任务1 寻找日常生活中常用的传感器

1.冰箱中用的温度传感器

冰箱以较低的储藏温度来保存食物。正常情况下，冰箱内主要冷藏空间的温度应控制在7℃以下、冻结温度以上（平均温度为5℃）。冷冻室的温度则应维持在-18℃以下，才能达到冷冻冷藏的目的。

那么，冰箱是如何控制温度的呢？首先必须由温度传感器来测量冰箱内冷藏室和冷冻室内的温度，然后将测量的温度与预设的参考温度进行比较，并把比较结果送入温度控制器中进行计算，计算的结果将决定制冷设备是否工作，如果工作，那么应以多大的功率驱动制冷设备。

冰箱内的温度传感器采用数字化温度传感器，这种传感器是一种经过了集成封装的传感器，采用单总线协议，即仅占用一个I/O端口与微控制器（或者说单片机）接口连接，无需任何外部元件，直接将温度转化成数字信号，大大简化了微控制器与传感器的接口。

下面以美国Dallas半导体公司WZP系列数字化温度传感器DALLAS18B20为例，介绍在冰箱中应用的数字温度传感器特性。

（1）适应电压范围：3.0～5.5V，寄生电源方式下可由数据线供电。

（2）单线接口方式，DALLAS18B20在与微控制器连接时仅需要一条接口线即可实现双向通信。

（3）支持多点联网功能，多个DALLAS18B20可以并联在唯一的三线上，实现网络多点测温。

（4）在应用时不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。

（5）测温范围-55～+125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃。

（6）可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温。

（7）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字。

（8）测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。

（9）负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。

DALLAS18B20具有三种封装方式，如图1-1所示。

2.空调中的温度传感器

空调的制冷原理同冰箱基本一样，只是其控制的温度通常比冰箱的温度高。空调中采用的温度传感器为负温度系数热敏电阻，简称NTC，其阻值随温度升高而降低，随温度降低而增大，25℃时的阻值为标称值。如图1-2所示为环氧封装系列NTC热敏电阻。

3.厨房用的燃气泄漏报警传感器

燃气泄漏报警器是非常重要的燃气安全设备，它是安全使用城市燃气的最后一道保护。燃气泄漏报警器通过气体传感器探测周围环境中的低浓度可燃气体，通过采样电路，将探测信号用模拟量或数字量传递给控制器或控制电路，当可燃气体浓度超过控制器或控制电路中设定的值时，控制器通过执行器或执行电路发出报警信号或执行关闭燃气阀门等动作。

可燃气体报警器中探测可燃气体的传感器主要有几种类型：氧化物半导体型、催化燃烧型、热线型气体传感器，还有少量其他类型，如化学电池类传感器。这些传感器的原理是通过对周围环境中的可燃气体的吸附，在传感器表面产生化学反应或电化学反应，造成传感器的电物理特性改变而输出信号。图1-3所示是日本产的一种半导体原理可燃气体传感器SB—95系列，它能同时检测CO和CH4两种气体，尺寸非常小，直径只有7.6mm，长度为13mm，耗电也非常小，只有39mW。

4.安防报警用传感器

随着时代的不断进步，人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求，尤其在家居安全方面，不得不时刻留意那些不速之客。现在很多小区都安装了智能报警系统，提高了小区的安全程度，有效地保证了居民的人身财产安全。这些智能报警系统都必须用到传感器。

由于红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。此外，在电子防盗、人体探测等领域中，被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。

目前国内使用的各类防盗、保安报警器多以超声波、主动式红外发射/接收及微波等技术为基础。还有一种被动式红外报警器，采用了美国的传感元件——热释电红外传感器。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，它还能鉴别出运动的生物与其他非生物。热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可以用于自动控制、接近开关、遥测等领域。用它制作的防盗报警器与目前市场上销售的许多防盗报警器材相比，具有如下特点：

（1）不需要用红外线或电磁波等发射源。

（2）灵敏度高、控制范围大。

（3）隐蔽性好，可流动安装。

图1-4所示为一种热释电红外传感器，能够检测周围远达6m的热释红外物体的移动，而且价格低廉，易于使用。