感測器原理與應用
Introduction
感測器
是一些隨物理量而改變本身機械(膨脹,彎曲...)或電氣(電阻,電流,電壓...)特性的零件.以下是一個可能的感測器系統:
- 轉換電路 把感測器因所接收到物理量而改變的特性轉換成電壓輸出,輸出電壓的變化量就代表物理量變化的情形. 以Vs(T)表示溫度感測所輸出的電壓.
- 信號放大 轉換電路的輸出Vs(T)很小,通常比mV小.所以必須經由放大器放大以供給後面的元件處理. 可以使用電晶體, FET或OP Amp作為放大器.
Resistors
- Protected case: the load current I2 = 1mA
- Burned case: the load current I2 = 50 mA
Capacitors
供給一個定電壓下,電容器儲存電荷的能力，稱為電容（capacitance），標記為C。採用國際單位制，電容的單位是法拉（farad），標記為F。
Q = CV
電容對直流電而言是個儲存電量的元件,購買電容器時要指定耐壓是多少伏特,不能讓電容器兩端的電壓過高而擊穿電容.
- 鋁質電解電容 外型通常是金屬殼加上收縮膜,因為耐高壓的特性，會應用在電源處理的電路上。 可惜的是正負極中填充的介電材料包含水，不耐高溫，為避免水蒸發時的高壓導致電容爆炸，最上端的金屬殼會壓上紋路，在內部壓力到達一定程度時會從此處裂開洩壓，也就是爆漿電容的由來。另一個隱憂是由於含水的緣故，會跟正負極上的材料發生化學反應，久而久之內部形成短路，導致電容的功能喪失。
- 固態電容 因為其內部已經不含水，使用導電性高分子材料作為正負極之間的介電材料，充放電反應比電解電容更快，也比電解電容更耐高低溫（電解電容低溫時正負離子移動速度較常溫緩慢）。但目前這種電容的價格較高，容值及耐壓特性也比不上電解電容。
- 鉭質電容 比較小的體積可以使用在空間受限的產品內，例如MP3、筆記型電腦。想買這種電容並不是容易，通常在備貨比較完整的店家才會有，就算有賣，規格可能也不齊全
在一般電子材料行找到這個圓柱狀的物體，加上一長一短的金屬接腳。在被動電子元件（不對訊號做處理的零件）的規則裡，比較長的那隻接腳會是電路上的正極，另一隻接腳即為負極（負極那一側也會印上「－」標誌）。接下來請觀察電容上塑膠膜的資訊，最少都會標示3個部份：溫度、耐壓及容值。溫度（℃）指的是這顆電容所能承受的最高運作溫度，耐壓（V）指的是這顆電容可以承受到多高的電壓而不損毀，容值（uF）部份就是這顆電容的蓄電量，也就相當於水庫蓄水量的意思。
大部分的固態電容不會再外包那一層收縮膜，所以標示會直接印在鋁製外殼上，一樣是長腳為正極，短腳為負極。但在負極那端不再用負號標示，而是直接印上一個顏色來標明，也同樣的會有容值及耐壓的標示，但不再有溫度標示。
小型的鉭質電容因為能印上資訊的面積太小了，通常只會在上面註明容值以及正負極（有顏色標示或是有「＋」記號的那端為正極）
RC電路(RC circuit)顧名思義是由電阻和電容所組成的電路.
在現今蓬勃發展的積體電路，比較常見的是利用RC電路施加交流電做出低頻或高頻的濾波器
References
- 感測器原理與應用實習 出版社：台科大, 作者：盧明智、陳政傳
- 感測器應用與線路分析 出版社：全華, 作者：盧明智、陳政傳
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