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工业传感器是工厂自动化和工业4.0的关键部分。运动、环境和振动传感器用于监测设备的健康状况，包括线性或角度定位、倾斜感测、调平、撞击或跌倒检测。基于微机械传感(MEMS)组件的专用工业运动传感器适用于工业4.0应用，具有宽机械频率传感带宽、高可靠性、测量稳定和高达105°C的准确运行。
工业自动化传感器
工业传感器是工厂自动化和工业4.0的关键部分。工业传感器系统通常由24V直流电源供电，这与消费类系统中由3V或5V电源供电的传感器有很大不同。因此，工业传感器系统需要额外的电源管理来有效地驱动传感器。它们使用数字输出，例如直接连接到微控制器甚至无线收发器的IO-Link。模拟数据输出通常由运算放大器调整并链接到微控制器中的模数转换器(ADC)。
1、环境传感器
在工厂自动化环境中，测量温度、相对湿度、压力和可听噪声的环境传感器通常由24V直流电源供电。这些传感器通常使用IO-Link通信协议以数字格式输出数据。
2、图像传感器
作为机器视觉系统的核心，图像传感主要部署在计算物理对象、计算其重量和体积以及检查其形状的应用中。高动态范围(HDR)图像传感器提供一系列关键功能，包括自动对焦(AF)驱动程序和镜头阴影校正(LSC)算法，以支持高性能工业图像传感器的设计。
3、运动和振动传感器
运动和振动传感和检测在工厂自动化应用中发挥着重要作用，包括线性或角度定位倾斜和调平、电机状态监测以及撞击和跌倒检测。通常由24V DC轨供电，惯性传感器通常使用IO-Link通信协议以模拟或数字格式输出数据。
4、接近传感器
接近传感器可以在没有任何物理接触的情况下检测附近物体的存在或距离。它们可以使用多种原理来构建，包括金属目标、红外光的电容或电感的变化，或通过测量光束中光子的飞行时间(ToF)。
ST提供一系列MEMS运动和环境传感器、8位STM8和32位STM32微控制器以及广泛的连接（有线或无线，包括IO-Link）解决方案，以帮助传感器系统设计人员成功应对这些挑战。
工业自动化传感器有多种类型，包括：
1、温度传感器
温度传感器的范围可以从正系数型设备到负系数型设备和RTD（电阻温度检测器）。
正温度系数(PTC)热敏电阻是一种具有正温度系数的电阻器，因此电阻随温度升高而增加。这些通常由硅制成以提供线性特性。相比之下，开关型PCT热敏电阻具有非线性温度测量曲线。随着热敏电阻加热，电阻会下降，直到达到临界温度，然后会增加。
它们与工业设备中电机绕组中的监控继电器一起使用，以提供过热保护以防止绝缘损坏。非线性响应曲线在最大允许绕组温度下使电阻急剧增加，触发继电器以防止过热。然后它可以链接到无线传感器网络。
负温度系数(NTC)热敏电阻的电阻随温度降低。它在0°C至70°C/-0.1°C或/-0.2°C的宽温度范围内具有精度，并具有优异的长期稳定性。
这些热敏电阻探头组件通常用于整个IIoT和智能工厂进行故障诊断。热敏电阻传感器元件可用于监控各种系统并将无线传感器系统链接回云端。
模拟和数字温度传感器IC
2、接近传感器
电感式接近传感器可以检测附近的金属，使人机界面(HMI)更安全。有2线和3线DC版本以及带有用于高速操作的单独放大器的传感器。
激光测距（激光雷达）传感器可用于一维拓扑结构中的物体检测，例如作为输送线上的红外运动传感器。二维激光雷达传感器可以作为位置传感器来识别生产线中零件的位置。
接近和测距ToF传感器
3、振动传感器
振动传感器可以使用MEMS加速度计元件或压电晶体来测量振动频率并根据被监测系统的谐波对其进行调谐。振动传感器为故障诊断提供重要的数据收集，加速度计可用作运动传感器以提供倾斜、跌落和冲击测量。加速度计陀螺仪惯性测量单元（IMU）电子罗盘
4.其他传感器：压力、pH、流量、湿度、超声波、PIR、光电传感器
自动化中使用的其他传感器包括压力传感器、用于测量液体酸度的pH传感器，以及用于监测执行器的流量传感器、湿度传感器和超声波传感器。PIR传感器、光电传感器和旋转编码器可用作工业自动化系统中阈值测量的限位开关。
所有这些物联网传感器都通过工业传感器网络（有线或无线）连接到网关，然后连接到物联网以提供实时分析和状态监测。ST特有的工业传感器。
工业无线传感器和网络
工业无线传感器网络使用范围广泛的协议，从短距离蓝牙和Zigbee到Wi-Fi。
对于远程工业无线传感器网络(IWSN)，可以使用低功耗sub-GHz LORA无线通信。
蜂窝调制解调器是无线传感器网络成本更高的选择，但它提供了电信网络的可靠性。这对于机器视觉系统提供的更高数据速率来说意义重大。作为物联网的一部分，视频可以发送回云端进行分析。
能耗是工业传感器网络的一个关键考虑因素，因为数以千计的传感器节点及其无线收发器会消耗大量功率。一些无线路由协议本质上消耗较少的能量，主要是通过较低的占空比。有时在重载应用中需要更高的功率来克服干扰，以确保可靠的数据收集和网络可靠性。
责任编辑：lq
工商网监
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