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物聯網這麽火(huǒ)!這六大(dà)傳感器(qì)竟是背後的功臣
發布時(shí)間(jiān):2017-05-19閱讀次數(shù):2999來(lái)源:上海中主信息科技股份有限公司

來(lái)源:傳感器(qì)技(jì)術(shù)

 

在萬物互聯的時(shí)代,傳感器(qì)是其中最關鍵的組件之一。按照一般的劃分,物聯網在結構上(shàng)分為(wèi)感知層、網絡層和(hé)應用層三個(gè)部分。其中感知層作(zuò)為(wèi)網絡層傳輸的數(shù)據源頭、應用層計(jì)算(suàn)的數(shù)據基礎,更是起到了至關重要的作(zuò)用。而構成感知層的重要組件就是各種各樣的傳感器(qì)。

 

按照不同的劃分方式,傳感器(qì)可(kě)以被分為(wèi)不同的類别。例如按照被測的非電(diàn)物理(lǐ)量劃分,可(kě)以分為(wèi)壓力傳感器(qì)和(hé)溫度傳感器(qì)等。

 

按照将非電(diàn)物理(lǐ)量轉換為(wèi)電(diàn)物理(lǐ)量時(shí)的工作(zuò)方式劃分,可(kě)以分為(wèi)能量轉換型(工作(zuò)時(shí)不需要額外的能量接入)和(hé)能量控制(zhì)型(工作(zuò)時(shí)需要額外的能量接入)等。此外還(hái)可(kě)以按照制(zhì)造工藝,分為(wèi)陶瓷傳感器(qì)和(hé)集成傳感器(qì)等。

我們從各種不同的被測非電(diàn)物理(lǐ)量入手,盤點那(nà)些(xiē)在物聯網領域常見的傳感器(qì)。

 

1、距離傳感器(qì)


 


距離傳感器(qì)根據測距時(shí)發出的脈沖信号不同,可(kě)以分為(wèi)光學和(hé)超聲波兩種。二者的原理(lǐ)類似,都是通(tōng)過向被測物體(tǐ)發送脈沖信号,接收反射,然後根據時(shí)差、角度差和(hé)脈沖速度計(jì)算(suàn)出被測物體(tǐ)的距離。

 

距離傳感器(qì)被廣泛應用于手機和(hé)各種智能燈具中,産品可(kě)以根據用戶在使用過程中的不同距離産生(shēng)不同的變化。

 

2、光離傳感器(qì)


 


光傳感器(qì)的工作(zuò)原理(lǐ)就是利用光電(diàn)效應,通(tōng)過光敏材料将環境光線的強弱轉換為(wèi)電(diàn)量信号。根據不同材質的光敏材料,光傳感器(qì)又會(huì)有(yǒu)各種不同的劃分和(hé)敏感度。

 

光傳感器(qì)主要應用在電(diàn)子産品的環境光強監測上(shàng)。數(shù)據顯示在一般的電(diàn)子産品中,顯示器(qì)的電(diàn)量消耗高(gāo)達總電(diàn)量消耗的3成以上(shàng),因此随着環境光強的變化改變顯示屏的亮度就成了最關鍵的節能手段。另外也能智能的讓顯示效果更加柔和(hé)舒适。

 

3、溫度傳感器(qì)

 

溫度傳感器(qì)從使用的角度大(dà)緻可(kě)以分為(wèi)接觸式和(hé)非接觸式兩類,前者是讓溫度傳感器(qì)直接與待測物體(tǐ)接觸,來(lái)通(tōng)過溫敏元件感知被測物體(tǐ)溫度的變化,而後者是使溫度傳感器(qì)與待測物體(tǐ)保持一定的距離,檢測從待測物體(tǐ)放射出的紅外線強弱,從而計(jì)算(suàn)出溫度的高(gāo)低(dī)。

 

溫度傳感器(qì)的主要應用在智能保溫和(hé)環境溫度檢測等和(hé)溫度緊密相關的領域。

 

4、煙霧傳感器(qì)

 

煙霧傳感器(qì)根據探測原理(lǐ)的不同,常用的有(yǒu)化學探測和(hé)光學探測兩種。

 

 

前者利用了放射性镅241元素,在電(diàn)離狀态下産生(shēng)的正、負離子在電(diàn)場(chǎng)作(zuò)用下定向運動産生(shēng)穩定的電(diàn)壓和(hé)電(diàn)流。一旦有(yǒu)煙霧進入傳感器(qì),影(yǐng)響了正、負離子的正常運動,使電(diàn)壓和(hé)電(diàn)流産生(shēng)了相應變化,通(tōng)過計(jì)算(suàn)就能判斷煙霧的強弱。

 

後者通(tōng)過光敏材料,正常情況下光線能完全照射在光敏材料上(shàng),産生(shēng)穩定的電(diàn)壓和(hé)電(diàn)流。而一旦有(yǒu)煙霧進入傳感器(qì),則會(huì)影(yǐng)響光線的正常照射,從而産生(shēng)波動的電(diàn)壓和(hé)電(diàn)流,通(tōng)過計(jì)算(suàn)也能判斷出煙霧的強弱。

 

煙霧傳感器(qì)主要應用在火(huǒ)情報警和(hé)安全探測等領域。

 

5、心率傳感器(qì)

 

常用的心律傳感器(qì)主要利用特定波長的紅外線對血液變化的敏感性原理(lǐ)。由于心髒的周期性跳(tiào)動,引起被測血管中的血液在流速和(hé)容積上(shàng)的規律性變化,經過信号的降噪和(hé)放大(dà)處理(lǐ),計(jì)算(suàn)出當前的心跳(tiào)次數(shù)。

 


值得(de)一提的是,根據不同人(rén)的膚色深淺不同,同一款心律傳感器(qì)發出的紅外線穿透皮膚和(hé)經皮膚反射的強弱也不同,這造成了測量結果方面一定的誤差。

 

通(tōng)常情況下一個(gè)人(rén)的膚色越深,則紅外線就越難從血管反射回來(lái),從而對測量誤差的影(yǐng)響就越大(dà)。

 

目前心律傳感器(qì)主要應用在各種可(kě)穿戴設備和(hé)智能醫(yī)療器(qì)械上(shàng)。

 

6、角速度傳感器(qì)

 

角速度傳感器(qì)有(yǒu)時(shí)也稱陀螺儀,它基于角動量守恒的原理(lǐ)設計(jì)。一般的角速度傳感器(qì)由一個(gè)位于軸心且可(kě)旋轉的轉子構成,通(tōng)過轉子的旋轉和(hé)角動量的改變反應物體(tǐ)的運動方向和(hé)相對位置信息。

 

 

單軸的角速度傳感器(qì)隻能測量單一方向的改變,因此一般的系統要測量 X、Y、Z 軸三個(gè)方向的改變,就需要三個(gè)單軸的角速度傳感器(qì)。目前通(tōng)用的一個(gè) 3 軸角速度傳感器(qì)就能替代三個(gè)單軸的,而且還(hái)有(yǒu)體(tǐ)積小(xiǎo)、重量輕、結構簡單、可(kě)靠性好等諸多(duō)優點,因此各種形态的 3 軸角速度傳感器(qì)是目前主要的發展趨勢。

 

最常見的角速度傳感器(qì)使用場(chǎng)景就是手機,如極品飛車(chē)等著名手遊主要就是通(tōng)過角速度傳感器(qì)的作(zuò)用産生(shēng)汽車(chē)左右搖擺的交互模式。除了手機,角速度傳感器(qì)目前還(hái)被廣泛應用在導航定位以及 AR/VR 等領域。

 

除了上(shàng)述提到的傳感器(qì),物聯網中常見的還(hái)有(yǒu)氣壓傳感器(qì)、加速度傳感器(qì)、濕度傳感器(qì)、指紋傳感器(qì)以及指紋傳感器(qì)等。它們的工作(zuò)原理(lǐ)雖然各有(yǒu)不同,但(dàn)最基本的原理(lǐ)都是上(shàng)述提到的,即通(tōng)過光、聲、材料以及化學原理(lǐ)将待測量轉化為(wèi)電(diàn)學量,隻不過大(dà)多(duō)都根據特定的領域在一般原理(lǐ)的基礎上(shàng)做(zuò)了特定的升級和(hé)擴展。

 

自從工業時(shí)代被發明(míng)以來(lái),傳感器(qì)就在生(shēng)産控制(zhì)和(hé)探測計(jì)量等領域發揮着至關重要的作(zuò)用。正如人(rén)的眼睛和(hé)耳朵一樣,作(zuò)為(wèi)物聯網中一個(gè)從外界接收信息的載體(tǐ),重要的感知層前端,傳感器(qì)未來(lái)将随着物聯網的普及迎來(lái)一個(gè)高(gāo)速的發展期。