所有材料都是由稱為原子的微小顆粒組成的。原子由甚至更小的粒子組成，這些粒子稱為質(zhì)子，中子和電子。原子中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)子帶正電，電子帶負(fù)電。這些電荷彼此平衡，使原子整體具有中性電荷。

電流

電流可以表現(xiàn)為電子或電荷的流動(dòng)。電子或電荷的流動(dòng)稱為電流。

電路將在其整個(gè)路徑上保持松散的電子。當(dāng)電路中提供電能時(shí)，就會(huì)建立一個(gè)電場(chǎng)，使電路中的這些電子像流過(guò)管道或軟管的水一樣立即全部流動(dòng)。

電路圖

人工傳感器基于電路。電路由特定的電氣組件，電源和連接線組成，它們可以切換或改變電流。電路中的電荷流由所用材料的電導(dǎo)率，電路的組件和設(shè)計(jì)控制�？梢詫㈦娐吩O(shè)計(jì)為允許不同數(shù)量的電荷在電路的不同部分中流動(dòng)，因此電路的各個(gè)部分可以具有不同但相互作用的工作。

電路由具有不同電導(dǎo)率并包含大量開(kāi)關(guān)的材料制成。這控制了通過(guò)電路不同部分的電流。

電子技術(shù)是在電路中使用諸如半導(dǎo)體器件之類的小型組件來(lái)控制電荷流或執(zhí)行功能。這可以通過(guò)增加或減少電流或完全停止流動(dòng)來(lái)完成。大多數(shù)電氣設(shè)備都使用電子設(shè)備-從簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)（變暗時(shí)打開(kāi)燈）到復(fù)雜的電路（需要完成很多工作），例如洗衣機(jī)或機(jī)器人內(nèi)部的電路。

當(dāng)電荷流過(guò)某物時(shí)，我們稱這種導(dǎo)電。電荷流過(guò)的物質(zhì)稱為導(dǎo)體。

不同的材料具有不同的電導(dǎo)率。這是電流通過(guò)材料的難易程度的一種度量。導(dǎo)電性的反面是電阻率- 電荷穿過(guò)材料的運(yùn)動(dòng)難度。

銅是一種非常好的電導(dǎo)體金屬。它具有在材料內(nèi)自由移動(dòng)的電子。

一些材料（例如金屬）在其原子結(jié)構(gòu)中擁有松散的電子，這些電子使電荷易于流動(dòng)，因此非常有用，可以用作連接電路中各種組件的導(dǎo)線。銅 金屬是良好導(dǎo)體的一個(gè)例子，通常用作連接線。

不允許電荷流動(dòng)的物質(zhì)稱為絕緣子。例如，橡膠，塑料和空氣是不良導(dǎo)體，因此可用作阻止電荷流動(dòng)的絕緣體。

具有良好導(dǎo)體和絕緣體之間導(dǎo)電性能的其他材料（例如硅）稱為半導(dǎo)體。它們的電導(dǎo)率可以通過(guò)用于摻雜雜質(zhì)的原子類型來(lái)改變。半導(dǎo)體組件（例如二極管和晶體管）可以根據(jù)某些條件（例如電壓）改變其傳導(dǎo)電荷的能力。這使得半導(dǎo)體可用作響應(yīng)物理?xiàng)l件變化的傳感器和開(kāi)關(guān)。

例如，熱叫的熱敏電阻傳感器改變其允許電荷的流動(dòng)通過(guò)它響應(yīng)于能力溫度。通過(guò)在電路中放置一個(gè)熱敏電阻，可以在電路的另一部分打開(kāi)或關(guān)閉電流，例如，如果空氣太熱，則關(guān)閉加熱器。就像人類皮膚中的傳感器向大腦發(fā)送脈沖信息以分析信息一樣，我們感到冷酷時(shí)，在機(jī)器中，電子設(shè)備也被用來(lái)分析通過(guò)電流變化而感測(cè)到的身體狀況。

傳感器如何工作？

傳感器通過(guò)改變其電氣特性對(duì)變化的物理?xiàng)l件做出反應(yīng)。因此，大多數(shù)人造傳感器都依靠電子系統(tǒng)來(lái)捕獲，分析和中繼有關(guān)環(huán)境的信息。這些電子系統(tǒng)依靠與電路相同的原理來(lái)工作，因此控制，電能流動(dòng)的能力非常重要。

簡(jiǎn)而言之，傳感器將熱，光，聲音和運(yùn)動(dòng)等刺激轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。這些信號(hào)通過(guò)一個(gè)接口傳遞，該接口將它們轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制代碼，然后將其傳遞給要處理的計(jì)算機(jī)。

許多傳感器充當(dāng)開(kāi)關(guān)，控制電荷通過(guò)電路的流動(dòng)。開(kāi)關(guān)是電子設(shè)備的重要組成部分，因?yàn)樗鼈儠?huì)改變電路狀態(tài)。諸如集成電路（芯片），晶體管和二極管之類的傳感器組件均包含半導(dǎo)體材料，并包含在傳感器電路中，因此它們可以充當(dāng)開(kāi)關(guān)。例如，晶體管通過(guò)在電路的一部分中使用小電流以在電路的另一部分中接通大電流來(lái)工作。

主動(dòng)和被動(dòng)傳感器

大多數(shù)傳感器使用諸如光或激光的輻射，紅外無(wú)線電波或諸如超聲波的其他波來(lái)檢測(cè)物體及其周?chē)�環(huán)境的變化。他們可以通過(guò)在內(nèi)部使用能源使它們向目標(biāo)物體發(fā)射輻射來(lái)做到這一點(diǎn)。該輻射被物體反射回去并被傳感器檢測(cè)到–例如，在使用雷達(dá)時(shí)，這稱為有源傳感器。

機(jī)器人傳感器

機(jī)器人需要與環(huán)境互動(dòng)。戴爾·卡內(nèi)基（Dale Carnegie）教授解釋了眾多傳感器中的一些，以及這些傳感器如何使機(jī)器人進(jìn)行操作。

無(wú)源傳感器不會(huì)發(fā)出自己的輻射或波，它們會(huì)檢測(cè)目標(biāo)物體發(fā)出的輻射，例如熱量或熱紅外輻射，或者檢測(cè)來(lái)自諸如太陽(yáng)之類的某些外部源的輻射，這些輻射會(huì)被物體反射。一個(gè)例子是用于電子測(cè)量溫度的熱敏電阻。

使用傳感器的價(jià)值在于它們是非侵入性的，并且能夠在遠(yuǎn)處進(jìn)行感應(yīng)。有源和無(wú)源傳感器都可以安裝在繞地球旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星上，以捕獲有關(guān)我們環(huán)境的信息。傳感器檢測(cè)到的輻射或波或其他物理現(xiàn)象被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并由計(jì)算機(jī)處理。

MARVIN機(jī)器人配備有主動(dòng)傳感器，例如紅外傳感器，超聲傳感器和激光傳感器。決定MARVIN行駛距離的反傳感器是無(wú)源傳感器。