各类常见感测器应用电路解析

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1、各類常見感測器應用電路解析宇量感測器主要動作原理是將物理量轉換成電氣信號，電子儀器經常使用位置、方向、角度、壓力、溫度、濕度、亮度等感測器，判斷控制動作上必要的資訊。當前感測器已成為近代文明生活中不可或缺的重要電子元件，例如住家保全的玻璃窗破碎感測器（Sensor），行動電話的開闔式螢幕開閉感測器、導航儀的陀螺感測器等等，本文接下來將介紹各種常見感測器的特性，並舉例說明其應用電路。【本文介紹之感測器類型一覽】塵埃感測器煙霧感測器火燄感測器惡臭氣體感測器酒精濃度感測器衝擊感測器遠距感測器近距感測器超薄型壓力感測器加速感測器水平/傾斜感測器旋轉速度感測器

2、單晶片陀螺儀感測器1～10000Lux照度感測器0.1～1000Lux照度感測器RGB色彩感測器單晶片影像感測器非接觸式溫度感測器濕度感測器壓力差感測器電流感測器交/直流電流感測器感測器的特性與應用電路■塵埃感測器圖1是塵埃感測器（GP2Y1010AUOF）的內部方塊圖。如圖所示，「L」的脈衝信號施加至LED端子期間LED會點燈，如果空氣中的塵埃流入感測器的中央孔穴時，LED的光線會散亂，此時利用光檢測器檢測散亂光，再透過增幅輸出電氣信號，就能夠達成檢測塵埃的目的。圖2是灰塵感測器（GP2Y1010AUOF）組合微處理器（MSP430F4270）時，

3、可以檢測室內塵埃的塵埃檢測電路。■煙霧感測器圖3是煙霧感測器（MC145012）的內部方塊圖，本煙霧感測器具備火災警報器要求的紅外線LED與赤外線光檢測器等所有功能。圖4是煙霧警報器的基本應用電路。無煙霧時光檢測器的輸出是0，煙霧一旦進入光檢測器內部，LED產生的光線會散亂，根據散亂光的強度發出煙霧警報。■火燄感測器表1是常用火燄檢測方法一覽表，其中紫外線方式具備結構單純、高可靠性，長檢測距離等優點。表1常用火燄檢測方法一覽火燄感測器外形類似霓虹燈管，它是利用火燄產生的紫外線進入燈管內產生放電現象，實現火燄檢測的預期目的。實際檢測火燄時如果燈管長時間

4、持續放電，除了會消耗電極之外燈管內的成份也會改變，因此火燄感測器的應用電路，除了火燄感測器的升壓電路之外，必需具備可能計數（Counter）脈衝次數的計算功能，當脈衝在一定時間持續發生時，該電路可以判斷成火燄。圖5是火燄感測器（R9454）的應用電路。■惡臭氣體感測器惡臭氣體感測器可以檢測造成惡臭的硫化物系氣體。圖6是基本檢測電路，如圖所示對加熱器兩端施加脈衝狀電壓使感測器加熱，此時流入氣體感測電阻器的時間大約是，消費電力低於，阻抗值為。由於阻抗值分佈範圍非常大，因此每個氣體感測器都必需逐一調整。圖7是惡臭氣體感測器（TGS2405）與微處理器（MS

5、P430F4270）組合的應用電路。■酒精濃度感測器酒精濃度感測器除了可以檢測酒精氣體之外，它對一氧化碳氣體也非常敏銳。圖8是酒精濃度感測器（NGSX-03）的基本檢測電路，如圖所示，氣體檢測電極的電路電壓為，由於它並不是非線性，即使低於也不會發生困擾。購入後長期放置未使用時，感測器的電極可能會附著污垢，開機後必需等待數分後，感測器的阻抗值才會達到。雖然感測器的阻抗值有10～20秒左右的穩定化時間，不過一般不要求高精度檢測酒精的場合，只要加熱器ON數秒，隨著酒精濃度的降低，感測器的阻抗值會降至數。圖9是酒精檢測器的應用電路■衝擊感測器基本上衝擊感測器

6、的動作原理與加速感測器一樣，都是利用內部壓電陶瓷，賦予機械性振動藉此產生電壓，由於過大衝擊會發生高電壓，因此檢測小衝擊時必需限制振幅，例如利用消除頻率約的低通濾波器消除高頻成份，此時即使敲擊玻璃窗左右的外力，衝擊感測器也能夠發出巨大的警報聲。衝擊感測器廣泛應用在住家玻璃窗，防止遭受竊盜敲碎玻璃窗等保全警報設備。圖10是衝擊檢測器（PKS1-4A1）的應用電路，圖中的警報聲維持時間利用電阻器設定。■遠距離感測器只要量測音波碰到物體後折返的時間，就可以計算至物體的實際距離。音波在空氣中傳遞速度以下式表示：實際距離則根據音波往返時間計算：：音波在空氣中傳遞

7、速度：音波的往返時間：距離：溫度圖11是測距感測器（T40-16）的應用電路。複數測距感測器鄰近使用時，經常發生相互干涉無法正確量測距離等困擾，此時必需改變測距感測器的頻率。■近距離感測器近距離感測器可以檢測距離左右的物體，主要應用在工廠流動生產線的元件數量管理。近距離感測器容易受到陽光、燈光的影響，常用對策是將發光端的紅光LED電流加大至。圖12是距離檢測器（EE-SF5-B）的應用電路。■超薄型壓力感測器厚度只有超薄型接觸式壓力感測器（A201-1），主要應用在車輛座位以及精密模具的崁合檢測等領域。使用時必需對感壓面範圍均勻施壓。圖13是阻抗轉換

8、成電壓的轉換電路，壓力感測器應用電路若使用雙電源型式時，透過OP增幅器構成的反相增幅電路，可以獲得與壓力成比