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詳解五種類型的運(yùn)動傳感器

2020-3-31  閱讀(1804)

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運(yùn)動傳感器,顧名思義,指檢測物體或人運(yùn)動的裝置,包括重力,線性加速度,旋轉(zhuǎn)矢量、振動頻率等。運(yùn)動傳感器可用于監(jiān)視設(shè)備移動,如傾斜,搖晃,旋轉(zhuǎn)或擺動。

 

其中,旋轉(zhuǎn)矢量傳感器和重力傳感器是用于運(yùn)動檢測和監(jiān)測的zui常用的傳感器。旋轉(zhuǎn)矢量傳感器特別靈活,可用于各種運(yùn)動相關(guān)任務(wù),如檢測手勢,監(jiān)視角度變化以及監(jiān)視相對方位變化。

 

例如,如果您正在開發(fā)游戲,增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用程序,二維或三維羅盤或照相機(jī)穩(wěn)定應(yīng)用程序,則旋轉(zhuǎn)矢量傳感器是理想的。在大多數(shù)情況下,使用這些傳感器比使用加速度計(jì)和地磁場傳感器或方位傳感器更好。

 

運(yùn)動傳感器使用的技術(shù)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(yùn)動傳感器,包括加速度計(jì),傾斜傳感器,振動傳感器,PIR(被動紅外)傳感器和旋轉(zhuǎn)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(yīng)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(biāo)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(yùn)動的人或動物身上發(fā)出的紅外線,輸出開關(guān)信號,可以應(yīng)用于各種需要檢測運(yùn)動人體的場合。

 

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

 

被動式紅外探測器主要由光學(xué)系統(tǒng)、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(xué)系統(tǒng)的配合作用可以探測到某個立體防范空間內(nèi)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(nèi)。

詳解五種類型的運(yùn)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(nèi)

 

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

詳解五種類型的運(yùn)動傳感器

PIR傳感器

 

2、加速度計(jì)

 

加速度計(jì),是測量運(yùn)載體線加速度的儀表。相對于遠(yuǎn)距感測的設(shè)備,它測量的是自身的運(yùn)動??蓱?yīng)用于智能手機(jī)(和平板電腦)內(nèi)部,因此,鑒于智能手機(jī)的超大規(guī)模生產(chǎn),如今加速度計(jì)價格低廉且易于使用。

 

加速計(jì)的應(yīng)用之一是測量重力,特別是使用于重量測定法的加速計(jì)上,這樣的設(shè)備稱為重力計(jì)。

 

和許多其它科學(xué)與工程系統(tǒng)一樣,加速計(jì)與陀螺儀一同使用于慣性導(dǎo)引系統(tǒng)中。比如,zui常見應(yīng)用于現(xiàn)代汽車的安全氣囊系統(tǒng)上,以偵測碰撞發(fā)生時車輛突然的減速度。

 

許多加速度計(jì)設(shè)備都使用MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))作為感應(yīng)加速度的關(guān)鍵技術(shù)。加速計(jì)可能是zui簡單的MEMS設(shè)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(guī)可以測量幾千個G的幅度,單軸、二軸、三軸都可以。

詳解五種類型的運(yùn)動傳感器

ST Microelectronics MEMS 3軸加速度計(jì)

 

3、傾斜傳感器

 

傾斜傳感器與加速度計(jì)有些相似,但設(shè)計(jì)復(fù)雜度要低得多。傾斜傳感器,也稱為運(yùn)動檢測器或傾斜開關(guān),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(shè)計(jì)類型有多種,但一種常見的類型稱為滾動球傳感器開關(guān)。滾動球傳感器開關(guān)通過滾動球工作,當(dāng)滾動球傾斜到臨界點(diǎn)時,該滾動球會與兩個或多個導(dǎo)電引腳形成接觸或斷開接觸。

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滾球傳感器開關(guān)

 

作為一種檢測工具,現(xiàn)在,傾斜傳感器已成為橋梁架設(shè)、鐵路鋪設(shè)、土木工程、石油鉆井、航空航海、工業(yè)自動化、智能平臺、機(jī)械加工等領(lǐng)域*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(jì)。許多數(shù)字加速度計(jì)具有用戶可選的靈敏度設(shè)置,使設(shè)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(shù)的理想選擇。壓電傳感器使用壓電效應(yīng)通過將物理變化轉(zhuǎn)換為電變化來測量加速度,應(yīng)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(jī)械沖擊。

壓電振動傳感器

 

5、旋轉(zhuǎn)傳感器

 

也許zui簡單的旋轉(zhuǎn)傳感器是使用電位計(jì)作為分壓器,其中電壓與旋轉(zhuǎn)角度成正比。

 

通常用于測量旋轉(zhuǎn)位置的正交編碼器每轉(zhuǎn)提供特定數(shù)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(jī)軸的旋轉(zhuǎn)成比例的二進(jìn)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。

詳解五種類型的運(yùn)動傳感器

正交編碼器的二進(jìn)制脈沖

 

其他旋轉(zhuǎn)傳感器包括基于霍爾效應(yīng)的旋轉(zhuǎn)傳感器IC和旋轉(zhuǎn)位置傳感器。旋轉(zhuǎn)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(yīng)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(yīng)大多數(shù)的應(yīng)用需求。

 

 

 

 

 

 

 

 

(來源:網(wǎng)絡(luò),版權(quán)歸原作者)

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