这里介绍的项目是一个模拟电容式接近传感器。该电路来自德州仪器 (TI 应用笔记。大多数传统电容式接近传感器产生“1”或“0”输出，该电路产生直流输出，...
模拟和数字传感器和转换器
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2023年07月28日 06:46 259
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模拟传感器
模拟传感器产生连续的输出信号或电压，通常与被测量的量成正比。温度、速度、压力、位移、应变等物理量都是模拟量，因为它们本质上往往是连续的。例如，可以使用温度计或热电偶测量液体的温度，温度计或热电偶在液体加热或冷却时连续响应温度变化。 用于产生模拟信号的热电偶
模拟传感器往往会产生随时间平稳、连续变化的输出信号。这些信号的值往往非常小，从几微伏 (uV) 到几毫伏 (mV)，因此需要某种形式的放大。
那么测量模拟信号的电路通常响应缓慢和/或精度低。此外，通过使用模数转换器或 ADC，可以将模拟信号轻松转换为数字类型信号，以便在微控制器系统中使用。
数字传感器
顾名思义，数字传感器产生离散的数字输出信号或电压，它们是被测量量的数字表示。数字传感器产生逻辑“1”或逻辑“0”（“ON”或“OFF”）形式的二进制输出信号。这意味着数字信号仅产生离散（非连续）值，这些值可以作为单个“位”输出（串行传输）或通过组合这些位以产生单个“字节”输出（并行传输）。 用于产生数字信号的光传感器
在上面的简单示例中，旋转轴的速度是通过使用数字 LED/光电检测器传感器来测量的。固定到旋转轴（例如，电机或机器人轮）的圆盘在其设计中具有许多透明槽。当圆盘以轴的速度旋转时，每个槽依次经过传感器，产生代表逻辑“1”或逻辑“0”电平的输出脉冲。
这些脉冲被发送到计数器的寄存器，最后发送到输出显示器以显示轴的速度或转数。通过增加圆盘内的槽或“窗口”的数量，轴的每转可产生更多的输出脉冲。这样做的优点是，由于可以检测旋转的分数，因此可以实现更高的分辨率和精度。那么这种类型的传感器装置也可以用于位置控制，其中盘槽之一代表参考位置。
与模拟信号相比，数字信号或数量具有非常高的精度，并且可以以非常高的时钟速度进行测量和“采样”。数字信号的精度与用于表示测量量的位数成正比。例如，使用 8 位处理器，将产生 0.390% 的精度（256 分之一）。使用 16 位处理器时，准确度为 0.0015%（65,536 分之一），即准确度的 260 倍。由于数字量的操纵和处理速度非常快，比模拟信号快数百万倍，因此可以保持这种精度。
在大多数情况下，传感器并且更具体地模拟传感器通常需要外部电源以及某种形式的额外的信号放大或滤波，以便产生能够被测量或使用的合适的电信号。在单个电路中实现放大和滤波的一种非常好的方法是使用前面提到的运算放大器。
模拟传感器产生连续的输出信号或电压，通常与被测量的量成正比。温度、速度、压力、位移、应变等物理量都是模拟量，因为它们本质上往往是连续的。例如，可以使用温度计或热电偶测量液体的温度，温度计或热电偶在液体加热或冷却时连续响应温度变化。 用于产生模拟信号的热电偶
模拟传感器往往会产生随时间平稳、连续变化的输出信号。这些信号的值往往非常小，从几微伏 (uV) 到几毫伏 (mV)，因此需要某种形式的放大。
那么测量模拟信号的电路通常响应缓慢和/或精度低。此外，通过使用模数转换器或 ADC，可以将模拟信号轻松转换为数字类型信号，以便在微控制器系统中使用。
数字传感器
顾名思义，数字传感器产生离散的数字输出信号或电压，它们是被测量量的数字表示。数字传感器产生逻辑“1”或逻辑“0”（“ON”或“OFF”）形式的二进制输出信号。这意味着数字信号仅产生离散（非连续）值，这些值可以作为单个“位”输出（串行传输）或通过组合这些位以产生单个“字节”输出（并行传输）。 用于产生数字信号的光传感器
在上面的简单示例中，旋转轴的速度是通过使用数字 LED/光电检测器传感器来测量的。固定到旋转轴（例如，电机或机器人轮）的圆盘在其设计中具有许多透明槽。当圆盘以轴的速度旋转时，每个槽依次经过传感器，产生代表逻辑“1”或逻辑“0”电平的输出脉冲。
这些脉冲被发送到计数器的寄存器，最后发送到输出显示器以显示轴的速度或转数。通过增加圆盘内的槽或“窗口”的数量，轴的每转可产生更多的输出脉冲。这样做的优点是，由于可以检测旋转的分数，因此可以实现更高的分辨率和精度。那么这种类型的传感器装置也可以用于位置控制，其中盘槽之一代表参考位置。
与模拟信号相比，数字信号或数量具有非常高的精度，并且可以以非常高的时钟速度进行测量和“采样”。数字信号的精度与用于表示测量量的位数成正比。例如，使用 8 位处理器，将产生 0.390% 的精度（256 分之一）。使用 16 位处理器时，准确度为 0.0015%（65,536 分之一），即准确度的 260 倍。由于数字量的操纵和处理速度非常快，比模拟信号快数百万倍，因此可以保持这种精度。
在大多数情况下，传感器并且更具体地模拟传感器通常需要外部电源以及某种形式的额外的信号放大或滤波，以便产生能够被测量或使用的合适的电信号。在单个电路中实现放大和滤波的一种非常好的方法是使用前面提到的运算放大器。
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