电阻式传感器

一、用途

电阻式传感器主要用于将各种非电物理量，如位移、压力、力、加速度、温度、湿度等转换为与之有对应关系的电阻值变化，然后通过测量电阻值的变化来间接测量这些非物理量。简单来说，就是把我们不容易直接测量的物理量转化为容易测量的电阻值，方便后续处理和分析。

二、常见分类

1. 电位器式传感器

它是一种通过改变电阻丝的长度来改变电阻值的传感器。可以用于测量线位移和角位移，比如在一些机械装置中测量滑块的移动距离或者轴的转动角度。

2. 应变式传感器

利用电阻应变片将应变转换为电阻变化。当被测物体受力产生变形时，应变片也会随之变形，导致其电阻值发生改变。常用于测量力、压力、扭矩、加速度等物理量。

3. 热敏电阻传感器

热敏电阻的阻值会随温度的变化而显著变化。分为正温度系数（PTC）热敏电阻和负温度系数（NTC）热敏电阻。正温度系数热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数热敏电阻的阻值随温度升高而减小。主要用于温度测量和控制。

4. 光敏电阻传感器

光敏电阻的阻值会随着光照强度的变化而改变。光照越强，阻值越小；光照越弱，阻值越大。常用于光强测量、光控开关等方面。

三、技术原理

1. 电位器式传感器原理

电位器由电阻体和滑动触点组成。当滑动触点在电阻体上移动时，就改变了触点到电阻体两端的电阻丝长度，根据电阻的计算公式(R = \rho\frac{L}{S})（其中(\rho)是电阻率，(L)是电阻丝长度，(S)是电阻丝横截面积），长度(L)改变，电阻值(R)也就随之改变。

2. 应变式传感器原理

电阻应变片粘贴在被测物体表面，当物体受力变形时，应变片也会发生相应的变形。应变片的电阻丝长度和横截面积会发生变化，从而导致电阻值改变。这种电阻变化与物体的应变存在一定的线性关系，通过测量电阻变化就可以得到物体的应变情况。

3. 热敏电阻传感器原理

热敏电阻是由半导体材料制成的。当温度变化时，半导体材料中的载流子浓度和迁移率会发生变化，从而导致电阻值改变。不同类型的热敏电阻（PTC和NTC）其电阻随温度变化的特性不同。

4. 光敏电阻传感器原理

光敏电阻的材料通常是半导体。当受到光照时，半导体材料中的价带电子吸收光子能量后跃迁到导带，产生电子 - 空穴对，使载流子浓度增加，电阻值减小。光照强度不同，产生的电子 - 空穴对数量不同，电阻值也就不同。

四、应用场景

1. 工业自动化

在工业生产中，电阻式传感器可以用于测量机械的位移、压力等参数。例如，在自动化生产线上，通过电位器式传感器测量机械手臂的位移，确保其准确到达指定位置；利用应变式传感器测量设备的受力情况，保证设备的正常运行。这些传感器可以将测量数据接入ThingsCloud物联网平台，平台可以实时采集数据，进行数据分析和处理。一旦设备的位移或受力超出正常范围，平台可以及时发出告警通知，提醒工作人员进行处理。同时，还可以根据预设的规则实现智能联动，如当压力过高时自动停止设备运行。

2. 环境监测

热敏电阻传感器和光敏电阻传感器可用于环境监测。在气象站中，热敏电阻传感器可以测量环境温度，光敏电阻传感器可以测量光照强度。这些传感器的数据可以通过ThingsCloud平台进行采集和存储，用户可以随时随地查看环境数据。平台还可以设置定时控制功能，例如定时采集数据，以便对环境变化进行长期监测和分析。如果温度或光照强度超出设定的阈值，平台会发出告警通知，为环境研究和决策提供依据。

3. 智能家居

在智能家居系统中，电阻式传感器也有广泛的应用。比如，利用热敏电阻传感器实现室内温度的自动调节。当温度过高或过低时，传感器将信号传输到ThingsCloud平台，平台可以控制空调等设备的运行，实现智能温控。光敏电阻传感器可以用于智能照明系统，根据光照强度自动调节灯光的亮度，提高居住的舒适度和节能效果。

五、使用举例

1. 电位器式传感器测量位移

假设有一个机械滑块在导轨上移动，我们要测量它的位移。将电位器安装在导轨旁边，使滑动触点与滑块相连。当滑块移动时，滑动触点在电位器的电阻体上移动，导致电位器的电阻值发生变化。通过测量电阻值，根据事先标定的电阻 - 位移关系，就可以得到滑块的位移。将电位器的输出信号接入数据采集模块，再将数据采集模块连接到ThingsCloud平台，平台可以实时显示滑块的位移数据。

2. 热敏电阻传感器控制温度

在一个小型温室中，我们要控制室内温度。安装一个热敏电阻传感器来测量温室的温度。将热敏电阻传感器的信号接入控制器，控制器再通过网络与ThingsCloud平台连接。在平台上设置温度的上下限，当温度低于下限值时，平台发送指令给加热器，启动加热；当温度高于上限值时，平台发送指令给通风设备，进行通风降温。同时，平台会记录温度的变化数据，方便后续分析温室的温度变化规律。