感測器｜基礎篇
什麼是感測器
2025.02.13
重點
・感測器本質上是一種可以“轉換物理量的元件或裝置”。
・由於感測器在物聯網領域的應用範圍非常廣泛，因此對感測器的要求也是多樣化的。
從很早以前，感測器就已經被廣泛應用於各種設備和系統中，甚至不是電子工程師的人也能看到或使用過感測器。
尤其是近年來，隨著物聯網的發展，感測器更是成為不可或缺的存在。在物聯網領域中，不僅是智慧手機和電腦，就連醫療設備、可穿戴設備、車輛、自然環境、基礎設施等都可以聯網，透過資訊共用提高社會的便利性和安全性。而要實現這些，用來檢測各種狀態和資訊的感測器是必不可少的組成部分。
在ROHM官網Tech Web的 IoT新專欄“感測器基礎”中，我們將從各種感測器中發掘與IoT（物聯網）設備相關的產品進行重點介紹。
什麼是感測器？
感測器本質上是一種可以“轉換物理量的元件或裝置”。為了獲取檢測和控制用的資訊，需要將物體的狀態、性質、物理變化量等轉換成電量等，並需要使用各種物理定律來進行物理量轉換。感測器檢測並轉換的具有代表性的物理量包括溫度、光、顏色、壓力、磁力和加速度等。另外，很多感測器是物理感測器和化學感測器。近年來，使用生物感測器檢測有機物質的應用也越來越廣泛。
典型感測器示例
最簡單的感測器僅由感測元素組成。感測元素是一種可以將物理量轉換為電量的元件。要使用感測元素，還需要能夠高精度地捕捉微小訊號並進行數位化處理的訊號處理電路。近年來的主流產品主要是集成了感測元素和訊號處理電路等的感測器模組，而感測器模組常常被簡稱為“感測器”。此外，將具有顯示器和通訊功能的單元稱為“感測器”的情況也並不少見，因此提起感測器，從廣義上看其實包含著多種產品形態。
目前，輸出數位訊號的感測器越來越多，但感測元素輸出的基本上是電壓或電流的類比量，而且大多是微小訊號。要想利用這些訊號，就需要先進的類比和數位處理技術。感測技術包括檢測某種現象用的感測元素的研發、以及高精度處理感測器訊號的類比前端（利用放大器、濾波器、AD轉換器等元件來調整類比訊號的電路）的開發設計，是工業控制領域的核心技術之一。在工業控制領域，來自感測器的資訊主要作為系統的一部分發揮作用，比如感測器資訊經過電腦處理後被用於系統的閉環控制等應用。
而在物聯網領域，由於感測器的應用範圍很廣，因此對感測器的要求也是多樣化的。當然，像工業控制領域一樣需要高階感測技術的應用還有很多，比如將溫度等相對簡單的資料視情況直接發送到雲端，並且從所累積的大量資料中分析徵兆和趨勢等，像這樣作為單一資料獲取設備的應用案例也越來越多。因此目前對感測器的要求不僅限於性能，還包括便於開發和設計、以及小型和輕量化等重要因素。