模擬和數(shù)字傳感器和轉(zhuǎn)換器
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2023-07-26 16:58:38 | 3177 次閱讀
模擬傳感器產(chǎn)生連續(xù)的輸出信號或電壓,通常與被測量的量成正比。溫度、速度、壓力、位移、應(yīng)變等物理量都是模擬量,因為它們本質(zhì)上往往是連續(xù)的。例如,可以使用溫度計或熱電偶測量液體的溫度,溫度計或熱電偶在液體加熱或冷卻時連續(xù)響應(yīng)溫度變化。 用于產(chǎn)生模擬信號的熱電偶

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

在上面的簡單示例中,旋轉(zhuǎn)軸的速度是通過使用數(shù)字 LED/光電檢測器傳感器來測量的。固定到旋轉(zhuǎn)軸(例如,電機或機器人輪)的圓盤在其設(shè)計中具有許多透明槽。當(dāng)圓盤以軸的速度旋轉(zhuǎn)時,每個槽依次經(jīng)過傳感器,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)。通過增加圓盤內(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)點是,由于可以檢測旋轉(zhuǎn)的分?jǐn)?shù),因此可以實現(xiàn)更高的分辨率和精度。那么這種類型的傳感器裝置也可以用于位置控制,其中盤槽之一代表參考位置。
與模擬信號相比,數(shù)字信號或數(shù)量具有非常高的精度,并且可以以非常高的時鐘速度進行測量和“采樣”。數(shù)字信號的精度與用于表示測量量的位數(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,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???,比模擬信號快數(shù)百萬倍,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放大或濾波,以便產(chǎn)生能夠被測量或使用的合適的電信號。在單個電路中實現(xiàn)放大和濾波的一種非常好的方法是使用前面提到的運算放大器。
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