运动传感器简介：PIR、倾斜、力等

　　被动红外

　　PIR（被动红外）探测器通常用于入侵报警系统。 PIR 类似于热传感器。这些红外传感器/探测器是运动传感器安全灯内的秘密武器，当有人接近时，它们会照亮车道。红外线超出了我们眼睛的光检测能力（参见下图 1）。

　　图 1.可见光和红外光谱。图片 由加州大学伯克利分校数字地球观察提供
　　PIR 是热释电设备，即它们在加热或冷却时可以产生电压，通过感测周围物体发出的辐射热（又称红外线）的变化来检测运动。

　　PIR 传感器通常包括视场和/或线性距离规格，并且大多数配有塑料透镜。下图 2 是 PIR 传感器的示例。

　　图 2. PIR 传感器。图片取自 Parallax Inc 的555-28027 数据表。
　　加速度计
　　如前所述，加速度计位于智能手机（和平板电脑）内部，因此考虑到智能手机的超大规模生产，加速度计成本低廉且易于使用。

　　许多加速度计设备使用MEMS（微机电系统）作为传感加速度的关键技术。意法半导体加速度计采用专有工艺，允许悬浮硅结构沿感测加速度的方向自由移动。根据意法半导体的说法，“当对传感器施加加速度时，检测质量块会偏离其标称位置，从而导致电容半桥不平衡。这种不平衡是通过响应施加到电容器的电压脉冲的电荷积分来测量的” （LIS2DH 数据表，第 18 页）。参见图 3。

　　图 3. STMicroElectronics MEMS 3 轴加速度计。图片取自 LIS2DH 数据表。
　　倾斜传感器
　　倾斜传感器与加速度计有些相似，但设计远没有那么复杂。倾斜传感器，也称为运动探测器或倾斜开关，顾名思义：它是一个检测倾斜的传感器，特别是从地平线倾斜的传感器。倾斜感应设计类型有多种，但常见的一种称为滚球传感器开关（见图 4）。滚球传感器开关通过滚球工作，当倾斜到临界点时，滚球会与两个或多个导电销接触或断开接触。
　　倾斜传感器的规格通常包括传感器角度，以度为单位。

　　尽管现在不常用，但如果您仔细观察，仍然可以找到原始类型的倾斜开关 - 水银倾斜开关。如果您找到符合 RoHS 标准的倾斜开关，请放心，它不含汞。

　　图 4.滚球传感器开关。图片取自 C&K 的 数据表（部件号：RB-220-07 R）。
　　振动传感器
　　有许多不同的方法和传感器用于测量和检测振动。一种这样的传感器是前面提到的加速度计。许多数字加速度计具有用户可选择的灵敏度设置，允许设备检测从非常大到非常小的加速度。
　　压电传感器（见图 5）非常适合振动传感技术。压电传感器利用压电效应，通过将物理变化转换为电变化来测量加速度、应变或力的变化。除了检测振动之外，这些相同类型的传感器还用于检测机械冲击。
　　旋转传感器
　　也许简单的旋转传感器是使用电位计作为分压器，其中电压与旋转角度成正比。
　　正交编码器通常用于测量旋转位置，每转提供特定数量的等间隔脉冲。正交编码器是增量编码器的一种。增量编码器通过生成与电机轴的旋转成比例的二进制脉冲流来提供相对位置反馈（还可以提供速度和方向）。正交编码器有两个通道，彼此之间存在 90 电角度的异相。参见图 6。

　　其他旋转传感器包括基于霍尔效应的旋转传感器 IC和旋转位置传感器。
　　力传感器
　　可用的力传感器有多种类型，其中两种是应变计和称重传感器。

　　称重传感器将使用应变仪测量的材料变形转换为电信号。一种类型的称重传感器使用弯曲梁。我们假设应变仪安装在梁上。当向梁施加力时，梁开始轻微弯曲，导致应变计弯曲，从而导致其电输出信号发生变化。有关称重传感器的示例，请参见图 7。

　　图 7.称重传感器描述。图片改编自 Tekscan
　　压力传感器
　　有许多不同类型的压力传感器和用于制造压力传感器的技术。
　　压力传感器的类型：
　　压力传感器：该传感器测量相对于完美真空的压力。
　　表压传感器：这种类型的压力传感器测量相对于大气压力的压力。
　　密封压力传感器：该传感器测量相对于其他已知固定压力的压力。
　　压差传感器：该压力传感器测量两个压力之间的差值。传感器同时“看到”两个压力中的每一个。
　　压力传感器使用的技术：
　　压阻应变计技术用于检测由于施加压力而产生的力或张力。
　　电容式压力传感器使用隔膜和压力腔来创建可变电容器。
　　压电传感器利用压电效应来测量施加压力产生的应变。