全物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)中使用最多的15種傳感器類型
發(fā)布時間:2019-12-11 責(zé)任編輯:xueqi
【導(dǎo)讀】工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)長期使用各種傳感器,但是物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)明將傳感器的發(fā)展帶到了完全不同的水平。物聯(lián)網(wǎng)平臺可以使用各種傳感器運行并提供各種信息數(shù)據(jù)。
它們用于收集數(shù)據(jù),推送數(shù)據(jù)并與連接的設(shè)備的整個網(wǎng)絡(luò)共享數(shù)據(jù)。所有這些收集的數(shù)據(jù)使設(shè)備能夠自主運行,并且整個生態(tài)系統(tǒng)每天都在變得“更智能”。通過將一組傳感器和一個通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起,設(shè)備可以彼此共享信息,并正不斷的改善其有效性和功能性。
以特斯拉汽車為例。汽車上的所有傳感器都會記錄他們對周圍環(huán)境的感知,然后將信息上傳到龐大的數(shù)據(jù)庫中。然后處理數(shù)據(jù),并將所有重要的新信息發(fā)送到所有其他車輛。這是一個持續(xù)的過程,整個特斯拉的車輛每天都在變得越來越智能。下面讓我們看一下在IoT世界中廣泛使用的一些關(guān)鍵傳感器。
溫度傳感器
“一種用于測量熱能的設(shè)備,該設(shè)備允許檢測特定來源的溫度的物理變化并為設(shè)備或用戶轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù),被稱為溫度傳感器。”
這些傳感器已經(jīng)在各種設(shè)備中部署了很長時間。但是,隨著物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn),他們發(fā)現(xiàn)更多設(shè)備中存在更多空間。
僅在幾年前,它們的用途主要包括A / C控制、冰箱、用于環(huán)境控制的類似設(shè)備。但是,隨著物聯(lián)網(wǎng)世界的到來,他們已經(jīng)在制造過程,農(nóng)業(yè)和健康行業(yè)中找到了自己的角色。在制造過程中,許多機(jī)器需要特定的環(huán)境溫度以及設(shè)備溫度。通過這種測量,制造過程始終可以保持最佳狀態(tài)。另一方面,在農(nóng)業(yè)中,土壤溫度對于作物生長至關(guān)重要。這有助于植物的生產(chǎn),使產(chǎn)量最大化。
以下是溫度傳感器的一些子類別:
熱電偶:這些是電壓設(shè)備,可指示隨電壓變化而進(jìn)行的溫度測量。隨著溫度升高,熱電偶的輸出電壓升高。
電阻溫度檢測器(RTD):設(shè)備的電阻與溫度成正比,當(dāng)溫度上升時電阻沿正方向增加。
熱敏電阻:這是一個對溫度敏感的電阻,會隨著溫度的變化而改變其物理電阻。
IC(半導(dǎo)體):它們是線性器件,其中半導(dǎo)體的電導(dǎo)率線性增加,并且利用了半導(dǎo)體材料的可變電阻特性。它可以提供數(shù)字形式的直接溫度讀數(shù),尤其是在低溫下。
紅外傳感器:它通過攔截物體或物質(zhì)發(fā)射的一部分紅外能量并檢測其強度來檢測溫度,僅可用于測量固體和液體的溫度,由于其透明性,因此無法在氣體上使用。
接近傳感器
可檢測附近物體的存在與否或該物體的屬性,并將其轉(zhuǎn)換為信號無需與它們接觸即可,用戶或簡單的電子儀器輕松讀取。
接近傳感器廣泛用于零售行業(yè),因為它們可以檢測運動以及客戶與他們可能感興趣的產(chǎn)品之間的相關(guān)性。立即向用戶通知附近產(chǎn)品的折扣和特價。
車輛是另一個很大且相當(dāng)古老的用例。您正在倒車,并在倒車時對障礙物感到不適,這就是接近傳感器的工作。
它們還用于在購物中心,體育館或機(jī)場等地方提供停車位。
以下是一些子類別的接近傳感器:
感應(yīng)傳感器:感應(yīng)接近傳感器用于非接觸式檢測,以利用電磁場或電磁輻射束找出金屬物體的存在。
它可以比機(jī)械開關(guān)更高的速度運行,并且由于其堅固性而顯得更加可靠。
電容式傳感器:電容式接近傳感器既可以檢測金屬目標(biāo),也可以檢測非金屬目標(biāo)。幾乎所有其他材料的介電常數(shù)與空氣不同。它可用于通過很大一部分目標(biāo)感應(yīng)很小的物體。因此,通常用于困難和復(fù)雜的應(yīng)用程序中。
光電傳感器:光電傳感器由光敏部件組成,并使用光束檢測物體的存在或不存在。它是電感式傳感器的理想替代品。并用于遠(yuǎn)距離感測或感測非金屬物體。
超聲波傳感器:超聲波傳感器還用于檢測目標(biāo)的存在或測量與雷達(dá)或聲納相似的目標(biāo)的距離。這為惡劣和苛刻的條件提供了可靠的解決方案。
壓力傳感器
壓力傳感器是一種感測壓力并將取決于所施加的壓力水平轉(zhuǎn)換為電信號的設(shè)備。
有許多設(shè)備依靠液體或其他形式的壓力。這些傳感器使創(chuàng)建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)成為可能,該物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)視受壓力推動的系統(tǒng)和設(shè)備。在偏離標(biāo)準(zhǔn)壓力范圍的情況下,設(shè)備會將應(yīng)解決的任何問題通知系統(tǒng)管理員。
部署這些傳感器不僅在制造中非常有用,而且在整個水系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)的維護(hù)中也非常有用,因為它很容易檢測到壓力的任何波動或下降。
水質(zhì)傳感器
水質(zhì)傳感器主要用于水分配系統(tǒng)中的水質(zhì)檢測和離子監(jiān)測。實際上到處都使用水。這些傳感器在監(jiān)測不同用途的水質(zhì)方面起著重要作用。它們用于各種行業(yè)。
以下是使用中最常見的水傳感器類型的列表。
余氯傳感器:它測量水中的余氯(即游離氯,一氯胺和總氯),由于其效率高而被廣泛用作消毒劑。
總有機(jī)碳傳感器:TOC傳感器用于測量水中的有機(jī)元素。
濁度傳感器:濁度傳感器可測量水中的懸浮固體,通常用于河流和溪流表計,廢水和污水測量中。
電導(dǎo)率傳感器:電導(dǎo)率測量主要在工業(yè)過程中進(jìn)行,以獲取有關(guān)水溶液中總離子濃度(即溶解的化合物)的信息。
pH傳感器:用于測量溶解水中的pH值,指示其酸性或堿性(堿性)程度。
氧還原電位傳感器:ORP測量可洞察溶液中發(fā)生的氧化/還原反應(yīng)的水平。
化學(xué)傳感器
化學(xué)傳感器應(yīng)用于許多不同的行業(yè)。他們的目標(biāo)是指出液體的變化或找出空氣中的化學(xué)變化。它們在較大的城市中發(fā)揮著重要作用,在這些城市中,有必要跟蹤變化并保護(hù)人口。
化學(xué)傳感器的主要用例可以在工業(yè)環(huán)境監(jiān)測和過程控制中找到,有意或無意釋放的有害化學(xué)物質(zhì)檢測,爆炸和放射性檢測,空間站,制藥業(yè)和實驗室的回收過程等。
以下是最常用的化學(xué)傳感器:
化學(xué)場效應(yīng)晶體管
Chemiresistor
電化學(xué)氣體傳感器
氯化氯傳感器
硫化氫傳感器
非分散紅外傳感器
pH玻璃電極
電位傳感器
氧化鋅納米棒傳感器
氣體傳感器
氣體傳感器與化學(xué)傳感器相似,但專門用于監(jiān)視空氣質(zhì)量的變化并檢測各種氣體的存在。像化學(xué)傳感器一樣,它們被廣泛用于制造業(yè),農(nóng)業(yè)和健康等行業(yè),并用于空氣質(zhì)量監(jiān)測,有毒或可燃?xì)怏w的檢測,煤礦中的有害氣體監(jiān)測,石油和天然氣工業(yè),化學(xué)實驗室研究,制造–油漆,塑料,橡膠,制藥和石化等
以下是一些常見的氣體傳感器:
二氧化碳傳感器
呼吸分析儀
一氧化碳檢測儀
催化珠傳感器
氫氣傳感器
空氣污染傳感器
氮氧化物傳感器
氧氣傳感器
臭氧監(jiān)測儀
電化學(xué)氣體傳感器
氣體檢測儀
濕度計
煙霧感應(yīng)器
煙霧傳感器是一種感測煙霧(空氣中的微粒和氣體)及其水平的設(shè)備。
它們已經(jīng)使用了很長一段時間。但是,隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,它們現(xiàn)在更加有效,因為它們已插入系統(tǒng)中,該系統(tǒng)可立即通知用戶有關(guān)不同行業(yè)中發(fā)生的任何問題。
煙霧傳感器廣泛用于制造業(yè),HVAC,建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施,以檢測火災(zāi)和氣體事故。這樣可以保護(hù)在危險環(huán)境中工作的人,因為與舊系統(tǒng)相比,整個系統(tǒng)要有效得多。
常見的煙霧傳感器類型
煙霧傳感器會檢測周圍煙霧,氣體和火焰的存在??梢酝ㄟ^光學(xué)方法或物理方法或使用這兩種方法進(jìn)行檢測。
光學(xué)煙霧傳感器(光電):光學(xué)煙霧傳感器使用光散射原理觸發(fā)乘員。
電離煙霧傳感器:電離煙霧傳感器基于電離原理(一種化學(xué)物質(zhì)來檢測引起觸發(fā)警報的分子)而工作。
紅外傳感器
紅外傳感器是用于通過發(fā)射或檢測紅外輻射來感測周圍環(huán)境的某些特征的傳感器。它還能夠測量物體散發(fā)的熱量。
它們現(xiàn)在用于各種IoT項目中,尤其是在醫(yī)療保健領(lǐng)域,因為它們使對血流和血壓的監(jiān)視變得簡單。它們甚至還用于各種常規(guī)的智能設(shè)備中,例如智能手表和智能手機(jī)。其他常見用途包括家用電器和遙控器,呼吸分析,紅外視覺(例如,可視化電子設(shè)備中的熱泄漏,監(jiān)測血液流動,藝術(shù)史學(xué)家可以查看油漆層以下),可穿戴電子設(shè)備,光學(xué)通訊,基于非接觸的溫度測量,汽車盲角檢測。
它們的用途不止于此,它們還是確保您家中高安全性的好工具。此外,它們的應(yīng)用還包括環(huán)境檢查,因為它們可以檢測各種化學(xué)物質(zhì)和熱泄漏。它們將在智能家居行業(yè)中扮演重要角色,因為它們具有廣泛的應(yīng)用范圍。
液位傳感器
用于確定在打開或關(guān)閉的系統(tǒng)中流動的液體,液體或其他物質(zhì)的液位或數(shù)量的傳感器稱為液位傳感器。
像IR傳感器一樣,液位傳感器也存在于眾多行業(yè)中。它們主要用于測量燃油量,但也用于處理液體材料的企業(yè)。例如,回收行業(yè)以及果汁和酒精行業(yè)都依靠這些傳感器來測量其擁有的液體資產(chǎn)的數(shù)量。
液位傳感器的最佳用例是,打開或關(guān)閉容器中的電量監(jiān)測和液位,海平面監(jiān)測和海嘯預(yù)警,儲水罐,醫(yī)療設(shè)備,壓縮機(jī),液壓儲罐,機(jī)床,飲料和制藥工藝,高或低液位檢測等
由于傳感器可以隨時收集所有重要數(shù)據(jù),因此有助于更好地簡化業(yè)務(wù)。使用這些傳感器,任何產(chǎn)品經(jīng)理都可以精確地看到準(zhǔn)備分配多少液體以及是否應(yīng)加快生產(chǎn)。
基本的液位測量類型有兩種:
點液位傳感器:點液位傳感器通常會檢測特定的特定液位,并在感測對象高于或低于該液位時對用戶做出響應(yīng)。它集成到單個設(shè)備中以獲取警報或觸發(fā)
連續(xù)液位傳感器:連續(xù)液位傳感器測量指定范圍內(nèi)的液體或干燥物料液位,并提供連續(xù)指示液位的輸出。最好的例子是車輛中的油位顯示。
影像感應(yīng)器
圖像傳感器是用于將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電子信號以電子方式顯示或存儲文件的儀器。
圖像傳感器的主要用途是在數(shù)碼相機(jī)和模塊,醫(yī)學(xué)成像和夜視設(shè)備,熱成像設(shè)備,雷達(dá),聲納,媒體室,生物識別和IRIS設(shè)備中。
傳感器主要使用兩種類型:CCD(電荷耦合器件)和CMOS(互補金屬氧化物半導(dǎo)體)成像器。盡管每種類型的傳感器使用不同的技術(shù)來捕獲圖像,但
CCD和CMOS成像器均使用金屬氧化物半導(dǎo)體,對光的敏感度相同,并且沒有固有的質(zhì)量差異
普通消費者會認(rèn)為這是一臺普通的相機(jī),盡管事實并非遙不可及,但圖像傳感器卻與各種不同的設(shè)備連接在一起,從而使它們的功能更加完善。
汽車行業(yè)是最著名的用途,圖像在其中起著非常重要的作用。使用這些傳感器,系統(tǒng)可以識別駕駛員通常會在道路上注意到的標(biāo)志,障礙物和許多其他東西。它們在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中起著非常重要的作用,因為它們直接影響無人駕駛汽車的發(fā)展。
它們也在改進(jìn)的安全系統(tǒng)中實現(xiàn),在該系統(tǒng)中,映像可幫助捕獲有關(guān)犯罪者的詳細(xì)信息。
在零售行業(yè)中,這些傳感器用于收集有關(guān)客戶的數(shù)據(jù),幫助企業(yè)更好地了解誰在實際訪問他們的商店,種族,性別,年齡等只是零售所有者通過使用這些IoT傳感器獲得的一些有用參數(shù)。
運動檢測傳感器
運動檢測器是一種電子設(shè)備,用于檢測給定區(qū)域中的物理運動(運動),并將運動轉(zhuǎn)換為電信號。任何物體的運動或人類的運動
運動檢測在安全行業(yè)中起著重要作用。企業(yè)在始終不應(yīng)檢測到運動的區(qū)域中使用這些傳感器,并且很容易注意到安裝了這些傳感器的任何人的存在。這些主要用于入侵檢測系統(tǒng),自動門控制,動臂屏障,智能攝像機(jī)(即基于運動的捕獲/視頻記錄),收費廣場,自動泊車系統(tǒng),自動水槽/馬桶沖洗器,干手器,能源管理系統(tǒng)(即自動照明,交流電,風(fēng)扇,電器控制等)。
另一方面,這些傳感器還可以解密不同類型的運動,從而使其在某些行業(yè)中非常有用,在這些行業(yè)中,客戶可以通過揮手或執(zhí)行類似操作來與系統(tǒng)進(jìn)行通信。例如,某人可以向零售商店中的傳感器揮手,以請求協(xié)助做出正確的購買決定。
盡管它們的主要用途與安全行業(yè)相關(guān),但是隨著技術(shù)的進(jìn)步,這些傳感器的可能應(yīng)用數(shù)量只會不斷增加。
以下是廣泛使用的關(guān)鍵運動傳感器類型:
被動紅外(PIR):它可檢測人體熱量(紅外能量)以及家庭安全系統(tǒng)中使用最廣泛的運動傳感器。
超聲波:發(fā)出超聲波脈沖并通過跟蹤聲波的速度來測量運動物體的反射。
微波:發(fā)出無線電波脈沖并測量移動物體的反射。與紅外和超聲波傳感器相比,它們覆蓋的面積更大,但它們?nèi)菀资艿诫姼蓴_并且價格更高。
加速度傳感器
加速度計是一種傳感器,用于測量物體由于慣性力而經(jīng)歷的物理或可測量的加速度,并將機(jī)械運動轉(zhuǎn)換為電輸出。定義為速度相對于時間的變化率
這些傳感器現(xiàn)在存在于數(shù)百萬種設(shè)備中,例如智能手機(jī)。它們的用途通常涉及振動,傾斜和加速度的檢測。這非常適合監(jiān)視您的駕駛團(tuán)隊或使用智能計步器。在某些情況下,它被用作防盜保護(hù)的一種形式,因為如果移動了應(yīng)保持靜止的物體,則傳感器可以通過系統(tǒng)發(fā)送警報。
它們廣泛用于蜂窩和媒體設(shè)備,振動測量,汽車控制和檢測,自由落體檢測,飛機(jī)和航空工業(yè),運動檢測,體育學(xué)院/運動員行為監(jiān)測,消費電子產(chǎn)品,工業(yè)和建筑工地等。
加速度計的種類繁多,以下主要用于物聯(lián)網(wǎng)項目:
霍爾效應(yīng)加速度計:霍爾效應(yīng)加速度計使用霍爾原理來測量加速度,它測量由其周圍磁場變化引起的電壓變化。
電容式加速度計:電容式加速度計根據(jù)兩個平面之間的距離來感應(yīng)輸出電壓。電容式加速度計也較不容易受噪聲和溫度變化的影響。
壓電加速度計:壓電傳感原理正在發(fā)揮壓電效應(yīng)?;趬弘娔さ募铀俣扔嬜钸m合用于測量振動,沖擊和壓力。
每種加速度計傳感技術(shù)都有其自身的優(yōu)點和折衷之處。在選擇之前,重要的是要了解各種類型的基本差異以及測試要求。
陀螺儀傳感器:
用于測量角速度或角速度的傳感器或設(shè)備稱為陀螺儀傳感器,角速度簡單定義為繞軸旋轉(zhuǎn)速度的度量。該設(shè)備主要用于在3軸方向上導(dǎo)航和測量角速度和旋轉(zhuǎn)速度。最重要的應(yīng)用是監(jiān)視對象的方向。
它們的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車導(dǎo)航系統(tǒng),游戲控制器,蜂窩和攝像頭設(shè)備,消費類電子產(chǎn)品,機(jī)器人控制,無人機(jī)和RC控制直升機(jī)或無人機(jī)控制,車輛控制/ ADAS等。
陀螺儀傳感器有幾種,分別根據(jù)其工作機(jī)理,輸出類型,功率,感應(yīng)范圍和環(huán)境條件進(jìn)行選擇。
旋轉(zhuǎn)(經(jīng)典)陀螺儀
振動結(jié)構(gòu)陀螺儀
光學(xué)陀螺儀
MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))陀螺儀
這些傳感器始終與加速度計結(jié)合使用。這兩個傳感器的使用僅向系統(tǒng)提供更多反饋。在安裝陀螺儀傳感器后,許多設(shè)備可以幫助運動員提高運動效率,因為他們可以在運動過程中接觸運動員的運動。
這只是其應(yīng)用的一個示例,但是,由于此傳感器的作用是檢測旋轉(zhuǎn)或扭曲,因此它的應(yīng)用對于某些制造過程的自動化至關(guān)重要。
濕度傳感器
濕度定義為空氣或其他氣體氣氛中水蒸氣的量。最常用的術(shù)語是“相對濕度(RH)
這些傳感器通常遵循溫度傳感器的使用,因為許多制造過程都需要完美的工作條件。通過測量濕度,可以確保整個過程平穩(wěn)進(jìn)行,并且在發(fā)生任何突然變化時,可以立即采取措施,因為傳感器幾乎可以立即檢測到變化。它們的應(yīng)用和用途可在工業(yè)和住宅領(lǐng)域中用于加熱,通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)控制。它們也可以在汽車,博物館,工業(yè)空間和溫室,氣象站,油漆和涂料行業(yè),醫(yī)院和制藥行業(yè)中找到,以保護(hù)藥品
光學(xué)傳感器
測量光線的物理量并將其轉(zhuǎn)換為用戶或電子儀器/設(shè)備易于讀取的電信號的傳感器稱為光學(xué)傳感器。光學(xué)傳感器受到物聯(lián)網(wǎng)專家的喜愛,因為它們可以同時測量不同物體。該傳感器背后的技術(shù)使其能夠監(jiān)視電磁能,其中包括電,光等。
由于這個事實,這些傳感器已用于醫(yī)療保健,環(huán)境監(jiān)測,能源,航空航天和許多其他行業(yè)。有了石油公司,制藥公司和礦業(yè)公司的存在,他們可以更好地跟蹤環(huán)境變化,同時保持員工安全。
它們的主要用途可以在環(huán)境光檢測,數(shù)字光開關(guān),光纖通信中找到,這是因為最適合于石油和天然氣應(yīng)用,民用和運輸領(lǐng)域,高速網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),電梯門控制,裝配線零件計數(shù)器和安全系統(tǒng)。
以下是光學(xué)傳感器的主要類型:
光電探測器:它使用光敏半導(dǎo)體材料(例如光電管,光電二極管或光電晶體管)作為光電探測器。
光纖:光纖不帶電流,因此它不受電和電磁干擾的影響,甚至在損壞的情況下也不會產(chǎn)生火花或發(fā)生電擊危險。
高溫計:它通過感測光的顏色來估計物體的溫度,并且物體根據(jù)其溫度輻射光并在相同溫度下產(chǎn)生相同的顏色。
接近和紅外:接近使用光感應(yīng)附近的物體,而在可見光不方便的地方使用紅外。
顯然,物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)變得非常受歡迎,并且當(dāng)前的趨勢表明它是未來。它只是簡單地幫助實現(xiàn)各種流程的自動化,使這些系統(tǒng)對于普通消費者和企業(yè)都非常有用。
隨著整個平臺通過融合上述所有傳感器而變得更加智能,我們尚未看到該技術(shù)的全部潛力??紤]到所有測量數(shù)據(jù)均已收集并可以分析的事實,很明顯,物聯(lián)網(wǎng)在未來將變得更加智能。
來源: Talk工控
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