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消費(fèi)電子產(chǎn)品闪彼,常用6款傳感器不可不知
可以說洛史,當(dāng)前傳感器發(fā)展處于多領(lǐng)域全面開花狀態(tài)其摘。其細(xì)分產(chǎn)品之多,之繁雜紊埂,就連全部羅列出來都不是件容易的事藐守。今天就來說說浪藻,在消費(fèi)領(lǐng)域常用的6款傳感器浙芙。
1.溫度傳感器
溫度傳感器使用范圍廣登刺,數(shù)量多,居各種傳感器之首嗡呼。溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個階段纸俭,分別是傳統(tǒng)的分立式、模擬集成及新型的智能溫度傳感器南窗。新型溫度傳感器正向智能化及網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展终睦。
溫度傳感器按傳感器與被測介質(zhì)的接觸方式可分為兩大類:一類是接觸式溫度傳感器,一類是非接觸式溫度傳感器谨跌。
傳統(tǒng)溫度計原理
接觸式溫度傳感器的測溫元件與被測對象要有良好的熱接觸樱猬,通過熱傳導(dǎo)及對流原理達(dá)到熱平衡,這時的示值即為被測對象的溫度全头。這種測溫方法精度比較高,并可測量物體內(nèi)部的溫度分布据将。但對于運(yùn)動的咽露、熱容量比較小的及對感溫元件有腐蝕作用的對象,這種方法將會產(chǎn)生很大的誤差婉孙。
非接觸測溫的測溫元件與被測對象互不接觸者只。常用的是輻射熱交換原理哗饭。 此種測溫方法的主要特點(diǎn)是可測量運(yùn)動狀態(tài)的小目標(biāo)及熱容量小或變化迅速的對象,也可測溫度場的溫度分布蔑懈,但受環(huán)境的影響比較大琉阱。
舊蘋果加裝溫度傳感器
凡是需要對溫度進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控、達(dá)到一定要求的地方都需要溫度傳感器拐迁。在消費(fèi)領(lǐng)域蹭劈,溫度傳感器常用于探測室內(nèi)溫度變化。它能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號线召。當(dāng)溫度高時铺韧,空調(diào)開端制冷,當(dāng)溫度低時缓淹,空調(diào)開端制熱哈打。
實(shí)際使用過程中,使用到溫度傳感器的地方也經(jīng)常會使用到濕度傳感器讯壶,同時裝2個很不方便也很占地方料仗,所以兩者經(jīng)常集成在一起,形成溫濕度傳感器伏蚊。
2.脈搏傳感器
脈搏傳感器立轧,指的是用來檢測類似心率的機(jī)器,一般常見的類型主要是以光電為主丙挽,有分立式和一體式兩種肺孵,發(fā)射部份有采用可見光和紅外光。
常用的脈搏傳感器主要利用特定波長的紅外線對血液變化的敏感性原理颜阐。由于心臟的周期性跳動盘塘,引起被測血管中的血液在流速和容積上的規(guī)律性變化,經(jīng)過信號的降噪和放大處理攘霞,計算出當(dāng)前的心跳次數(shù)告傻。
值得一提的是,根據(jù)不同人的膚色深淺不同虽捺,同一款心律傳感器發(fā)出的紅外線穿透皮膚和經(jīng)皮膚反射的強(qiáng)弱也不同蝠题,這造成了測量結(jié)果方面一定的誤差。通常情況下一個人的膚色越深蝎蚣,則紅外線就越難從血管反射回來殷宴,從而對測量誤差的影響就越大。所以大多數(shù)手環(huán)和手表測出的心率基本都不是完全準(zhǔn)確的淹误,但基本能正確地反映出心率變化趨勢窜货,對于普通人的運(yùn)動心率監(jiān)測來說已經(jīng)夠用。
脈搏傳感器主要應(yīng)用在各種可穿戴設(shè)備和智能醫(yī)療器械上湘发。典型應(yīng)用是iWatch末雪。
3.煙霧傳感器
煙霧傳感器就是通過監(jiān)測煙霧的濃度來實(shí)現(xiàn)火災(zāi)防范的犀村,是一種技術(shù)先進(jìn),工作穩(wěn)定可靠的傳感器材彪,被成熟運(yùn)用到各種消防報警系統(tǒng)中观挎。
煙霧傳感器根據(jù)探測原理的不同,常用的有化學(xué)探測和光學(xué)探測兩種段化。前者利用了放射性镅241元素嘁捷,在電離狀態(tài)下產(chǎn)生的正、負(fù)離子在電場作用下定向運(yùn)動產(chǎn)生穩(wěn)定的電壓和電流穗泵。一旦有煙霧進(jìn)入傳感器普气,影響了正、負(fù)離子的正常運(yùn)動佃延,使電壓和電流產(chǎn)生了相應(yīng)變化现诀,通過計算就能判斷煙霧的強(qiáng)弱。
后者通過光敏材料履肃,正常情況下光線能完全照射在光敏材料上仔沿,產(chǎn)生穩(wěn)定的電壓和電流。而一旦有煙霧進(jìn)入傳感器尺棋,則會影響光線的正常照射封锉,從而產(chǎn)生波動的電壓和電流,通過計算也能判斷出煙霧的強(qiáng)弱嗽绑。
光電煙霧傳感器原理
煙霧傳感器廣泛應(yīng)用在火情報警和安全探測等領(lǐng)域假凿。主要與弱電控制系統(tǒng)配合使用,也是智能家居和安防主機(jī)的最佳配備產(chǎn)品萤野。比如小米推出的煙霧傳感器就是一個單品赫赊。
角速度傳感器
對于角速度傳感器,很多人可能會比較陌生杜诲,不過剧胚,如果提到它的另一個名字——陀螺儀,相信有不少人知道茵软。
陀螺儀落六,是一種用來感測與維持方向的裝置,基于角動量不滅的理論設(shè)計出來的枷瀑。陀螺儀一旦開始旋轉(zhuǎn)民氏,由于輪子的角動量,陀螺儀有抗拒方向改變的趨向常枢。
角速度傳感器的原理通俗地說氏篇,一個旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)軸所指的方向在不受外力影響時,是不會改變的蹭睡。大家如果玩過陀螺就會知道衍菱,旋轉(zhuǎn)的陀螺遇到外力時,它的軸的方向是不會隨著外力的方向發(fā)生改變的肩豁。我們騎自行車其實(shí)也是利用了這個原理脊串。輪子轉(zhuǎn)得越快越不容易倒,因?yàn)檐囕S有一股保持水平的力量
人們根據(jù)這個道理清钥,用它來保持方向琼锋,制造出來的東西就叫做陀螺儀,然后再用多種方法讀取軸所指示的方向祟昭,并自動將數(shù)據(jù)信號傳給控制系統(tǒng)缕坎。
單軸的角速度傳感器只能測量單一方向的改變,因此一般的系統(tǒng)要測量 X篡悟、Y谜叹、Z 軸三個方向的改變,就需要三個單軸的角速度傳感器搬葬。目前通用的一個 3 軸角速度傳感器就能替代三個單軸的荷腊,而且還有體積小、重量輕芜监、結(jié)構(gòu)簡單拾拄、可靠性好等諸多優(yōu)點(diǎn),因此各種形態(tài)的 3 軸角速度傳感器是目前主要的發(fā)展趨勢锦售。
最常見的角速度傳感器使用場景就是手機(jī)莺肘,如賽車類手游就是通過角速度傳感器的作用產(chǎn)生汽車左右搖擺的交互模式。除了手機(jī)茉蔗,角速度傳感器還被廣泛應(yīng)用在 AR/VR 以及無人機(jī)領(lǐng)域峭跺。
如果說溫濕度是一對好夫妻,那么角速度跟加速度就是同胞兄弟懂棘。加速度傳感器有兩種:一種是角加速度傳感器男梆,是由陀螺儀(角速度傳感器)的改進(jìn)的。另一種是線加速度傳感器先赛。在要求相對不高的場合贸卦,一個基于陀螺儀的傳感器,可以做到既能測量傾角挪确,也可以測量加速度诊胞。
5.距離傳感器
距離傳感器有多種結(jié)構(gòu)原理,即使用途相同的距離傳感器也有多種不同的構(gòu)造和原理锹杈。常用的測量方法叫做飛行時間法撵孤。
飛行時間(flying time)原理
通過發(fā)射并測量特定的能量波束從發(fā)射到被物體反射回來的時間,并由這個時間間隔來推算與物體之間的距離竭望。這個特定的能量波束可以是超聲波邪码,激光裕菠,紅外光、雷達(dá)等闭专。這種傳感器的測量精度很高奴潘,可以精確測量距離。
距離傳感器自投放使用以來影钉,在社會各個應(yīng)用方面都得到普及画髓,從防盜安防產(chǎn)品到工業(yè)物位料位檢測,汽車防追尾預(yù)警平委、霧天防撞奈虾,機(jī)場空中飛鳥探測驅(qū)趕、智能化控制等廉赔。
將紅外距離傳感器技術(shù)應(yīng)用在監(jiān)控攝像機(jī)上以息,可以實(shí)現(xiàn)各種檢測功能,如入侵檢測衫半,通過視頻分析還可以實(shí)現(xiàn)無數(shù)的其他應(yīng)用程序骑琳,如違規(guī)停車,機(jī)動巡邏對象洋虫,圍欄攀爬蜀短,交行,走錯了方向等权疾。
6.氣壓傳感器
氣壓傳感器是一種能夠測量絕對大氣壓強(qiáng)的元件趋奸,主要是通過將敏感元件大氣壓轉(zhuǎn)換可被電路處理的電量值。大氣層就如同裹在地球表面上的“被子”满律,大氣壓是由空氣的重力產(chǎn)生的群鞭,在不同的海拔高度時,大氣壓強(qiáng)也會隨之發(fā)生變化咖迄。氣壓傳感器除了直接測量氣壓的大小外刃纽,另外一個作用就是間接地對海拔高度進(jìn)行測量。
空氣壓縮機(jī)的氣壓傳感器主要的傳感元件是一個對氣壓傳感器內(nèi)的強(qiáng)弱敏感的薄膜和一個頂針開控制溉浙,電路方面它連接了一個柔性電阻器烫止。當(dāng)被測氣體的壓力降低或升高時,這個薄膜變形帶動頂針戳稽,同時該電阻器的阻值將會改變馆蠕。電阻器的阻值發(fā)生變化。從傳感元件取得0-5V的信號電壓惊奇,經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換由數(shù)據(jù)采集器接受互躬,然后數(shù)據(jù)采集器以適當(dāng)?shù)男问桨呀Y(jié)果傳送給計算機(jī)。
擴(kuò)散硅式壓力傳感器
很多空氣的氣壓傳感器的主要部件為變?nèi)菔焦枘ず小.?dāng)該變?nèi)莨枘ず型饨绱髿鈮毫Πl(fā)生變化時頂針動作吼渡,單晶硅膜盒隨著發(fā)生彈性變形容为,從而引起硅膜盒平行板電容器電容量的變化來控制氣壓傳感器。
在應(yīng)用方面寺酪,氣壓傳感器不論是在室內(nèi)還是室外環(huán)境中能夠使無人機(jī)舟奠、智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備以及其他移動設(shè)備精準(zhǔn)地識別高度變化房维。
另外,氣壓傳感器內(nèi)部集成了一些高度算法可以做高度計算跳蚓。最典型的應(yīng)用是在三維GPS導(dǎo)航里面∫刹遥現(xiàn)在很多城市都有高架,那你在高架上還是高架下抠建,氣壓傳感器精度在30cm內(nèi)很容易解決這個問題估掐。
結(jié)語
正如開頭所說,除了上述提到的傳感器還有很多盛己。它們的工作原理雖然各有不同船酗,但最基本的原理都是上述提到的,即通過光弊肢、聲收泥、化學(xué)等原理將待測量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量,只不過大多都根據(jù)特定的領(lǐng)域在一般原理的基礎(chǔ)上做了升級和擴(kuò)展蠕为。
自從工業(yè)時代被發(fā)明以來琐店,傳感器就在生產(chǎn)控制和探測計量等領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在物聯(lián)網(wǎng)的帶動下艘珊,傳感器正迎來它的第三個春天俊势。