安全管理资讯系统课件.pptx

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1、安全管理資訊系統安全管理資訊系統電子感測器介紹電子感測器介紹 Introduction of Electronic Senor授課老師授課老師：卓世明：卓世明1 1目標目標1.1.介紹保全系統中常見的電子偵測器設備介紹保全系統中常見的電子偵測器設備介紹保全系統中常見的電子偵測器設備介紹保全系統中常見的電子偵測器設備2.2.參考書：參考書：參考書：參考書：a.a.谷腰欣司谷腰欣司,“,“感測器感測器”譯者：趙中興譯者：趙中興(全華書局全華書局,2006),2006)b.b.Delton T.Horn,“Delton T.Horn,“電子保全系統電子保全系統”譯者：張益蜂譯者：張益蜂(全華書局全華

2、書局,1995)1995)c.c.Michael Khairallah,“Physical Security Systems Handbook Michael Khairallah,“Physical Security Systems Handbook-The Design and Implementation of Electronic Security-The Design and Implementation of Electronic Security Systems,”Butterworth-Heinemann,Elsevier Inc.,2005Systems,”Butterwor

3、th-Heinemann,Elsevier Inc.,2005d.d.Thomas Norman,“Integrated Security Systems Design-Thomas Norman,“Integrated Security Systems Design-Concepts Specifications and Implementation,”Concepts Specifications and Implementation,”Butterworth-Heinemann,Elsevier Inc.,Jan.2007 Butterworth-Heinemann,Elsevier I

4、nc.,Jan.2007 2 2感測器感測器(Sensor)定義定義n n能將待測物理量或化學量轉換成另一對應可記錄能將待測物理量或化學量轉換成另一對應可記錄的輸出裝置的輸出裝置n n有時稱為感應器、偵測器、察覺器、檢測器、傳有時稱為感應器、偵測器、察覺器、檢測器、傳感器或轉換器等感器或轉換器等n n功能主要用來代替人類感官檢測外界訊息，包括功能主要用來代替人類感官檢測外界訊息，包括視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺。有些感測器還視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺。有些感測器還可偵測人類無法檢測到的外界訊息，如電磁感測可偵測人類無法檢測到的外界訊息，如電磁感測n n感測器通常會伴隨一控制電路，來比較感測器

5、的感測器通常會伴隨一控制電路，來比較感測器的變化，用以輸出某一警報信號變化，用以輸出某一警報信號3 3從人的五感開始談起從人的五感開始談起-1n n人體五感（感覺器官）來感受週遭的環境人體五感（感覺器官）來感受週遭的環境 視覺：眼睛觀察事物是因來感測可見光線視覺：眼睛觀察事物是因來感測可見光線 聽覺：用雙耳聽到外來時聲音聽覺：用雙耳聽到外來時聲音 觸覺：用皮膚來感觸外來事物實體觸覺：用皮膚來感觸外來事物實體 嗅覺與味覺：可以用鼻子與舌頭感覺氣味與味道嗅覺與味覺：可以用鼻子與舌頭感覺氣味與味道n n感受週遭的環境順序第一是視覺，其次是為聽覺、感受週遭的環境順序第一是視覺，其次是為聽覺、觸覺、嗅覺

6、、最後為味覺。當五感第一個視覺被觸覺、嗅覺、最後為味覺。當五感第一個視覺被斷絕時，人體將流失近大半所能獲得的情報，不斷絕時，人體將流失近大半所能獲得的情報，不僅無法清楚地掌握文字與畫面，連自由地行走都僅無法清楚地掌握文字與畫面，連自由地行走都將會有困難將會有困難4 4從人的五感開始談起從人的五感開始談起-2人體器官人體器官人體器官人體器官人體感覺人體感覺人體感覺人體感覺感測器種類感測器種類感測器種類感測器種類感測器元件實例感測器元件實例感測器元件實例感測器元件實例目目視覺視覺光感測器光感測器光導電元件、影像感測器、光導電元件、影像感測器、紅外線影像感測器紅外線影像感測器耳耳聽覺聽覺聲音感測器聲

7、音感測器麥克風麥克風皮膚皮膚觸覺觸覺振動感測器振動感測器溫度感測器溫度感測器壓力感測器壓力感測器衝擊感測器衝擊感測器熱敏電組、紅外線溫感器熱敏電組、紅外線溫感器感壓聚合體感壓聚合體舌舌味覺味覺味覺感測器味覺感測器氣體感測器、氧化物感測器氣體感測器、氧化物感測器鼻鼻嗅覺嗅覺嗅覺感測器嗅覺感測器生物感測器生物感測器5 5感測器感測器(Sensor)n n感測器種類包括以物理原理：以金屬元件為主物理原理：以金屬元件為主 光光(紅外線紅外線)、磁力、磁力振動、超音波振動、超音波(距離距離)、壓力、壓力化學原理：以電位化學量來感測化學原理：以電位化學量來感測n n氣體氣體(瓦斯、一氧化碳等瓦斯、一氧化碳

8、等)、離子、離子n n溫溫(溼溼)度度生物原理：以生物材料為感測元件生物原理：以生物材料為感測元件n n醫療、空氣品質之監測醫療、空氣品質之監測 等做為檢出的對象感測器6 6感測器應用感測器應用 感應照明燈感應照明燈n n感測器常伴隨某些裝置組合成一反應系統感測器常伴隨某些裝置組合成一反應系統n n感應照明設備含感應照明設備含 紅外線感測器紅外線感測器 控制電路控制電路 照明裝置照明裝置n n控制電路為一控制電路為一比較器電路比較器電路n n根據比較器輸根據比較器輸出產生燈光開出產生燈光開 、關的動作、關的動作紅外線感測器紅外線感測器控制電路控制電路輸出裝置輸出裝置:150W 燈光燈光7 7感

9、測器應用感測器應用 警報系統警報系統n n警報系統(Alarm System)含 感測器感測器 控制電路控制電路 警報輸出裝置警報輸出裝置感測器感測器磁簧開關磁簧開關控制電路控制電路警報輸出裝置警報輸出裝置8 8常用保安感測器常用保安感測器n n警戒警戒/保全用途保全用途 磁簧開關磁簧開關(磁力磁力)水銀開關水銀開關(傾斜傾斜)、微動開關、微動開關 振動開關、玻璃破碎感測器振動開關、玻璃破碎感測器 紅外線溫感器紅外線溫感器 光遮斷感測器光遮斷感測器 超音波感測器超音波感測器(遮斷感測器遮斷感測器)n n安全用途安全用途 溫、濕度感測器溫、濕度感測器 瓦斯感測器、一氧化碳、酒精感測器瓦斯感測器、

10、一氧化碳、酒精感測器 電磁、電流感測器電磁、電流感測器 位準感測器、流速感測器位準感測器、流速感測器9 9門禁辨識門禁辨識(Door Identification)n n門禁辨識可分成門禁辨識可分成 機械辨識：包含條碼辨識機械辨識：包含條碼辨識(Bar Code ID)(Bar Code ID)、無線射頻、無線射頻辨識辨識(RFID)(RFID)、光學辨識、光學辨識(OCR)(OCR)、手寫辨識、晶片辨識、手寫辨識、晶片辨識、與其他機械辨識等與其他機械辨識等 生物辨識：包含指紋辨識、膧孔辨識、臉型辨識、靜生物辨識：包含指紋辨識、膧孔辨識、臉型辨識、靜脈辨識等生物辨識脈辨識等生物辨識n n一般感

11、測器可視為一開關，在電路上容易視為一般感測器可視為一開關，在電路上容易視為通路通路(Close)(Close)或斷路或斷路(Open)(Open)，進行處理，進行處理。但門禁但門禁辨識使用的感應設備輸出則較為複雜，需要複辨識使用的感應設備輸出則較為複雜，需要複雜的電路進行資料分析雜的電路進行資料分析1010常用保安感測器常用保安感測器n n警戒警戒/保全用途保全用途 磁簧開關磁簧開關(磁力磁力)水銀開關水銀開關(傾斜傾斜)、微動開關、微動開關 振動開關、玻璃破碎感測器振動開關、玻璃破碎感測器 紅外線溫感器紅外線溫感器 光遮斷感測器光遮斷感測器 超音波感測器超音波感測器(遮斷感測器遮斷感測器)n

12、 n安全用途安全用途 溫、濕度感測器溫、濕度感測器 瓦斯感測器、一氧化碳、酒精感測器瓦斯感測器、一氧化碳、酒精感測器 電磁、電流感測器電磁、電流感測器 位準感測器、流速感測器位準感測器、流速感測器1111磁簧開關磁簧開關(Reed Switch)-1n n或稱門閥開關或稱門閥開關(Door (Door Switch)Switch)n n警報系統中最常用的開關警報系統中最常用的開關裝置。此種便宜裝置可做裝置。此種便宜裝置可做為門窗有效監視裝置為門窗有效監視裝置嵌壁式表面式1212n n磁簧開關是含一由磁簧管為主體將機械的動作轉換為通路磁簧開關是含一由磁簧管為主體將機械的動作轉換為通路 (clos

13、e)(close)或斷路或斷路(open)(open)之裝置之裝置n n磁簧管是由二片平行放置低磁滯鐵性簧片，尾部有一小部份磁簧管是由二片平行放置低磁滯鐵性簧片，尾部有一小部份重疊形成一間隙。這兩片簧片是被完全密封在一支充入惰性重疊形成一間隙。這兩片簧片是被完全密封在一支充入惰性氣體之玻璃管上氣體之玻璃管上n n若兩簧片平時為斷路若兩簧片平時為斷路(Normal Open;NO)(Normal Open;NO)。當有磁場近接，。當有磁場近接，兩片簧片就會因磁場產生密合動作，形成通路兩片簧片就會因磁場產生密合動作，形成通路n n若兩簧片平時為通路若兩簧片平時為通路(Normal Close;NC

14、)(Normal Close;NC)。當有磁場近接，。當有磁場近接，兩片簧片就會因磁場產生分開動作，形成斷路兩片簧片就會因磁場產生分開動作，形成斷路n n使用磁石移動作靠近磁簧管就會引動，磁場之靠近或遠離便使用磁石移動作靠近磁簧管就會引動，磁場之靠近或遠離便成此感測器做開關動作成此感測器做開關動作外掛式磁簧開關磁簧開關(Reed Switch)-2磁鐵磁簧管1313水銀開關水銀開關(傾斜開關傾斜開關)n n水銀開關，又稱傾側開關，以一接著兩根電極的小巧容器儲存水銀開關，又稱傾側開關，以一接著兩根電極的小巧容器儲存著一小滴水銀著一小滴水銀(一般是玻璃管一般是玻璃管)，容器中多數注入惰性氣體或真，

15、容器中多數注入惰性氣體或真空。因為重力的關係，水銀球很容易隨容器中較低的地方流去。空。因為重力的關係，水銀球很容易隨容器中較低的地方流去。水銀本身為導電體水銀本身為導電體n n如果平時水銀珠是接觸兩個電極如果平時水銀珠是接觸兩個電極(通路通路，Normal Close;NC)Normal Close;NC)，開關傾斜將導致斷路；如果平時水銀珠是不接觸兩個電極開關傾斜將導致斷路；如果平時水銀珠是不接觸兩個電極(斷斷路，路，Normal Open;NO)Normal Open;NO)，開關水平將導致通路，開關水平將導致通路n n常用於傾斜警報如一般不常移動家電，或震動警報如汽車防盜常用於傾斜警報如

16、一般不常移動家電，或震動警報如汽車防盜玻璃管水銀球1414微動開關微動開關(Micro Switch)n n微動開關是一個標準型按鈕開關，用來偵測微小動作。透過一微動開關是一個標準型按鈕開關，用來偵測微小動作。透過一根長而輕的連桿，來壓放按鈕，即使很小的力量也可讓按鈕開、根長而輕的連桿，來壓放按鈕，即使很小的力量也可讓按鈕開、關，因此，又稱精密彈簧動作開關或靈敏開關關，因此，又稱精密彈簧動作開關或靈敏開關n n如果平時按鈕是一通路如果平時按鈕是一通路(Normal Close;NC)(Normal Close;NC)，壓下按鈕產生斷，壓下按鈕產生斷路；如果平時按鈕是一通路路；如果平時按鈕是一通

17、路(Normal Open;NO)(Normal Open;NO)，壓下按鈕產，壓下按鈕產生通路生通路n n常用於門窗開起感應，電腦滑鼠也是使用微動開關常用於門窗開起感應，電腦滑鼠也是使用微動開關玻璃管水銀球1515振動開關振動開關(Vibration Switch)n n感應方式又分為光電式感應及機械式感應兩大類，是一感應方式又分為光電式感應及機械式感應兩大類，是一種感應靈敏之觸發性感應開關種感應靈敏之觸發性感應開關n n機械式原理類似水銀開關。一般使用滾珠製成，又稱為機械式原理類似水銀開關。一般使用滾珠製成，又稱為滾球開關滾球開關。可分為震動型滾珠開關，傾斜型滾珠開關及可分為震動型滾珠開關

18、，傾斜型滾珠開關及離心滾珠開關三種離心滾珠開關三種n n常用於需震動感應之裝置，如震動感應器、汽車防盜警常用於需震動感應之裝置，如震動感應器、汽車防盜警報報 1616玻璃破碎感測器玻璃破碎感測器(Glass Alarm Sensor)n n玻璃破碎感測器一般使用玻璃破碎感測器一般使用導電簧片式震動，利用慣性質量振導電簧片式震動，利用慣性質量振動引起的電接點通斷來報警的。通常將傳感器粘附在玻璃內動引起的電接點通斷來報警的。通常將傳感器粘附在玻璃內側或邊框上。粘附在玻璃上時探測半徑約側或邊框上。粘附在玻璃上時探測半徑約 2 2 米左右，環境溫米左右，環境溫度度-25-25+50+50。感測器感測器

19、可以感應玻璃破碎時產生的可以感應玻璃破碎時產生的 2KHz 2KHz 左左右的振動頻率，對一般的衝擊和震動不予感應右的振動頻率，對一般的衝擊和震動不予感應1717關於紅外線關於紅外線幅射幅射n n光的種類：紅外線、可見光、紫外線、光的種類：紅外線、可見光、紫外線、X X 射線射線n n蒲郎克定律：蒲郎克定律：蒲郎克定律：蒲郎克定律：物體只要高於絕對零度物體只要高於絕對零度(攝氏零下攝氏零下273273)都會發出幅射都會發出幅射n n黑體幅射理論：黑體幅射理論：黑體幅射理論：黑體幅射理論：自然界中所有物體只要溫度高於絕對零自然界中所有物體只要溫度高於絕對零度，其內部原子會因熱擾動而發出電磁幅射，

20、此稱為熱度，其內部原子會因熱擾動而發出電磁幅射，此稱為熱幅射幅射n n每一個物體都會放射出紅外線的熱幅射。此幅射量乃是每一個物體都會放射出紅外線的熱幅射。此幅射量乃是由物體的溫度所控制決定。溫度高的物體所幅射出的紅由物體的溫度所控制決定。溫度高的物體所幅射出的紅外線能量就會較溫度低的物體所幅射出的為高外線能量就會較溫度低的物體所幅射出的為高n n物體自常溫到物體自常溫到10001000 間產生的主要幅射波長均落在紅外間產生的主要幅射波長均落在紅外線波段線波段(不可見光不可見光)，因此無論是黑夜、白晝，我們周圍，因此無論是黑夜、白晝，我們周圍到處充滿了肉眼看不到的紅外線影像到處充滿了肉眼看不到的

21、紅外線影像1818焦電型焦電型紅外線感測器紅外線感測器-1n n紅外線感測器可分為紅外線感測器可分為熱型感測器及量子型感測器熱型感測器及量子型感測器。熱型的原。熱型的原理是利用吸收紅外線來感測溫度的變化，理是利用吸收紅外線來感測溫度的變化，量子型量子型則是利用半則是利用半導體的光電效應來感測溫度導體的光電效應來感測溫度n n熱型熱型紅外線感測器主要由是利用人體接近溫度變化產生電荷紅外線感測器主要由是利用人體接近溫度變化產生電荷現象，故又名焦電型現象，故又名焦電型(Pyro-electric)(Pyro-electric)人體紅外線感測器人體紅外線感測器n n熱電型紅外線使用熱電型紅外線使用熱電

22、偶熱電偶(鋯鈦酸鉛鋯鈦酸鉛 PZT PZT 或或 鉭酸鋰鉭酸鋰 LiTaO LiTaO3 3)來製作。基本原理是熱釋電效應，即元件受熱時，會在受熱來製作。基本原理是熱釋電效應，即元件受熱時，會在受熱面與不熱面兩端產生正負相反的電荷集中。此時在元件兩端面與不熱面兩端產生正負相反的電荷集中。此時在元件兩端並聯的一個電阻會有電流通過，如此等同一電壓訊號。比較並聯的一個電阻會有電流通過，如此等同一電壓訊號。比較電壓高於某個值時，便可知有無人體接近電壓高於某個值時，便可知有無人體接近n n常用來作防盜報警常用來作防盜報警、來客、來客電動門、非接觸開關和電動門、非接觸開關和火災警報器等火災警報器等1919

23、焦電型焦電型紅外線感測器紅外線感測器-2n n量子型紅外線感測器量子型紅外線感測器量子型紅外線感測器量子型紅外線感測器原理乃入射光子將半導體中的電子原理乃入射光子將半導體中的電子自基態自基態(價電帶價電帶)激發至導電帶，產生電壓差激發至導電帶，產生電壓差(photovoltaic (photovoltaic 原理原理)或電阻變化或電阻變化 (photoconductive (photoconductive 原理原理)n n量子型量子型量子型量子型的感度比熱型的來的好，但價格也比較貴的感度比熱型的來的好，但價格也比較貴n n紅外線感測器的應用用途紅外線感測器的應用用途 種種 類類用用 途途熱型熱

24、型火災警報器、呼叫警報器、入侵警報器、門窗感測火災警報器、呼叫警報器、入侵警報器、門窗感測器、調理器的溫度測定、自動販賣機、一般機器的器、調理器的溫度測定、自動販賣機、一般機器的溫度測定溫度測定量子型量子型人造衛星人造衛星、醫療診斷用醫療診斷用追蹤裝置追蹤裝置紅外線顯微鏡紅外線顯微鏡2020光遮斷感測器光遮斷感測器(Photo-interrupter)n n是一種以光和電子訊號相互轉變之裝置，由一發光與一受光是一種以光和電子訊號相互轉變之裝置，由一發光與一受光元件組合而成，藉由受光元件感測光線來探知物體之存在為元件組合而成，藉由受光元件感測光線來探知物體之存在為目的之一種電子機械裝置。發光元件

25、一般發出紅外光線，受目的之一種電子機械裝置。發光元件一般發出紅外光線，受光元件為一光電晶體光元件為一光電晶體(量子型感測器量子型感測器)，將接收光線轉換成電，將接收光線轉換成電壓壓n n對射式裝置對射式裝置：如發光與受光元件分別為不同裝置時，放於不如發光與受光元件分別為不同裝置時，放於不同地點時，受光於發光方向可容易感應發光存在，此時可視同地點時，受光於發光方向可容易感應發光存在，此時可視為通路為通路(Normal Close)(Normal Close)。當發光與受光之間某一物體進入，光。當發光與受光之間某一物體進入，光線遮斷，便可視同一斷路線遮斷，便可視同一斷路n n常用來作防盜報警常用來

26、作防盜報警、來客、來客電動門和非接觸開關等電動門和非接觸開關等發射電路接收電路2121超音波感測器超音波感測器(Ultrasonic)n n反射式裝置反射式裝置：在光遮斷感測器裡，使用到發光與受光元件組在光遮斷感測器裡，使用到發光與受光元件組合，如發光與受光元件為同位置裝備，受光平時無法感應發合，如發光與受光元件為同位置裝備，受光平時無法感應發光存在，可視為斷路光存在，可視為斷路(Normal Open)(Normal Open)。當受光收到某一物體。當受光收到某一物體之光線反射時，便可視同為一通路。超音波感測器使用此一之光線反射時，便可視同為一通路。超音波感測器使用此一原理原理n n所謂的超

27、音波，是指頻率超越人類所謂的超音波，是指頻率超越人類可聽範圍的音波可聽範圍的音波(約約 16KHz 16KHz 以上以上)。超音波反射效果一般優於紅外線超音波反射效果一般優於紅外線n n超音波接收器乃單一頻的壓電感超音波接收器乃單一頻的壓電感測器，指的是受到音波壓測器，指的是受到音波壓(振動振動)而產生電壓變化的感測器。而產生電壓變化的感測器。n n常用來作物體距離量測常用來作物體距離量測、防盜報警、防盜報警和非接觸開關等和非接觸開關等發射電路接收電路2222對射式與反射式感測器比較對射式與反射式感測器比較n n對射式裝置對射式裝置(遮斷型開關遮斷型開關)發射源與接收端不同地點發射源與接收端不

28、同地點 可使用紅外線、可見光或超音波可使用紅外線、可見光或超音波 紅外線表現效果好紅外線表現效果好(方向性方向性)n n反射式裝置反射式裝置(反射型開關反射型開關)發射源與接收端同一地點發射源與接收端同一地點 可使用紅外線或超音波。超音波表現效果好可使用紅外線或超音波。超音波表現效果好n n接收端感應方式接收端感應方式 紅外線、可見光：光能轉電位感應紅外線、可見光：光能轉電位感應 超音波超音波：聲波振動感應：聲波振動感應2323常用保安感測器常用保安感測器n n警戒警戒/保全用途保全用途 磁簧開關磁簧開關(磁力磁力)水銀開關水銀開關(傾斜傾斜)、微動開關、微動開關 振動開關、玻璃破碎感測器振動

29、開關、玻璃破碎感測器 紅外線溫感器紅外線溫感器 光遮斷感測器光遮斷感測器 超音波感測器超音波感測器(遮斷感測器遮斷感測器)n n安全用途安全用途 溫、濕度感測器溫、濕度感測器 瓦斯感測器、一氧化碳、酒精感測器瓦斯感測器、一氧化碳、酒精感測器 電磁、電流感測器電磁、電流感測器 位準感測器、流速感測器位準感測器、流速感測器2424溫度感測器溫度感測器-1n n常用溫度感測元件包括常用溫度感測元件包括 熱敏電阻熱敏電阻(Thermally Sensitive Resistance)(Thermally Sensitive Resistance)熱電偶熱電偶(焦電型元件焦電型元件)感溫感溫 IC IC

30、 電阻式溫度感測器電阻式溫度感測器(Resistance Temperature Detector)(Resistance Temperature Detector)n n感測器感測器原理是將原理是將感測元件偵測到的感測元件偵測到的溫度變化轉為電阻變化，溫度變化轉為電阻變化，再以電壓方式輸出。因此，控制電路可以設計一電流比較器再以電壓方式輸出。因此，控制電路可以設計一電流比較器來取得溫度值來取得溫度值n n熱敏電阻：為對溫度十分敏感之電阻體，熱敏電阻：為對溫度十分敏感之電阻體，亦稱作熱阻體亦稱作熱阻體(Thermistor)(Thermistor)，此種元件在，此種元件在溫度改變時內部電阻值會

31、產生變化溫度改變時內部電阻值會產生變化2525溫度感測器溫度感測器-2n n熱電偶熱電偶(Thermocouple)Thermocouple)：使用二種不同性質金屬端點接觸連成一閉使用二種不同性質金屬端點接觸連成一閉迴路。不同種類金屬擁有自由電子數不同，當溫度改變會造成接觸迴路。不同種類金屬擁有自由電子數不同，當溫度改變會造成接觸面之自由電子運動而使金屬間產生電位差。當兩端溫度相同時，端面之自由電子運動而使金屬間產生電位差。當兩端溫度相同時，端點所產生之熱電動勢相同，故迴路中不會有電流；若兩端間存在溫點所產生之熱電動勢相同，故迴路中不會有電流；若兩端間存在溫度差，導致熱電動勢大小不同而產生一電

32、流由高電動勢往低電動勢度差，導致熱電動勢大小不同而產生一電流由高電動勢往低電動勢流動流動n n感溫感溫 IC IC：半導體材料之導電性易受到溫度影響，故以半導體材料半導體材料之導電性易受到溫度影響，故以半導體材料構成之積體電路構成之積體電路(Integrated circuit,IC)(Integrated circuit,IC)之導電性亦受到溫度影響，之導電性亦受到溫度影響，於是便有感溫於是便有感溫 IC IC 出現。感溫出現。感溫ICIC使用上十分方便，且能獲得極佳的使用上十分方便，且能獲得極佳的線性電流輸出，非常適合於低溫範圍內測量線性電流輸出，非常適合於低溫範圍內測量n n電阻式溫度感

33、測器電阻式溫度感測器(RTD)(RTD)：為一具有溫度特性之電阻體。可用以製：為一具有溫度特性之電阻體。可用以製造造 RTD RTD 之金屬很多，其中以白金、銅、鎳等材質最普遍。之金屬很多，其中以白金、銅、鎳等材質最普遍。RTD RTD 元元件之感測方式主要有浸入探針件之感測方式主要有浸入探針(immersion probe)(immersion probe)型及表面溫度感測型及表面溫度感測 (surface probe)(surface probe)型兩種型態型兩種型態2626溫度感測器溫度感測器-3n n溫度感測元件比較溫度感測元件比較感溫元件感溫元件熱敏電阻熱敏電阻電熱偶電熱偶電阻式電阻

34、式RTDRTD準確度準確度佳佳(0.1-1)(0.1-1)良好良好(約約1-102)1-102)極佳極佳(0.01-1)(0.01-1)穩定性穩定性良好良好尚可尚可佳佳範圍範圍尚可尚可(-100 280(-100 280 )很廣很廣(-185 1700(-185 1700)很小很小(-15 70(-15 70 )靈敏度靈敏度1 3V1 3V50V/50V/0.1/0.1/輸出輸出1 3V1 3V0.60mV0.60mV1-6V1-6V優點優點非常靈敏非常靈敏經濟實用溫度範圍大經濟實用溫度範圍大在可量測範圍準確度很高在可量測範圍準確度很高2727濕度感測器濕度感測器n n一般濕度感測器用以檢出濕

35、度或結露等的方法有一般濕度感測器用以檢出濕度或結露等的方法有 測定感濕材料因水氣的吸收、脫離，或結露而產生的電氣阻抗測定感濕材料因水氣的吸收、脫離，或結露而產生的電氣阻抗或電容量的變化或電容量的變化 測定因濕度變化而產生氣體熱傳導度的差異測定因濕度變化而產生氣體熱傳導度的差異 測定因濕度變化或結露而產生的水晶振動子的共振頻率變化測定因濕度變化或結露而產生的水晶振動子的共振頻率變化 測定因濕度變化測定因濕度變化 射線穿越水滴而造成的衰減及光的吸收、反射射線穿越水滴而造成的衰減及光的吸收、反射n n感測器大致可分為七大類感測器大致可分為七大類 電解質濕度感測器電解質濕度感測器 高分子濕度感測器高分

36、子濕度感測器 陶瓷濕度感測器陶瓷濕度感測器 晶體振盪濕度感測器晶體振盪濕度感測器n n常用於農業上有關控制、監測、常用於農業上有關控制、監測、預警等各方面之應用預警等各方面之應用半導體濕度感測器半導體濕度感測器厚膜濕度感測器厚膜濕度感測器結露濕度感測器結露濕度感測器2828瓦斯感測器瓦斯感測器n n瓦斯煙霧感測器的使用可分為瓦斯洩漏的檢出及濃度的測定，瓦斯煙霧感測器的使用可分為瓦斯洩漏的檢出及濃度的測定，瓦斯取樣分析瓦斯取樣分析n n一般瓦斯感測器可分為接觸燃燒式、半導體式、熱傳導式或一般瓦斯感測器可分為接觸燃燒式、半導體式、熱傳導式或熱阻體式三種感測器熱阻體式三種感測器n n接觸燃燒式：將白

37、金線周圍以氧化鋁等物燒結，再於其表面接觸燃燒式：將白金線周圍以氧化鋁等物燒結，再於其表面披覆白金或鈀等氧化觸媒，將此加熱至披覆白金或鈀等氧化觸媒，將此加熱至 300 300左右時，可燃左右時，可燃性氣體就在表面上接觸燃燒，而使白金線之溫度升高，並使性氣體就在表面上接觸燃燒，而使白金線之溫度升高，並使電阻增加，利用此性質作瓦斯之偵知原理電阻增加，利用此性質作瓦斯之偵知原理n n半導體瓦斯感測器為利用半導體表面吸半導體瓦斯感測器為利用半導體表面吸著瓦斯時導電率著瓦斯時導電率(電阻電阻)會變化而做成，會變化而做成，材質有材質有 SnO SnO2 2(二氧化錫二氧化錫)，ZnO(ZnO(氧化鋅氧化鋅)

38、FeFe2 2O O3 3(三氧化二鐵三氧化二鐵)等等2929一氧化碳一氧化碳(CO)感測器感測器n n一氧化碳偵測器分為半導體感測元件與電化學感測元件兩大一氧化碳偵測器分為半導體感測元件與電化學感測元件兩大類類n n同瓦斯感測器，半導體型式氣體偵測器使用的氧化物半導體，同瓦斯感測器，半導體型式氣體偵測器使用的氧化物半導體，將此加熱時，會因為將此加熱時，會因為 CO CO 氣體在氧化物半導體的表面做吸附氣體在氧化物半導體的表面做吸附 (adsorption)(adsorption)作用或是去吸附作用或是去吸附(desorption)(desorption)作用，致使半導體的作用，致使半導體的自

39、由電子的量增加與否，進而造成材料整體電阻改變。利用自由電子的量增加與否，進而造成材料整體電阻改變。利用此種效應所製成之氣體偵測器，以二氧化錫此種效應所製成之氣體偵測器，以二氧化錫(SnO(SnO2 2)的氧化物的氧化物是被應用最為廣泛的材料是被應用最為廣泛的材料3030感測器感測器特性特性n n評估感測器可由以下數據來表現評估感測器可由以下數據來表現誤差誤差(Error)(Error)精確度精確度(Accuracy)(Accuracy)重複性重複性(Repeatability)(Repeatability)靈敏度靈敏度(Sensitivity)(Sensitivity)解析度解析度(Resol

40、ution)(Resolution)範圍範圍(Range)(Range)及展幅及展幅(Span)(Span)直線性直線性(Linearity)(Linearity)滯後現象滯後現象(Hysteresis)(Hysteresis)3131電子式感測器之基本偵測方法電子式感測器之基本偵測方法n n電容式電容式：利用電容量的改變來偵測激源變化利用電容量的改變來偵測激源變化n n電阻式電阻式：利用電阻值之改變利用電阻值之改變n n電感式電感式：利用線圈電流改變產生感應電壓利用線圈電流改變產生感應電壓n n磁阻式磁阻式：永久磁鐵或電磁線圈之磁通量的改變被磁阻永久磁鐵或電磁線圈之磁通量的改變被磁阻干擾而改

41、變通過之路徑干擾而改變通過之路徑(Open(Open、Close)Close)n n光傳導式光傳導式：利用相對運動來感應電壓量測電壓變化利用相對運動來感應電壓量測電壓變化n n磁抗式磁抗式：固態材料受光照射其內部電阻值會與照度成固態材料受光照射其內部電阻值會與照度成正比正比n n光伏特式光伏特式：兩種不同材料做成接合面：兩種不同材料做成接合面,受光照產生電壓受光照產生電壓n n電位計式：電位計式：透過可變電阻分壓值取得激源變化透過可變電阻分壓值取得激源變化n n壓電式壓電式：石英晶體被擠壓，形狀改變產生電壓石英晶體被擠壓，形狀改變產生電壓n n應變計式：應變計式：形狀的導體受力量改變幾何形狀，

42、電阻值改變形狀的導體受力量改變幾何形狀，電阻值改變n n熱電式熱電式：利用熱產生電阻值改變利用熱產生電阻值改變3232”智慧型智慧型”感測器感測器n n”智慧型智慧型”感測器感測器(Intelligent Sensor)(Intelligent Sensor)：感測器必須經過某一感測器必須經過某一控制電路控制電路處理變成為有智慧的，它具備接近人類的判斷能力處理變成為有智慧的，它具備接近人類的判斷能力與人類的基本特性。有時可稱此感測器為與人類的基本特性。有時可稱此感測器為“Smart Sensor”“Smart Sensor”n n智慧型感測器智慧型感測器(Intelligent Sensor)

43、(Intelligent Sensor)具備以下的條件：具備以下的條件：1.1.具有判斷的功能具有判斷的功能2.2.可作不同資料的補正可作不同資料的補正3.3.可作統計性的資料處理可作統計性的資料處理4.4.可作攫取資料的分析可作攫取資料的分析5.5.可作多數的感測器之間資料的交換可作多數的感測器之間資料的交換6.6.可適應環境的變化可適應環境的變化7.7.可作演算的變換與擁有是當記憶空間等可作演算的變換與擁有是當記憶空間等3333感測器之控制電路感測器之控制電路-1n n感測器的偵測方法，不管是開關型感測器的偵測方法，不管是開關型、或是、或是電阻值電阻值、電壓、電壓等變化，取得的資訊需要經過

44、控制電路處理等變化，取得的資訊需要經過控制電路處理n n信號處理信號處理：感測器輸出為類比感測器輸出為類比(Analog)(Analog)信號信號，必須轉換，必須轉換為數位為數位(Digital)(Digital)信號，才能分析。一般稱為信號，才能分析。一般稱為 ADC ADC(Analog to digital converter)(Analog to digital converter)轉換轉換n n數位數位(Digital)(Digital)信號，以電池為例，一般為信號，以電池為例，一般為 0 5 0 5 伏特，伏特，對應所謂的對應所謂的 0 0 跟跟 1 1n n將感測器的資訊轉為將感

45、測器的資訊轉為 0 0 跟跟 1(1(有時是一連串的有時是一連串的 0 0 跟跟 1)1)後，後，輸入到控制電路。控制電路常使用微處理器輸入到控制電路。控制電路常使用微處理器(Micro-(Micro-processor;processor;PP)來分析來分析、處理該信號、處理該信號3434感測器之控制電路感測器之控制電路-2n n一般的微處理器，常以所謂一般的微處理器，常以所謂 8051 8051 單晶片為代號處理器。單晶片為代號處理器。它有許多通用輸入、輸出埠它有許多通用輸入、輸出埠(General purpose (General purpose Input/Output;GPIO)In

46、put/Output;GPIO)可以連接許多的輸入、輸出點或可以連接許多的輸入、輸出點或其他用途其他用途(如鍵盤的按鍵處理如鍵盤的按鍵處理)n n將將 ADC ADC 產生之感測器的數位資訊產生之感測器的數位資訊(0(0、1)1)連接到微處理連接到微處理器之器之 GPIO GPIO 後，透過微處理器內部的程式後，透過微處理器內部的程式(Program)(Program)可可持續性的監視並產生必要的輸出持續性的監視並產生必要的輸出n n以一喇叭警報器為例，當以一喇叭警報器為例，當磁簧開關感測某一門磁簧開關感測某一門、窗不當窗不當被開啟被開啟，微處理器使用另一，微處理器使用另一 GPIO GPIO

47、 輸出使喇叭響起警報輸出使喇叭響起警報的的動作。此類輸出必須經過所謂的的的動作。此類輸出必須經過所謂的 DAC(Digital to DAC(Digital to analog converter)analog converter)的處理，才能使喇叭動作的處理，才能使喇叭動作3535感測器之控制電路感測器之控制電路-3n n警報感測警報感測(Alarm Sensor)(Alarm Sensor)系統之功能區塊系統之功能區塊n n以門禁喇叭警報系統為例，控制電路可以使用按鍵方式以門禁喇叭警報系統為例，控制電路可以使用按鍵方式或一段時間方式來解除警報或一段時間方式來解除警報ADCPDAC感測器控制

48、電路警報輸出3636門禁系統門禁系統n n門禁系統屬公共安全管理系統範疇。在建築物內的主要管理門禁系統屬公共安全管理系統範疇。在建築物內的主要管理區，區，包括出入口、電梯、設備控制機房、貴重物品庫房等通包括出入口、電梯、設備控制機房、貴重物品庫房等通道口，安裝門磁開關、電控鎖或讀卡機等控制裝置，由中心道口，安裝門磁開關、電控鎖或讀卡機等控制裝置，由中心控制室監控。中控室能夠對各通道口的位置、通行對象及通控制室監控。中控室能夠對各通道口的位置、通行對象及通行時間等進行控制或設定行時間等進行控制或設定n n門禁系統作用在於管理人群進出管制區域，限制未授權人士門禁系統作用在於管理人群進出管制區域，限

49、制未授權人士進出特定區域，並使已授權者在進出上更為簡捷進出特定區域，並使已授權者在進出上更為簡捷n n門禁辨識可分成機械辨識與生物辨識。生物辨識將於下一單門禁辨識可分成機械辨識與生物辨識。生物辨識將於下一單元介紹元介紹3737機械式感應門禁系統機械式感應門禁系統-1n n機械式感應系統使用包括機械式感應系統使用包括 電子密碼鍵盤電子密碼鍵盤(Keypad)(Keypad)磁卡磁卡(Magnetic stripe)(Magnetic stripe)條碼卡條碼卡(Barcode Card)(Barcode Card)感應卡感應卡(Proximity Card)(Proximity Card)智慧卡

50、智慧卡(Smart Card)(Smart Card)等，作為授權識別，通過控制機編程，等，作為授權識別，通過控制機編程，記錄進出人士時間日期。適用於各類型記錄進出人士時間日期。適用於各類型辦公室、計算機室、數據庫、停車場及辦公室、計算機室、數據庫、停車場及倉庫等倉庫等 3838機械式感應門禁系統機械式感應門禁系統-2n n機械式感應系統使用磁卡等讀卡感測系統通常會內建控機械式感應系統使用磁卡等讀卡感測系統通常會內建控制電路。讀卡感測所產生的資訊會比一般感測器制電路。讀卡感測所產生的資訊會比一般感測器 (Sensor)(Sensor)複雜，它和控制電路常使用一連串的複雜，它和控制電路常使用一連