1. 传感器概述与分类

各位同学好，我是老张。做物联网这行十几年了，今天咱们聊聊传感器。说实话，传感器这东西看着不起眼，但它是整个物联网的「五官」。没有它，数据从哪来？

1.1 传感器定义

传感器，说白了就是一种能感知外界物理量、化学量或生物量，并按一定规律转换成可用电信号的装置。嗯，这个定义有点绕。我换个说法：它就像人的眼睛、耳朵、鼻子，把现实世界的信息翻译成机器能懂的语言。

举个例子。你拿个PT100测水温，铂电阻感受到温度变化，电阻值跟着变，再通过桥式电路转成电压信号。这就是一个完整的传感器工作过程。

1.2 传感器在物联网中的角色

物联网架构分四层：感知层、网络层、平台层、应用层。传感器就蹲在感知层，是数据的第一入口。

我记得2018年做一个智慧农业项目，客户说「我要看大棚里的温湿度」。我说行，然后选了SHT30数字温湿度传感器，I2C接口直接连ESP32。数据采集上来，经过MQTT上传到云平台，最后在手机端展示。你看，整个链条的起点就是那个小小的传感器。

传感器在物联网里扮演三个角色：

• 数据采集者 — 把物理世界数字化
• 事件触发器 — 检测到异常就报警
• 闭环控制的关键 — 没有反馈，控制就是瞎搞

1.3 按物理量分类

传感器种类太多了，咱们先按物理量分个类。这是最直观的分类方式，你想想看，你要测什么，就选什么传感器。

物理量类别	常见传感器	典型应用
温度	热电偶、热电阻、DS18B20	环境监测、工业炉温
湿度	电容式、电阻式、DHT22	农业大棚、仓储管理
压力	压阻式、电容式、MEMS	液压系统、气象站
位移	LVDT、光栅尺、霍尔	数控机床、桥梁监测
力/扭矩	应变片、压电式	机器人关节、称重
流量	涡轮、电磁、超声波	水表、油管计量
气体	电化学、半导体、红外	空气质量、燃气报警

这里我多说一句。温度传感器是物联网里用得最多的，没有之一。我经手的项目，十个里有八个都涉及温度。湿度传感器就麻烦一些，容易受污染，需要定期校准。

1.4 按输出信号分类

从信号输出角度，传感器分两大类：模拟传感器和数字传感器。这个分类直接影响你的硬件设计和数据采集方式。

模拟传感器

输出连续变化的电压或电流信号。常见的有：

• 电压输出 — 0-5V、0-10V，比如很多压力传感器
• 电流输出 — 4-20mA，工业现场最常用，抗干扰能力强
• 电阻变化 — PT100、应变片，需要桥式电路配合

模拟传感器的好处是响应快、分辨率理论上无限。但缺点也很明显：信号容易受干扰，需要ADC转换，布线要求高。

数字传感器

内部集成了ADC和数字接口，直接输出数字信号。常见接口有：

• I2C — 两线制，适合短距离、多设备
• SPI — 四线制，速度快，适合高速采集
• 1-Wire — 单总线，DS18B20就是典型
• UART — 串口，很多激光测距传感器用这个

数字传感器现在越来越流行。为什么？因为用起来简单，直接读寄存器就行，不用考虑信号调理。我个人的习惯是：能选数字就不选模拟，除非精度要求特别高或者工业现场必须用4-20mA。

对比项	模拟传感器	数字传感器
输出信号	连续电压/电流	二进制数据
抗干扰	弱，需屏蔽	强，数字信号容错高
接口复杂度	需ADC、运放	直接接MCU
精度	取决于ADC	固定，由内部ADC决定
成本	传感器便宜，外围贵	传感器贵，外围便宜
典型场景	工业控制、高精度测量	消费电子、IoT节点

1.5 知识体系总览

下面这张图把本章的核心内容串起来了。你一看就明白传感器在物联网里的位置，以及怎么分类。

这张图把传感器分成了两大分支：左边是按物理量分类，右边是按输出信号分类。底部是传感器在物联网里的三个核心角色。你把这个图记在脑子里，后面讲传感器注册和台账管理时，就知道每个传感器该归到哪一类了。

好了，这一章就到这里。传感器的基础概念和分类搞清楚了，后面讲注册和台账管理时，你就能理解为什么不同传感器需要不同的注册字段了。