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  • 1 # 蘭花草3356

    機器人的“感覺”來自“感測器”。機器人的自適應功能正是依賴著各式各樣的感測器輸入所需的資訊來實現的。肯定的說,沒有感測器就沒有電子自動化,就沒有機器人。

    感測器是一種能將某種物理引數如溫度、溼度、光等非電量的變化,轉換成為另一種物理量引數,如電流、電壓等檢測裝置。感測器廣泛應用於科學技術,上至宇宙航天,下至深海探測,無所不用。目前應用的感測器種類極多,根據工作性質、輸出效應的性質,通常感測器可分為兩類,第一類叫做參量式感測器,又叫調製式感測器。這類感測器把各種被測物理量轉換成電路的電阻、電感、電容的變化。第二類叫做發生器式感測器。這類感測器本身是一種電能發生器,可以直接將被測非電量轉換為電動勢。如壓電感測器、感應感測器等等。其它還有光電感測器、伺服感測器、器件感測器等等。所有的感測器都必須要求考慮其精度、靈敏度、變換特性、可靠性以及在惡劣條件下能夠正常工作。

    熱敏電阻在溫度測量方面通常作為溫度感測器,大多數熱敏電阻體是由金屬氧化物混合物做成的。如氧化鎳、氧化錳、氧化鈷、氧化鐵這些金屬氧化物都是熱敏電阻的原材料。熱敏電阻的特性在於它一旦發熱,電阻就會發生變化,有的熱敏電阻發熱電阻變小,有的熱敏電阻發熱電阻變大,各有各的用途。

    比如為了防止電器在開啟時瞬間的電流衝擊,此時的電流往往是正常工作的若干倍,很容易造成過載或工作不穩定。在電路中加上熱敏電阻,因電阻對電流的限制,起始電流不能很大,隨著電流流過,電阻發熱,電阻變小,電流就逐漸增大直至正常值。所以現在許多家電產品,如電冰箱、電視機,空調等都少不了熱敏電阻。熱敏電阻除了作電流控制或溫度補償元件還可以穩定電子線路和電動機電路。

    氣體感測器特別適合對氣體進行檢測。如煙霧感測器可以檢測出含量極低的任何易燃氣體或蒸氣,氣體感測器的內部是以半導體敏感元件為核心製作的。在敏感元件上裝置了可以加熱的燈絲,當燈絲加熱後半導體受熱氧化,此時敏感半導體會呈現出很高的電阻值。當檢測器與一定種類的氣體接觸時,由於這些氣體的“去氧化”作用,電阻會產生相應的下降,這就是半導體氣體感測器的基本原理。鉑線器件是常用的氣體感測器之一,它是利用塗復特殊材料和未塗復特殊材料的二片鉑元件,加熱後電阻值會表現出明顯差異的工作原理來作為氣體感測器的。

    光感測器的核心是硫化鎘材料做成的光敏電阻,原理是電阻不同受光呈現的阻值不同。一般的光敏電阻在高速工作狀態時靈敏度很低,為了解決這一問題,人們把光敏電阻與半導體的放大電路做在一起,使靈敏度大大提高。一般在強光下光敏電阻的阻值只有數十歐姆,處於全暗狀態,光敏電阻的阻值可升到10兆歐姆。光敏電阻可直接對光測量,做曝光表,可以用做控制路燈隨光亮程度的自動開關,可與鐳射等光學裝置結合在自動控制中加以應用。

    利用光電器件對於不同波長的光線其反映不同進而發展出超聲波感測器、紅外線感測器等用途很廣泛。現在醫院做超聲波檢查用的探頭,實際上就是超聲波感測器。而紅外感測器常應用於各種電器遙控器的接收端。

    酸鹼感測器是利用“伏打”效應制成的感測器,原理十分簡單。在一根細玻璃管中用二根不同金屬做成電極,當這根玻璃管插入不同電解液中,由於酸鹼電解液不同得到了不同的輸出電壓和極性。

    壓力感測器是利用半導體應變片元件製成的,應變電片發生形變時,會發出相應的電效能變化,它與電橋、放大器相結合可用於測量大氣壓力等等。

    霍爾感測器是利用半導體“霍爾效應”工作的感測器,簡單說來它是半導體磁場的一種反應。當磁場進入半導體時,半導體二端會形成一定的電位差,磁場越強,電位差就越大。如磁場進入的方向相反,那末電位差的極性也就跟著反轉過來。霍爾器件感測器用於檢測磁場強度十分理想,它的靈敏度為0.75~1.06毫伏/高斯。我們知道變化磁場用線圈也可測出,而對於恆定的磁場,線圈則無能為力,此刻霍爾感測器則是身懷絕技了。現在電腦使用的鍵盤,就是在按鍵下面裝了一塊小型磁鐵,當磁鐵按下去的時候,磁鐵的磁場靠近了霍爾感測器,霍爾感測器輸出訊號,開啟電路。這種開關方式不會產生電接觸的噪聲。電子琴的腳踏控制板也採用了霍爾感測器,這種在控感測器改變音量大小,不象以往用“電位器”那樣,因電位器的電阻片磨損或汙染會造成噪聲。霍爾感測器還可以用來製造十分精密的電子指南針等等,目前實用的“磁羅盤”指南針也有采用電子射線、電子流原理式的。

    溼度感測器採用鎂、鉻陶瓷材料加入氧化鈦製成。這種感測器材料呈現多孔、微孔分佈的半導體特性。因為這種材料易於吸收水分而改變電導率,所以做為溼度感測器,反應較靈敏。當水氣較少時,材料內部化學吸附形成電解層,當水氣增加時,導電能方明顯增高,材料內部變化為物理吸附。水氣越大,電導率越大,電阻越小。相對溼度超過30%時進入高溼區。感測器會出現水滴,這將影響感測器的正常工作。為此在感測器中設定了一組加熱線,使感測器溫度得到提高,防止了水滴的出現。

    溼度感測器廣泛應用於核反應堆、火力發電站、土砂測定、線路保護、抽溼機、影印、高壓滅菌、造紙、藥品等方面。

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