工業(yè)傳感器是工廠自動(dòng)化和工業(yè)4.0的關(guān)鍵部分。運(yùn)動(dòng)、環(huán)境和振動(dòng)傳感器用于監(jiān)測(cè)設(shè)備的健康狀況，包括線性或角度定位、傾斜感測(cè)、調(diào)平、撞擊或跌倒檢測(cè)?；谖C(jī)械傳感(MEMS)組件的專(zhuān)用工業(yè)運(yùn)動(dòng)傳感器適用于工業(yè)4.0應(yīng)用，具有寬機(jī)械頻率傳感帶寬、高可靠性、測(cè)量穩(wěn)定和高達(dá)105C的準(zhǔn)確運(yùn)行。

　　工業(yè)傳感器是工廠自動(dòng)化和工業(yè)4.0的關(guān)鍵部分。工業(yè)傳感器系統(tǒng)通常由24V直流電源供電，這與消費(fèi)類(lèi)系統(tǒng)中由3V或5V電源供電的傳感器有很大不同。因此，工業(yè)傳感器系統(tǒng)需要額外的電源管理來(lái)有效地驅(qū)動(dòng)傳感器。它們使用數(shù)字輸出，例如直接連接到微控制器甚至無(wú)線收發(fā)器的IO-Link。模擬數(shù)據(jù)輸出通常由運(yùn)算放大器調(diào)整并鏈接到微控制器中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。

　　1、環(huán)境傳感器

　　在工廠自動(dòng)化環(huán)境中，測(cè)量溫度、相對(duì)濕度、壓力和可聽(tīng)噪聲的環(huán)境傳感器通常由24V直流電源供電。這些傳感器通常使用IO-Link通信協(xié)議以數(shù)字格式輸出數(shù)據(jù)。

　　2、圖像傳感器

　　作為機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的核心，圖像傳感主要部署在計(jì)算物理對(duì)象、計(jì)算其重量和體積以及檢查其形狀的應(yīng)用中。高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)圖像傳感器提供一系列關(guān)鍵功能，包括自動(dòng)對(duì)焦(AF)驅(qū)動(dòng)程序和鏡頭陰影校正(LSC)算法，以支持高性能工業(yè)圖像傳感器的設(shè)計(jì)。

　　3、運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)傳感器

　　運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)傳感和檢測(cè)在工廠自動(dòng)化應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用，包括線性或角度定位傾斜和調(diào)平、電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及撞擊和跌倒檢測(cè)。通常由24V DC軌供電，慣性傳感器通常使用IO-Link通信協(xié)議以模擬或數(shù)字格式輸出數(shù)據(jù)。

　　4、接近傳感器

　　接近傳感器可以在沒(méi)有任何物理接觸的情況下檢測(cè)附近物體的存在或距離。它們可以使用多種原理來(lái)構(gòu)建，包括金屬目標(biāo)、紅外光的電容或電感的變化，或通過(guò)測(cè)量光束中光子的飛行時(shí)間(ToF)。

　　ST提供一系列MEMS運(yùn)動(dòng)和環(huán)境傳感器、8位STM8和32位STM32微控制器以及廣泛的連接（有線或無(wú)線，包括IO-Link）解決方案，以幫助傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員成功應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。

　　工業(yè)自動(dòng)化傳感器有多種類(lèi)型，包括：

　　1、溫度傳感器

　　溫度傳感器的范圍可以從正系數(shù)型設(shè)備到負(fù)系數(shù)型設(shè)備和RTD（電阻溫度檢測(cè)器）。

　　正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻是一種具有正溫度系數(shù)的電阻器，因此電阻隨溫度升高而增加。這些通常由硅制成以提供線性特性。相比之下，開(kāi)關(guān)型PCT熱敏電阻具有非線性溫度測(cè)量曲線。隨著熱敏電阻加熱，電阻會(huì)下降，直到達(dá)到臨界溫度，然后會(huì)增加。

　　它們與工業(yè)設(shè)備中電機(jī)繞組中的監(jiān)控繼電器一起使用，以提供過(guò)熱保護(hù)以防止絕緣損壞。非線性響應(yīng)曲線在最大允許繞組溫度下使電阻急劇增加，觸發(fā)繼電器以防止過(guò)熱。然后它可以鏈接到無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

　　負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻的電阻隨溫度降低。它在0C至70C/-0.1C或/-0.2C的寬溫度范圍內(nèi)具有精度，并具有優(yōu)異的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

　　這些熱敏電阻探頭組件通常用于整個(gè)IIoT和智能工廠進(jìn)行故障診斷。熱敏電阻傳感器元件可用于監(jiān)控各種系統(tǒng)并將無(wú)線傳感器系統(tǒng)鏈接回云端。

　　模擬和數(shù)字溫度傳感器IC

　　2、接近傳感器

　　電感式接近傳感器可以檢測(cè)附近的金屬，使人機(jī)界面(HMI)更安全。有2線和3線DC版本以及帶有用于高速操作的單獨(dú)放大器的傳感器。

　　激光測(cè)距（激光雷達(dá)）傳感器可用于一維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的物體檢測(cè)，例如作為輸送線上的紅外運(yùn)動(dòng)傳感器。二維激光雷達(dá)傳感器可以作為位置傳感器來(lái)識(shí)別生產(chǎn)線中零件的位置。

　　接近和測(cè)距ToF傳感器

　　3、振動(dòng)傳感器

　　振動(dòng)傳感器可以使用MEMS加速度計(jì)元件或壓電晶體來(lái)測(cè)量振動(dòng)頻率并根據(jù)被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的諧波對(duì)其進(jìn)行調(diào)諧。振動(dòng)傳感器為故障診斷提供重要的數(shù)據(jù)收集，加速度計(jì)可用作運(yùn)動(dòng)傳感器以提供傾斜、跌落和沖擊測(cè)量。加速度計(jì)陀螺儀慣性測(cè)量單元（IMU）電子羅盤(pán)

　　4.其他傳感器：壓力、pH、流量、濕度、超聲波、PIR、光電傳感器

　　自動(dòng)化中使用的其他傳感器包括壓力傳感器、用于測(cè)量液體酸度的pH傳感器，以及用于監(jiān)測(cè)執(zhí)行器的流量傳感器、濕度傳感器和超聲波傳感器。PIR傳感器、光電傳感器和旋轉(zhuǎn)編碼器可用作工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中閾值測(cè)量的限位開(kāi)關(guān)。

　　所有這些物聯(lián)網(wǎng)傳感器都通過(guò)工業(yè)傳感器網(wǎng)絡(luò)（有線或無(wú)線）連接到網(wǎng)關(guān)，然后連接到物聯(lián)網(wǎng)以提供實(shí)時(shí)分析和狀態(tài)監(jiān)測(cè)。ST特有的工業(yè)傳感器。

　　工業(yè)無(wú)線傳感器和網(wǎng)絡(luò)

　　工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用范圍廣泛的協(xié)議，從短距離藍(lán)牙和Zigbee到Wi-Fi。

　　對(duì)于遠(yuǎn)程工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(IWSN)，可以使用低功耗sub-GHz LORA無(wú)線通信。

　　蜂窩調(diào)制解調(diào)器是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)成本更高的選擇，但它提供了電信網(wǎng)絡(luò)的可靠性。這對(duì)于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)提供的更高數(shù)據(jù)速率來(lái)說(shuō)意義重大。作為物聯(lián)網(wǎng)的一部分，視頻可以發(fā)送回云端進(jìn)行分析。

　　能耗是工業(yè)傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)關(guān)鍵考慮因素，因?yàn)閿?shù)以千計(jì)的傳感器節(jié)點(diǎn)及其無(wú)線收發(fā)器會(huì)消耗大量功率。一些無(wú)線路由協(xié)議本質(zhì)上消耗較少的能量，主要是通過(guò)較低的占空比。有時(shí)在重載應(yīng)用中需要更高的功率來(lái)克服干擾，以確?？煽康臄?shù)據(jù)收集和網(wǎng)絡(luò)可靠性。