物聯(lián)網(wǎng)(IoT)使設(shè)備能夠做出明智的決策,從而產(chǎn)生積極的業(yè)務(wù)成果,當(dāng)中,起到關(guān)鍵作用的是是傳感器。隨著成本和上市時間壓力的持續(xù)上升,傳感器為連接的系統(tǒng)提供了更大的可視性,并使這些系統(tǒng)能夠?qū)τ赏饬蛢?nèi)部因素共同驅(qū)動的變化做出明智的反應(yīng)。
傳感器是提供可操作見解的組件,可為物聯(lián)網(wǎng)提供動力,并使組織能夠制定更有效的業(yè)務(wù)決策。通過這種實時測量,物聯(lián)網(wǎng)可以改變組織應(yīng)對變化的能力。
例如,考慮一組定期清空垃圾箱的垃圾收集車。大多數(shù)卡車每周都有一個一致的每周清空垃圾箱的路線,無論它們是否已滿,因為時間表不考慮人們的使用方式。如果將超聲波傳感器集成到垃圾箱的設(shè)計中,它可以為廢物管理公司提供有關(guān)內(nèi)部有多少垃圾的有價值的數(shù)據(jù),然后相應(yīng)地優(yōu)化垃圾收集路線。
同樣,在工業(yè)環(huán)境中,不同傳感器模式的使用和組合可以提高響應(yīng)能力和靈活性,并增加總體正常運行時間。在工廠中,傳感器可以監(jiān)控振動和溫度以衡量機(jī)器電機(jī)的健康狀況,并可以在組裝產(chǎn)品時在車間周圍引導(dǎo)物料??赡艿膽?yīng)用是無限的。
傳感器比比皆是
傳感器檢測或測量各種物理參數(shù),每種參數(shù)都適合不同的市場和應(yīng)用。考慮到僅傳感器就有19個主要類別,以及傳感器和編碼器的其他類別,確定哪種傳感器最適合您的項目可能是一項艱巨的任務(wù)。從廣義上講,傳感器分為以下幾類:
物理位置和運動傳感器。這些傳感器非常適合用于接近感應(yīng),線性和角度感應(yīng)以及用于檢測運動和方向的加速度計(例如在移動電話中)。位置傳感器也可以用于電機(jī)控制和機(jī)器人應(yīng)用。
光傳感器和掃描儀。這些類型的傳感器可以集成到廣泛的應(yīng)用中,從簡單地知道何時在建筑物或車輛中打開和關(guān)閉照明燈,到用于工廠自動化的復(fù)雜機(jī)器視覺系統(tǒng)。
流體和氣體傳感器。對于工業(yè)過程控制環(huán)境,流體和氣體傳感器可測量液位,壓力和流量等參數(shù),并檢測潛在的故障情況。
溫度傳感器。除了支持家用,汽車和樓宇自動化環(huán)境中的供暖和通風(fēng)系統(tǒng)外,溫度傳感器還是各種行業(yè)過程監(jiān)控的最佳選擇。
力,沖擊和振動傳感器。這些傳感器在工業(yè)監(jiān)視和控制系統(tǒng)以及汽車,運輸和航空航天應(yīng)用中的車載測試中提供了寶貴的數(shù)據(jù)。
超聲波傳感器。這些傳感器通常用于距離測量,尤其是機(jī)器人技術(shù)。
電氣或電流傳感器。電氣傳感器不僅可以優(yōu)化電源裝置的效率或電動機(jī)控制系統(tǒng)的性能,還可以檢測電動機(jī)和驅(qū)動系統(tǒng)中的問題。
磁傳感器。這些是在汽車行業(yè)所處惡劣環(huán)境中提供位置和旋轉(zhuǎn)信息的理想選擇。
在設(shè)計“智能”系統(tǒng)時,選擇正確的傳感器至關(guān)重要,但是許多傳感器應(yīng)用程序需要考慮一些共同的關(guān)鍵參數(shù)。這些包括:
靈敏度。定義為輸出特性曲線的斜率,或更一般而言,定義為將產(chǎn)生可檢測的輸出變化的物理參數(shù)的最小輸入。
靈敏度誤差。偏離特性曲線的理想斜率。
范圍??梢詼y量的應(yīng)用參數(shù)的最大值和最小值。
動態(tài)范圍。傳感器的總范圍從最小到最大。
精確。測量的可重復(fù)性程度。
解析度。在輸出信號中可以檢測到的輸入?yún)?shù)的最小可檢測增量變化。
準(zhǔn)確性。實際值(通過一級標(biāo)準(zhǔn)或二級標(biāo)準(zhǔn)測量)與傳感器輸出上的指示值之間的最大差。
抵消。當(dāng)輸出應(yīng)為零或在某些特定條件下實際輸出值與指定輸出值之差時將存在的輸出。
線性度。傳感器的實際測量曲線偏離理想曲線的程度。
磁滯現(xiàn)象。換能器能夠很好地跟蹤輸入?yún)?shù)的更改的度量,而與更改的方向無關(guān)。
響應(yīng)時間。在正確的新值的公差范圍內(nèi),傳感器輸出從其先前狀態(tài)更改為最終穩(wěn)定值所需的時間。
動態(tài)線性。傳感器跟蹤輸入?yún)?shù)快速變化的能力的度量。
傳感器選擇中涉及的其他關(guān)鍵因素是成本,以及傳感器輸出與測量和控制電子設(shè)備接口的簡便性(通常由微控制器或處理器提供)。用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的傳感器接口相對簡單,因為實際上只有三種類型的輸出:模擬,調(diào)制或數(shù)字。調(diào)制輸出使用例如脈沖寬度調(diào)制(PWM)之類的技術(shù)。數(shù)字輸出利用諸如SPI或I2C的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口。
為了滿足現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用中最嚴(yán)格的要求,ADI公司的Blackfin處理器基于強(qiáng)大的,可擴(kuò)展的,軟件可編程的16/32位嵌入式架構(gòu),該架構(gòu)融合了微控制器單元(MCU)和數(shù)字信號處理(DSP)功能集成到單個芯片上。Blackfin處理器為需要融合功能的應(yīng)用(例如基于傳感器的測量和控制過程)提供理想的單處理器解決方案。
傳感器是有效增強(qiáng)您的IoT項目的關(guān)鍵,選擇正確的傳感器與確定如何共享其收集的數(shù)據(jù)一樣重要。為了最大化實時響應(yīng)性,本地網(wǎng)關(guān)通常會處理原始數(shù)據(jù)并將指令中繼到附近的執(zhí)行器和其他設(shè)備,以保持連接的系統(tǒng)平穩(wěn)運行。同時,他們將過濾和組織數(shù)據(jù),以便遠(yuǎn)程云分析引擎可以更輕松地對其進(jìn)行處理。云使組織可以輕松地按需訪問高性能計算,以提供實時知識并最大化傳入數(shù)據(jù)的價值。
傳感器有多種形式,可用于重工業(yè)到消費類設(shè)備。隨著連接設(shè)備的不斷發(fā)展和提供更高級的智能,傳感器是推動物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵。
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