自控的物件與需求-感測器基礎與應用

自控的物件與需求

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感測器基礎與應用

自動控制，包含的內容很多，自動控制系統可以是物聯網系統、可以是單個的機電系統、可以是獨立的電子或電氣系統、也可以是一個網路系統-資訊系統、……，可以是機器人、可以是金融管理系統、……可以是用計算機進行處理的系統、也可以是沒有計算機的機電系統。廣泛的應用領域使得知識與技術呈現出琳琅滿目、時時刻刻都在演變進步、變化競爭之中。

自動控制系統無孔不入。統一的基本原理需要掌握，特殊的專門應用需要認真研究。

感測器例項

自動控制種種

流水線上的感測器

感測器與計算機

從上圖可以看到，作為自控系統的—物聯網系統的—嵌入式系統的—人工智慧系統的輸入資訊，感測器則是必備的一環，起著人的五官的作用。

感測器可以依據物理學原理、化學原理、生物學原理、腦科學原理、等等。作為一種檢測裝置，能感知被測量的資訊，並將該資訊，按特定的規律（檢測原理—物理學、化學、生物學、腦科學等等）變換（利用功能、結構、工作方式等的物理學、化學、生物學、腦科學等定律、定理、形式化數學表示式等）成為電訊號或其他所需形式的資訊輸出。現代的感測器發展到了微型化、數字化、智慧化、多功能化、系統化、網路化的高科技水平。根據其感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、溼敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等。許多感測器中還帶有一個嵌入式系統，以便將獲得的資訊及時轉換為數字訊號再傳輸，保證了資訊的正確、即時、可靠與真實等。

感測器例項-百度圖片

感測器實體之一 百度圖片

嵌入式及其自動控制系統無孔不入，統一的基本原理需要掌握。

若要控制一臺電機—交流電機、直流電機、步進電機、旋轉電機、直線電機、……；可以採用直接的按鍵控制、可以採用繼電器控制、可以採用微控制器控制—此時的控制除需要硬體的高低壓轉換、高低壓隔離（如：光電隔離）、驅動電路等以外，計算機軟體的優勢就體現了出來。對電機的執行過程可以進行啟停、間斷執行、連續執行、定時執行、轉速測量、環境報警、……等等的描述與控制。在感測器中可以嵌入處理器，獲得主控微控制器系統與從屬的微控制器系統之間的通訊與資料交換等等。

可以被嵌入在各種固定的或移動的機械-機電產品中、娛樂產品中、兒童玩具中、示範示教系統中、展覽展示系統中、……

感測器已經與模擬訊號或數字訊號處理或微控制器匯合在一起-整合在一起。

比如：先說機械的物件。最典型的是人工智慧化的機器人；最簡單的是直線運動或定軸轉動件-由

電機

驅動。控制其執行的位置、位移量、速度、加速度、荷載、執行時間、啟停、定位等等。

直線運動的驅動方式—

直線電機

定軸轉動的驅動方式—

旋轉電機

簡單模擬模擬