模擬和數(shù)字傳感器和轉(zhuǎn)換器
出處:維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于:2023-07-26 16:58:38 | 3044 次閱讀
模擬傳感器產(chǎn)生連續(xù)的輸出信號(hào)或電壓,通常與被測(cè)量的量成正比。溫度、速度、壓力、位移、應(yīng)變等物理量都是模擬量,因?yàn)樗鼈儽举|(zhì)上往往是連續(xù)的。例如,可以使用溫度計(jì)或熱電偶測(cè)量液體的溫度,溫度計(jì)或熱電偶在液體加熱或冷卻時(shí)連續(xù)響應(yīng)溫度變化。 用于產(chǎn)生模擬信號(hào)的熱電偶

模擬傳感器往往會(huì)產(chǎn)生隨時(shí)間平穩(wěn)、連續(xù)變化的輸出信號(hào)。這些信號(hào)的值往往非常小,從幾微伏 (uV) 到幾毫伏 (mV),因此需要某種形式的放大。
那么測(cè)量模擬信號(hào)的電路通常響應(yīng)緩慢和/或精度低。此外,通過(guò)使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器或 ADC,可以將模擬信號(hào)輕松轉(zhuǎn)換為數(shù)字類(lèi)型信號(hào),以便在微控制器系統(tǒng)中使用。
數(shù)字傳感器
顧名思義,數(shù)字傳感器產(chǎn)生離散的數(shù)字輸出信號(hào)或電壓,它們是被測(cè)量量的數(shù)字表示。數(shù)字傳感器產(chǎn)生邏輯“1”或邏輯“0”(“ON”或“OFF”)形式的二進(jìn)制輸出信號(hào)。這意味著數(shù)字信號(hào)僅產(chǎn)生離散(非連續(xù))值,這些值可以作為單個(gè)“位”輸出(串行傳輸)或通過(guò)組合這些位以產(chǎn)生單個(gè)“字節(jié)”輸出(并行傳輸)。 用于產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)的光傳感器

在上面的簡(jiǎn)單示例中,旋轉(zhuǎn)軸的速度是通過(guò)使用數(shù)字 LED/光電檢測(cè)器傳感器來(lái)測(cè)量的。固定到旋轉(zhuǎn)軸(例如,電機(jī)或機(jī)器人輪)的圓盤(pán)在其設(shè)計(jì)中具有許多透明槽。當(dāng)圓盤(pán)以軸的速度旋轉(zhuǎn)時(shí),每個(gè)槽依次經(jīng)過(guò)傳感器,產(chǎn)生代表邏輯“1”或邏輯“0”電平的輸出脈沖。
這些脈沖被發(fā)送到計(jì)數(shù)器的寄存器,最后發(fā)送到輸出顯示器以顯示軸的速度或轉(zhuǎn)數(shù)。通過(guò)增加圓盤(pán)內(nèi)的槽或“窗口”的數(shù)量,軸的每轉(zhuǎn)可產(chǎn)生更多的輸出脈沖。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是,由于可以檢測(cè)旋轉(zhuǎn)的分?jǐn)?shù),因此可以實(shí)現(xiàn)更高的分辨率和精度。那么這種類(lèi)型的傳感器裝置也可以用于位置控制,其中盤(pán)槽之一代表參考位置。
與模擬信號(hào)相比,數(shù)字信號(hào)或數(shù)量具有非常高的精度,并且可以以非常高的時(shí)鐘速度進(jìn)行測(cè)量和“采樣”。數(shù)字信號(hào)的精度與用于表示測(cè)量量的位數(shù)成正比。例如,使用 8 位處理器,將產(chǎn)生 0.390% 的精度(256 分之一)。使用 16 位處理器時(shí),準(zhǔn)確度為 0.0015%(65,536 分之一),即準(zhǔn)確度的 260 倍。由于數(shù)字量的操縱和處理速度非???,比模擬信號(hào)快數(shù)百萬(wàn)倍,因此可以保持這種精度。
在大多數(shù)情況下,傳感器并且更具體地模擬傳感器通常需要外部電源以及某種形式的額外的信號(hào)放大或?yàn)V波,以便產(chǎn)生能夠被測(cè)量或使用的合適的電信號(hào)。在單個(gè)電路中實(shí)現(xiàn)放大和濾波的一種非常好的方法是使用前面提到的運(yùn)算放大器。
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