传感器大全揭秘光与磁的双重魔力
导语：探索光传感器和磁性传感器的奥秘，了解它们如何在微处理系统中检测环境变化。
前言：在这个充满技术奇迹的时代，传感器成为了微处理系统中的重要组成部分，它们能够让我们察觉到周围世界的每一个细微变化。今天，我们将深入探讨两种常见但又独具特色的传感器——光传感器和磁性传感器，以及它们是如何工作以及它们与微处理器之间接口的问题。
图1展示了槽式光传感器开关，这是一种简单而有效的设备，当物体穿过其缝隙时，就会阻断LED和光电晶体管之间的光路。这一原理被广泛应用于发动机速度检测、门或罩状态监测等领域。当轴旋转时，开槽轮会交替地阻断光路；而当门关闭时，标志就会落入槽内并阻断光路。
图1b显示了反射型光传感器，其工作原理同样基于对比明暗。在大多数反射型 光电晶体管都有焦距长度，即最佳距离通常在0.1至0.5英寸之间。通过着色或阳极处理使发动机轴变黑，并放置带状反射材料于轴上，使得当轴旋转时，仅从带上收集强烈反射，而非轴表面。
如图1c所示，不论是槽式还是反射型灯控，都具有相同的电路符号。在设计系统时，我们必须注意这两类传感者的共同特征——即其对输入信号敏度高且响应速度快，但也存在一些挑战，比如需要精确控制LED驱动电流以确保稳定输出，同时考虑到实际应用环境中的噪声干扰。
对于接口问题，我们首先需要理解当前使用的是什么类型的心智模型。如果直接将开关连接到数字输入端，那么晶体管输出值将会在有效逻辑电平之间摆动。为了确保饱合，我们需要限定上拉电阻的值，以保证足够的大量电子流进入晶体管，从而产生一个清晰可靠的地位低级别信号。但这并不意味着所有情况下都适用，有时候我们可能还需采用模数转换（ADC）来解析这些数据，以便软件可以更好地识别和响应这些信号。
然而，无论哪种方式，都有一些固有的局限性，如机械抖动可能导致反射型灯控异常运作。例如，如果发动机停顿短暂，一次机械抖动就能造成大量不必要中断，从而影响整个操作过程。而对于槽式灯控，由于其依赖于物理介质进行切割，因此也容易受到外界因素干扰，如油膜覆盖或其他障碍物可能导致误判甚至完全失效。
此外，对安全性的要求越高，在设计中就越要考虑故障的情况，比如LED失效或者意外关闭都会引起严重后果。在某些关键应用中，如安全罩是否闭合，这一点尤为重要，因为如果没有正确实现这一点，将会导致危险操作继续进行。而为了解决这一问题，可以采用至少两个独立灯控并行工作，只有两个都报告正确状态才允许启动设备。此外，还可以通过比较法来检查LED是否正常工作，即通过比较正极上的电压来判断是否有故障发生，这一方法既简单又可靠。