工業(yè)傳感器是工廠自動化和工業(yè)4.0的關鍵部分。運動、環(huán)境和振動傳感器用于監(jiān)測設備的健康狀況，包括線性或角度定位、傾斜感測、調(diào)平、撞擊或跌倒檢測?；谖C械傳感(MEMS)組件的專用工業(yè)運動傳感器適用于工業(yè)4.0應用，具有寬機械頻率傳感帶寬、高可靠性、測量穩(wěn)定和高達105C的準確運行。

　　工業(yè)傳感器是工廠自動化和工業(yè)4.0的關鍵部分。工業(yè)傳感器系統(tǒng)通常由24V直流電源供電，這與消費類系統(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有效地驅(qū)動傳感器。它們使用數(shù)字輸出，例如直接連接到微控制器甚至無線收發(fā)器的IO-Link。模擬數(shù)據(jù)輸出通常由運算放大器調(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

　　在工廠自動化環(huán)境中，測量溫度、相對濕度、壓力和可聽噪聲的環(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

　　作為機器視覺系統(tǒng)的核心，圖像傳感主要部署在計算物理對象、計算其重量和體積以及檢查其形狀的應用中。高動態(tài)范圍(HDR)圖像傳感器提供一系列關鍵功能，包括自動對焦(AF)驅(qū)動程序和鏡頭陰影校正(LSC)算法，以支持高性能工業(yè)圖像傳感器的設計。

　　3、運動和振動傳感器

　　運動和振動傳感和檢測在工廠自動化應用中發(fā)揮著重要作用，包括線性或角度定位傾斜和調(diào)平、電機狀態(tài)監(jiān)測以及撞擊和跌倒檢測。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有任何物理接觸的情況下檢測附近物體的存在或距離。它們可以使用多種原理來構建，包括金屬目標、紅外光的電容或電感的變化，或通過測量光束中光子的飛行時間(ToF)。

　　ST提供一系列MEMS運動和環(huán)境傳感器、8位STM8和32位STM32微控制器以及廣泛的連接（有線或無線，包括IO-Link）解決方案，以幫助傳感器系統(tǒng)設計人員成功應對這些挑戰(zhàn)。

　　工業(yè)自動化傳感器有多種類型，包括：

　　1、溫度傳感器

　　溫度傳感器的范圍可以從正系數(shù)型設備到負系數(shù)型設備和RTD（電阻溫度檢測器）。

　　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，開關型PCT熱敏電阻具有非線性溫度測量曲線。隨著熱敏電阻加熱，電阻會下降，直到達到臨界溫度，然后會增加。

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

　　負溫度系數(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)異的長期穩(wěn)定性。

　　這些熱敏電阻探頭組件通常用于整個IIoT和智能工廠進行故障診斷。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附近的金屬，使人機界面(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放大器的傳感器。

　　激光測距（激光雷達）傳感器可用于一維拓撲結(jié)構中的物體檢測，例如作為輸送線上的紅外運動傳感器。二維激光雷達傳感器可以作為位置傳感器來識別生產(chǎn)線中零件的位置。

　　接近和測距ToF傳感器

　　3、振動傳感器

　　振動傳感器可以使用MEMS加速度計元件或壓電晶體來測量振動頻率并根據(jù)被監(jiān)測系統(tǒng)的諧波對其進行調(diào)諧。振動傳感器為故障診斷提供重要的數(shù)據(jù)收集，加速度計可用作運動傳感器以提供傾斜、跌落和沖擊測量。加速度計陀螺儀慣性測量單元（IMU）電子羅盤

　　4.其他傳感器：壓力、pH、流量、濕度、超聲波、PIR、光電傳感器

　　自動化中使用的其他傳感器包括壓力傳感器、用于測量液體酸度的pH傳感器，以及用于監(jiān)測執(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)自動化系統(tǒng)中閾值測量的限位開關。

　　所有這些物聯(lián)網(wǎng)傳感器都通過工業(yè)傳感器網(wǎng)絡（有線或無線）連接到網(wǎng)關，然后連接到物聯(lián)網(wǎng)以提供實時分析和狀態(tài)監(jiān)測。ST特有的工業(yè)傳感器。

　　工業(yè)無線傳感器和網(wǎng)絡

　　工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡使用范圍廣泛的協(xié)議，從短距離藍牙和Zigbee到Wi-Fi。

　　對于遠程工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(IWSN)，可以使用低功耗sub-GHz LORA無線通信。

　　蜂窩調(diào)制解調(diào)器是無線傳感器網(wǎng)絡成本更高的選擇，但它提供了電信網(wǎng)絡的可靠性。這對于機器視覺系統(tǒng)提供的更高數(shù)據(jù)速率來說意義重大。作為物聯(lián)網(wǎng)的一部分，視頻可以發(fā)送回云端進行分析。

　　能耗是工業(yè)傳感器網(wǎng)絡的一個關鍵考慮因素，因為數(shù)以千計的傳感器節(jié)點及其無線收發(fā)器會消耗大量功率。一些無線路由協(xié)議本質(zhì)上消耗較少的能量，主要是通過較低的占空比。有時在重載應用中需要更高的功率來克服干擾，以確保可靠的數(shù)據(jù)收集和網(wǎng)絡可靠性。