7.2.9 计算机鼠标原理 38

7.2.10 旋转速度 38

7.2.11 绝对位置 39

7.2.12 格雷码 39

7.2.13 磁旋转编码器 40

7.3 如何使用它 40

7.4 注意事项 41

7.4.1 接线错误 41

7.4.2 编码错误 41

7.4.3 术语混淆 41

8 倾斜传感器 43

8.1 它可以做什么 43

8.1.0 原理图符号 43

8.2 它如何工作 43

8.2.1 简化版本 44

8.2.2 应用 44

8.3 演变 45

8.3.1 汞开关 45

8.3.2 摆锤开关 45

8.3.3 磁化球 45

8.4 倾斜传感器 45

8.4.0 两轴倾斜传感器 46

8.5 参数 47

8.6 如何使用它 47

8.7 注意事项 47

8.7.1 触点腐蚀 47

8.7.2 随机信号 47

8.7.3 环境危害 47

8.7.4 依赖重力 47

8.7.5 稳定性 47

9 陀螺仪 49

9.1 它可以做什么 49

9.1.1 原理图符号 49

9.1.2 IMU 49

9.1.3 应用 49

9.2 它如何工作 49

9.2.0 振动陀螺仪 50

9.3 演变 51

9.3.0 IMU 51

9.4 参数 51

9.5 如何使用它 52

9.6 注意事项 52

9.6.1 温漂 52

9.6.2 机械压力 52

9.6.3 外部振动 52

9.6.4 电路布局 52

10 加速度计 53

10.1 它可以做什么 53

10.1.1 IMU 53

10.1.2 原理图符号 53

10.1.3 应用 53

10.2 它如何工作 54

10.2.1 重力与自由落体 54

10.2.2 旋转 54

10.2.3 计算 54

10.3 演变 55

10.4 参数 56

10.5 注意事项 56

10.5.1 机械压力 56

10.5.2 其他问题 56

11 振动传感器 57

11.1 它可以做什么 57

11.1.0 原理图符号 57

11.2 演变 57

11.2.1 弹簧式 57

11.2.2 压电板条 58

11.2.3 压电芯片 58

11.2.4 “诱捕”型 58

11.2.5 磁场型 59

11.2.6 水银型 59

11.3 参数 59

11.3.1 主要参数 59

11.3.2 动态参数 59

11.4 如何使用它 60

11.5 注意事项 60

11.5.1 线缆信号衰减 60

11.5.2 干扰 60

11 5.3 正确接地 60

11.5.4 疲劳损坏 60

12 力传感器 61

12.1 它可以做什么 61

12.1.1 应用 61

12.1.2 原理图符号 61

12.2 它如何工作 62

12.2.1 应力计 62

12.2.2 惠斯通电桥电路 62

12.2.3 惠斯通电桥校正 63

12.2.4 应力计的信号放大 63

12.2.5 其他应力计模块 63

12.2.6 塑料膜力传感器 64

12.2.7 形变式力传感器 64

12.2.8 简易电阻传感器 64

12.3 如何使用它 64

12.3.0 塑料膜电阻力传感器 64

12.4 参数 65

12.4.1 薄膜型力传感器的适用范围 65

12.4.2 薄膜型力传感器的规格 65

12.4.3 应力计 66

12.5 注意事项 66

12.5.1 焊接问题 66

12.5.2 检测区域选择不当 66

12.5.3 防水问题 66

12.5.4 温度灵敏度 66

12.5.5 引脚过长 66

13 单点触摸传感器 67

13.1 它可以做什么 67

13.1.1 应用 67

13.1.2 原理图符号 67

13.2 它如何工作 68

13.3 如何使用它 68

13.3.1 如何获得触摸板 68

13.3.2 独立触摸板 68

13.3.3 触摸轮和触摸带 69

13.3.4 设计指南 69

13.4 注意事项 69

13.4.1 手套 69

13.4.2 笔 69

13.4.3 导电墨水 69

14 触摸屏 71

14.1 它可以做什么 71

14.1.0 原理图符号 71

14.2 演变 71

14.2.1 电阻式 71

14.2.2 电容式 72

14.3 触摸屏总成 72

15 液位传感器 73

15.1 它可以做什么 73

15.1.1 原理图符号 73

15.1.2 应用 73

15.2 它如何工作 73

15.2.1 二进制输出漂浮传感器 73

15.2.2 模拟输出液位传感器 74

15.2.3 增量输出液位传感器 75

15.2.4 排水式液位传感器 75

15.2.5 超声波液位传感器 75

15.2.6 称重传感 75

15.2.7 压力传感 76

15.3 注意事项 76

15.3.1 湍流 76

15.3.2 倾斜 76

16 液体流速传感器 79

16.1 它可以做什么 79

16.1.1 原理图符号 79

16.1.2 叶轮液体流量传感器 79

16.1.3 涡轮液体流量传感器 80

16.1.4 叶轮和涡轮的缺点 80

16.1.5 热液体流速传感器 80

16.1.6 滑套式液体流量开关 81

16.1.7 滑动活塞式液体流量开关 81

16.1.8 超声波液体流速传感器 81

16.1.9 磁液体流量传感器 81

16.1.10 差压液体流量计 81

16.2 注意事项 82

16.2.0 易受灰尘或腐蚀性材料影响 82

17 气体／液体压强传感器 83

17.1 它可以做什么 83

17.1.1 原理图符号 83

17.1.2 应用 83

17.1.3 设计要点 83

17.1.4 单位 83

17.2 它如何工作 84

17.2.1 基本传感单元 84

17.2.2 相对测量 84

17.3 演变 85

17.3.1 环境气压 85

17.3.2 高度 85

17.3.3 气压 85

17.4 注意事项 86

17.4.1 易受灰尘、潮湿或腐蚀性材料影响 86

17.4.2 光敏感 86

18 气体浓度传感器 87

18.1 它可以做什么 87

18.1.0 原理图符号 87

18.2 半导体气体传感器 87

18.3 氧气传感器 88

18.4 湿度传感器 88

18.4.1 露点传感器 89

18.4.2 绝对湿度传感器 89

18.4.3 相对湿度传感器 89

18.4.4 湿度传感器的输出信号 89

18.4.5 模拟湿度传感器 89

18.4.6 设计要点 90

18.4.7 数字湿度传感器 90

18.5 注意事项 91

18.5.1 空气污染 91

18.5.2 重校准 91

18.5.3 焊接问题 91

19 气体流速传感器 93

19.1 它可以做什么 93

19.1.1 应用 93

19.1.2 原理图符号 93

19.2 它如何工作 93

19.2.1 风速计 93

19.2.2 手持式风速计 94

19.2.3 超声波风速计 94

19.2.4 热线风速计 94

19.2.5 质量流速传感 94

19.2.6 应用 95

19.2.7 单位 95

19.2.8 测量较大的流速 95

19.2.9 输出 95

19.3 注意事项 96

20 光敏电阻 97

20.1 它可以做什么 97

20.1.0 原理图符号 97

20.2 它如何工作 97

20.2.0 构造 97

20.3 演变 98

20.3.0 光隔离器中的光敏电阻 98

20.4 参数 98

20.4.0 光敏电阻与光敏三极管的区别 98

20.5 如何使用它 99

20.5.0 串联电阻的选择 99

20.6 注意事项 99

20.6.1 过载 99

20.6.2 过压 99

20.6.3 与其他器件混淆 99

21 光敏二极管 101

21.1 它可以做什么 101

21.1.1 原理图符号 101

21.1.2 应用 101

21.2 它如何工作 101

21.3 演变 102

21.3.1 PIN光敏二极管 102

21.3.2 雪崩光敏二极管 102

21.3.3 封装 102

21.3.4 波长范围 102

21.3.5 光敏二极管阵列 102

21.3.6 输出种类 103

21.3.7 特殊种类 103

21.4 参数 103

21.5 如何使用它 104

21.6 注意事项 104

22 光敏三极管 105

22.1 它可以做什么 105

22.1.1 原理图符号 105

22.1.2 应用 105

22.2 它如何工作 106

22.3 演变 106

22.3.1 可选基极引脚 106

22.3.2 光敏达林顿管 106

22.3.3 光敏FET 106

22.4 参数 106

22.4.1 与其他光照传感器的比较 107

22.4.2 批号 107

22.5 如何使用它 107

22.5.0 输出值的计算 108

22.6 注意事项 108

22.6.1 视觉分类错误 108

22.6.2 超出输出范围 108

23 NTC热敏电阻 109

23.1 它可以做什么 109

23.1.1 原理图符号 109

23.1.2 应用 109

23.2 NTC热敏电阻如何工作 110

23.2.1 温度传感器的输出转换 110

23.2.2 串联电阻的取值 111

23.2.3 惠斯通电桥电路 111

23.2.4 获取温度值 111

23.3 浪涌抑制器 111

23.3.0 复位 112

23.4 热敏电阻的参数 112

23.4.1 时间与温度 112

23.4.2 电阻与响应 112

23.4.3 干欧与开尔文 112

23.4.4 参考温度 112

23.4.5 参考电阻 112

23.4.6 损耗常数 112

23.4.7 温度系数 112

23.4.8 热时间常数 113

23.4.9 误差 113

23.4.10 温度范围 113

23.4.11 控制电流 113

23.4.12 功率范围 113

23.4.13 可交替性 113

23.5 注意事项 113

23.5.1 自发热 113

23.5.2 散热 113

23.5.3 温度过高或过低 113

23.6 附录：温度传感器间的关系 113

23 6.1 NTC热敏电阻 114

23.6.2 PTC热敏电阻 114

23.6.3 热电偶 114

23.6.4 电阻温度检测器 114

23.6.5 半导体温度传感器 114

24 PTC热敏电阻 115

24.1 它可以做什么 115

24.1.0 原理图符号 115

24.2 PTC热敏电阻综述 115

24.3 温度检测型硅基热敏电阻 116

24.3.0 RTDs 116

24.4 非线性PTC热敏电阻 116

24.4.1 高温保护 116

24.4.2 过流保护 117

24.4.3 PTC型浪涌电流抑制器 118

24.4.4 PTC热敏电阻的启动电流 118

24.4.5 将PTC热敏电阻用作荧光灯镇流器 119

24.4.6 将PTC热敏电阻用作加热单元 119

24.5 注意事项 119

24.5.1 自发热过载 119

24.5.2 加热其他元器件 119

25 热电偶 121

25.1 它可以做什么 121

25.1.0 原理图符号 122

25.2 热电偶的应用 122

25.3 热电偶的工作原理 122

25.3.0 热电偶的其他知识 123

25.4 如何使用它 123

25.4.1 热电偶的种类 123

25.4.2 赛贝克系数 124

25.4.3 输出转换芯片 124

25.5 热电堆 125

25.6 注意事项 125

25.6.1 极性 125

25.6.2 电子干扰 125

25.6.3 金属疲劳和氧化 125

25.6.4 型号选择不当 125

25.6.5 自制热电偶的焊接问题 125

26 RTD（电阻温度检测器） 127

26.1 它可以做什么 127

26.2 RTD的属性 127

26.2.1 原理图符号 128

26.2.2 应用 128

26.3 如何使用它 128

26.4 演变 128

26.4.1 接线 129

26.4.2 RTD探针 129

26.4.3 信号处理 129

26.5 注意事项 129

26.5.1 自发热 129

26.5.2 热绝缘 129

26 5.3 传感单元不兼容 129

27 半导体温度传感器 131

27.1 它可以做什么 131

27.1.1 半导体温度传感器的应用 131

27.1.2 原理图符号 132

27.1.3 特性 132

27.2 它如何工作 132

27.2.1 CMOS传感器 132

27.2.2 多晶体管 132

27.2.3 PTAT和Brokaw Cell 133

27.3 演变 133

27.3.1 模拟电压输出 133

27.3.2 模拟电流输出 134

27.3.3 数字输出 135

27.4 CMOS半导体温度传感器 136

27.5 注意事项 137

27.5.1 不同的温度单位 137

27.5.2 延长线干扰 137

27.5.3 延时 137

27.5.4 处理时间 137

28 红外温度传感器 139

28.1 它可以做什么 139

28.1.1 应用 139

28.1.2 原理图符号 140

28.2 它如何工作 140

28.2.1 热电堆 140

28.2.2 温度测量 141

28.3 演变 141

28.3.1 表面贴片封装类型 142

28.3.2 传感器阵列 142

28.4 参数 142

28.4.1 温度范围 142

28.4.2 视场 142

28.5 注意事项 142

28.5.1 视场选择不当 142

28.5.2 反光物体 142

28.5.3 玻璃遮挡 142

28.5.4 多热源 142

28.5.5 热梯度 143

29 话筒 145

29.1 它可以做什么 145

29.1.0 原理图符号 145

29.2 它如何工作 145

29.2.1 碳粒式话筒 145

29.2.2 动圈式话筒 146

29.2.3 电容式话筒 146

29.2.4 驻极体话筒 146

29.2.5 MEMS话筒 147

29.2.6 压电式话筒 147

29.3 参数 147

29.3.1 灵敏度 147

29.3.2 方向性 148

29.3.3 频率响应 148

29.3.4 阻抗 148

29.3.5 总谐波失真 148

29.3.6 信噪比 148

29.4 注意事项 149

29.4.1 线缆敏感度 149

29.4.2 电源干扰 149

30 电流传感器 151

30.1 它可以做什么 151

30.1.1 应用 151

30.1.2 安培计 151

30.1.3 原理图符号 151

30.1.4 电流表的接线 152

30.2 串联电阻 152

30.2.1 电流采样电阻 152

30.2.2 电压检测 153

30.3 霍尔效应电流传感器 153

30.4 注意事项 154

30.4.1 混淆AC与DC 154

30.4.2 磁干扰 154

30.4.3 电表接线错误 154

30.4.4 电流超出范围 154

31 电压传感器 155

31.1 它可以做什么 155

31.1.0 应用 155

31.2 电压表 155

31.2.1 原理图符号 156

31.2.2 电压表的接线 156

31.3 它如何工作 156

31.3.1 负载相关误差 156

31.3.2 音量条 156

31.4 注意事项 157

31.4.1 混淆AC与DC 157

31.4.2 高阻抗电路 157

31.4.3 电压超出范围 157

31.4.4 对地电压 157

附录A 传感器输出 159

A.1 模拟输出 159

A.1.1 模拟：电压 159

A.1.2 模拟：电阻 160

A.1.3 模拟：集电极开路 161

A.1.4 模拟：电流 161

A.1.5 二进制：高／低 161

A.1.6 二进制：PWM 162

A.1.7 二进制：频率 162

A.1.8 数字：I2C 162

A.1.9 数字：SPI 162

术语表 163