面對智能工廠的發(fā)展趨勢，新一代感測器也不斷進行升級，例如更低的功耗，甚至可以結合工廠的綠能環(huán)境。
工業(yè)感測器是工廠自動化和工業(yè)4.0的關鍵組成元件。最常見者包括運動、環(huán)境和振動感測器等，可用于監(jiān)測設備的健康狀況。此外，還有包括線性或角度定位、傾斜感應、水準測量、沖擊或跌落檢測等，可滿足智能工廠各不同環(huán)節(jié)的感測應用。
基于MEMS元件的專用工業(yè)運動感測器非常適用于工業(yè)4.0的應用需求，這種類型的感測器不止具有更大的機械頻率感應頻寬，還擁有高可靠性、穩(wěn)定的測量和高達105℃的精確操作溫度范圍。
工業(yè)感測器系統(tǒng)通常由24V的DC電源供電，這與由3V或5V電源供電的消費性裝置系統(tǒng)中的感測器非常不同。因此，工業(yè)感測器系統(tǒng)需要額外的電源管理來有效地驅動感測裝置。它們將數位輸出介面（如IO-Link）直接連接到微控制器甚至無線收發(fā)器。類比數據輸出通常由運算放大器來進行調節(jié)，并與微控制器中的類比數位轉換器（ADC）相連。
工業(yè)自動化感測器
| 圖一 : 工業(yè)感測器是工廠自動化的關鍵組成元件。最常見者包括運動、環(huán)境和振動感測器等。 |
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有幾種類型的工業(yè)感測器類型，包括以下幾種：
溫度感測器
溫度感測器可以感測從正系數類型設備到負系數類型設備，以及RTD（電阻溫度檢測器）的變化量。
正溫度系數（PTC）熱敏電阻是具有正溫度系數的電阻器，因此電阻隨溫度增加。這通常用矽材料來構建，以提供線性特性。相反，開關型PCT熱敏電阻具有非線性溫度測量曲線。當熱敏電阻加熱時，電阻會降低，直到達到臨界溫度，之后溫度會升高。
它們通常用于工業(yè)設備中的電動機組以及監(jiān)控繼電器，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的溫度下電阻顯著增加，觸發(fā)繼電器以防止過熱。然后，這可以鏈接到無線感測器網絡。
負溫度系數（NTC）熱敏電阻，其電阻隨溫度降低，在0℃至70℃的正負0.1℃或0.2℃的寬溫度范圍內具有精確的準確度，且具有長期穩(wěn)定性。這些通常用于IIoT和智能工廠的熱敏電阻探頭組件，可應用于故障診斷。熱敏電阻感測元件可用于監(jiān)控與無線感測器系統(tǒng)連接的各種系統(tǒng)。
| 圖二 : 在高科技工廠中，工業(yè)感測器在處理系統(tǒng)的精度和可靠性方面發(fā)揮著不可或缺的作用。 |
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距離（接近）感測器
電感式接近感測器可以檢測附近的金屬，使人機界面（HMI）更安全。有2和3線DC版本以及帶有單獨放大器的感測器，用于高速操作。雷射測距（雷射雷達）感測器可以在一維空間中用于物體檢測，例如在輸送線上用作紅外線運動感測器。 2D雷射雷達感測器可用作位置感測器，以識別生產線中零件的位置。
震動感測器
振動感測器可以使用MEMS加速度計或壓電晶體來測量振動頻率，并根據被監(jiān)測系統(tǒng)的諧波進行調諧。震動感測器為故障診斷提供重要的數據采集，而加速度計可用作運動感測器，以提供傾斜、跌落和沖擊測量。
其他感測器
其他感測器還包括有壓力、pH、流量、濕度、超音波、PIR、光電感測器等。例如在自動化工廠中經?？梢姷讲冀ㄓ谠O備上的壓力感測器，用于測量液體酸度的pH感測器，以及用于監(jiān)控執(zhí)行器的流量感測器、濕度感測器和超音波感測器等。而PIR感測器、光電感測器和旋轉編碼器等則可用作工業(yè)自動化系統(tǒng)中閾值測量的限位開關。所有這些物聯(lián)網感測器都可透過工業(yè)感測器網路（包括有線或無線）連接，然后數據資料返回物聯(lián)網，提供實時分析和條件監(jiān)測。
結合AI 為感測器導入機器學習能力
一般來說，工業(yè)用的工規(guī)感測器與消費等級的商規(guī)感測器需求就不相同。除了工業(yè)規(guī)格需要能適應更寬的工作溫度之外，更重要的則是在于感測器的穩(wěn)定度，以及供貨的持久度。一般來說，商用感測器由于配合終端產品的快速產品更迭周期，大約4～5年的供貨期就大致已經符合需求，然而工規(guī)感測器卻必須要能滿足長達10年的穩(wěn)定供貨。再者，工業(yè)4.0的應用環(huán)境對于連網的需求大增，因此感測器多半還必須要賦予連網能力，才能進一步加快智慧工廠實現的腳步。
意法半導體（ST）亞太區(qū)資深產品行銷經理陳建成指出，面對智能工廠的趨勢，新一代的感測器也進行不斷的升級，例如更低的功耗，甚至可以結合工廠的綠能環(huán)境。以目前ST新一代的工業(yè)感測器為例，已經加入了休眠功能，在低功耗狀態(tài)下還能維持穩(wěn)定運作，持續(xù)環(huán)境的偵測行為而不中斷功能。此外，感測器的智能化也是邁向工業(yè)4.0不可或缺的關鍵。針對感測器的智能化，ST也為感測器導入機器學習（ML）的能力，并結合AI，如此不只可讓工廠中的自動化設定最佳化，更可提升整體的生產效能。
感測元件讓機器人擁有『眼睛』與『耳朵』
ADI擁有許多應用于機器人的感測器。例如MEMS、LiDAR、RADAR、TOF和接近感測等技術，這些技術使機器人能擁有更多的『眼睛』和『耳朵』。ADI亞太區(qū)工業(yè)自動化行業(yè)市場部經理于常濤指出，目前ADI的MEMS感測器產品線包括了加速度計、陀螺儀和IMU等，由于在零偏穩(wěn)定性、溫度回置特性、長時穩(wěn)定性、以及震動條件下的性能，都遠遠超過消費等級的MEMS感測器產品，因此在工業(yè)領域中，被廣泛應用于各種機器人、無人機的導航、以及機械自動化的穩(wěn)定等功能。
以目前ADI所推出的ADIS16470系列高性能IMU來看，透過三軸MEMS加速度計和陀螺儀共可提供6自由度（DoF）檢測，并注重工業(yè)『運動物聯(lián)網』及其對精準地理定位的需求。其性能令系統(tǒng)能精確地表征運動，不受湍流、振動、風、溫度和其他環(huán)境干擾，從而實現更精準的導航和引導和/或儀器穩(wěn)定度。
基于ADI產品的LiDAR和TOF技術可以實現高精度的蔽障功能，適用于AGV等領域。 ADI2018年收購的symeo公司，使ADI在毫米波雷達方面不僅能提供晶片，也能夠提供整體解決方案。例如，利用60GHz雷達，可以實現mm級的距離測量，相應的產品被廣泛應用在大型廠礦設備的精確定位和自動化運作上。
為工業(yè)感測器提供最佳性價比
| 圖三 : 隨著設備與技術變得越來越依賴於物聯(lián)網，可以檢測來自物理世界的訊息并執(zhí)行指定指令，正成為新產品設計中不可或缺的一部分。 |
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在當今的高科技工廠中，工業(yè)感測器在處理系統(tǒng)的精度和可靠性方面發(fā)揮著不可或缺的作用。但是感測器必須足夠耐用以在工業(yè)環(huán)境中工作，并且足夠小以適應整合于印刷電路板（PCB）上的有限空間。此外，應對的另一個挑戰(zhàn)就是：降解效應，例如光柵就是一個例子。對于客戶想選擇最佳性價比的高品質工業(yè)感測器半導體，英飛凌的產品將是首選。目前英飛凌也提供了廣泛的解決方案來滿足客戶設計所需的所有產品，而且都具備最好的品質。
除了搭配XMC1000系列微控制器來發(fā)揮感測器功能之外，英飛凌也透過對于工業(yè)感測器應用的深入了解，幫助客戶的系統(tǒng)開發(fā)出合適的解決方案。至于另一個優(yōu)點則是，英飛凌提供了專門針對工業(yè)感測器的參考設計，例如用于雷達液位計的24GHz晶片組。
實現物聯(lián)網愿景
對于羅姆來說，檢測環(huán)境與物理條件的感測器，和傳輸以及共享感測器數據的網絡，對于實現物聯(lián)網將至關重要。 ROHM集團也將來自自家、LAPIS和Kionix等不同專有技術結合起來，提出解決方案并打造下一代的感測器網路產品開發(fā)。
讓感測器滿足各種電機需求
從減少意外停機時間到預防性維護的計劃時間，TE Connectivity（TE）的感測器解決方案可測量和監(jiān)控工業(yè)電機的振動、溫度和位置，以確保工廠設備間的高效運行。在惡劣環(huán)境和條件下可進行精確測量，并可將感測器的范圍擴展到各種類型的設備和制程。更具體地說，TE的工程感測解決方案可滿足各種電機應用的獨特要求，包括大型設備操作和更精確的功能。此外，具有多個數位輸出信號和無線感測器技術的感測器，也可使工廠能夠轉變?yōu)楦咧悄艿倪B接操作。
| 圖四 : 工業(yè)感測器需要能適應更寬的工作溫度之外，更重要的則是在於感測器的穩(wěn)定度。 |
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智能化感測器不可或缺
隨著設備與技術變得越來越依賴于物聯(lián)網，可以檢測來自物理世界的訊息并執(zhí)行指定指令，或將數據中繼到其他系統(tǒng)的智能感測器，正在成為新產品設計中不可或缺的一部分。瑞薩提供可擴展的微控制器解決方案，還包括放大器和緩沖器、接口設備（RS-485/422和RS-232）、電壓基準、類比數位轉換器、數位類比轉換器和開關穩(wěn)壓器等，以提供支持下一個小型到大型感測器和執(zhí)行器的設計之用。
