不同類(lèi)型的應用程序需要不同類(lèi)型的傳感器才能從環(huán)境中收集數據。本文介紹了一些常見(jiàn)的物聯(lián)網(wǎng)傳感器。
在物聯(lián)網(wǎng)(IoT)生態(tài)系統中,有兩點(diǎn)非常重要:互聯(lián)網(wǎng)以及諸如傳感器和執行器之類(lèi)的物理設備。如圖1所示,物聯(lián)網(wǎng)系統的底層由傳感器連接性和收集信息的網(wǎng)絡(luò )組成。該層是物聯(lián)網(wǎng)系統的重要組成部分,并與下一層即網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)絡(luò )層建立網(wǎng)絡(luò )連接。
圖1:物聯(lián)網(wǎng)架構層
傳感器的主要目的是從周?chē)h(huán)境中收集數據。傳感器或物聯(lián)網(wǎng)系統的“物”構成了前端。這些在信號轉換和處理后直接或間接連接到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )。但是所有傳感器都不相同,不同的物聯(lián)網(wǎng)應用需要不同類(lèi)型的傳感器。例如,數字傳感器使用串行外圍設備接口(SPI)總線(xiàn)即可輕松直接與微控制器接口。但是對于模擬傳感器,可以使用模數轉換器(ADC)或Sigma-Delta調制器將數據轉換為SPI輸出。
IoT傳感器的一些常見(jiàn)類(lèi)型
溫度傳感器
這些設備測量從物體或周?chē)鷧^域產(chǎn)生的熱量。它們可用于空調,冰箱和用于環(huán)境控制的類(lèi)似設備中。它們還用于制造過(guò)程,農業(yè)和健康行業(yè)。
從制造業(yè)到農業(yè),溫度傳感器幾乎可用于每種物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。在制造中,傳感器用于監視機器的溫度。在農業(yè)中,這些可用于監測土壤,水和植物的溫度。
溫度傳感器包括熱電偶,熱敏電阻,電阻溫度檢測器(RTD)和集成電路(IC)。圖2顯示了一些常見(jiàn)類(lèi)型的溫度傳感器。
圖2:溫度傳感器
濕度傳感器
空氣中的水蒸氣量或濕度會(huì )影響人體舒適度以及許多工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程。因此,監控濕度水平很重要。濕度測量最常用的單位是相對濕度(RH),露/霜點(diǎn)(D / F PT)和百萬(wàn)分率(PPM)。
圖3:HPP801A031濕度傳感器
運動(dòng)傳感器
運動(dòng)傳感器不僅用于安全目的,而且還用于自動(dòng)門(mén)控制,自動(dòng)停車(chē)系統,自動(dòng)水槽,自動(dòng)馬桶沖洗器,干手機,能源管理系統等。您可以在IoT中使用這些傳感器,并通過(guò)智能手機或電腦。HC-SR501無(wú)源紅外(PIR)傳感器是用于愛(ài)好項目的流行運動(dòng)傳感器。
圖4:PIR運動(dòng)傳感器
氣體傳感器
這些傳感器用于檢測有毒氣體。最常用的傳感技術(shù)是電化學(xué),光電離和半導體。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步和新規范的推出,有大量的氣體傳感器可以用來(lái)幫助擴展物聯(lián)網(wǎng)應用中部署的有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)連接。
圖5:氣體傳感器
煙霧傳感器
煙霧探測器已經(jīng)在家庭和工業(yè)中使用了很長(cháng)時(shí)間。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)的出現,其應用變得更加方便和用戶(hù)友好。此外,將無(wú)線(xiàn)連接添加到煙霧探測器可實(shí)現其他功能,從而增加安全性和便利性。
圖6:兼容Arduino的煙霧傳感器
壓力傳感器
這些傳感器用于物聯(lián)網(wǎng)系統中,以監視由壓力信號驅動(dòng)的系統和設備。當壓力范圍超出閾值水平時(shí),設備會(huì )提醒用戶(hù)應解決的問(wèn)題。例如,BMP180是一種流行的數字壓力傳感器,用于手機,PDA,GPS導航設備和戶(hù)外設備。壓力傳感器還分別用于智能車(chē)輛和飛機中以確定力和高度。在車(chē)輛中,胎壓監測系統(TPMS)用于在胎壓過(guò)低并可能產(chǎn)生不安全駕駛條件時(shí)向駕駛員發(fā)出警報。
圖7:TPMS概述(由www.mwrf.com提供)
影像感應器
這些傳感器可用于數碼相機,醫學(xué)成像系統,夜視設備,熱成像設備,雷達,聲納,媒體室和生物識別系統中。在零售行業(yè)中,這些傳感器用于監視通過(guò)IoT網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)商店的客戶(hù)。在辦公室和公司建筑物中,它們用于通過(guò)IoT網(wǎng)絡(luò )監視員工和各種活動(dòng)。
圖8:不同類(lèi)型的圖像傳感器
加速度傳感器
這些傳感器用于智能手機,車(chē)輛,飛機和其他應用中,以檢測物體的方向,搖動(dòng),敲擊,傾斜,運動(dòng),定位,沖擊或振動(dòng)。不同類(lèi)型的加速度計包括霍爾效應加速度計,電容式加速度計和壓電式加速度計。
圖9:各種類(lèi)型的加速度傳感器
紅外傳感器
這些傳感器可以測量物體散發(fā)的熱量。它們被用于各種IoT項目中,包括醫療保健以監測血液流量和血壓,智能手機以用作遠程控制和其他功能,可穿戴設備以檢測光量,溫度計以監測車(chē)輛的溫度和盲點(diǎn)檢測。
圖10:紅外傳感器
接近傳感器
這些傳感器無(wú)需任何物理接觸即可檢測附近物體的存在或不存在。感應器,電容式,光電,超聲波和磁性傳感器的類(lèi)型不同。這些主要用于對象計數器,過(guò)程監視和控制。

圖11:各種接近傳感器
在典型的物聯(lián)網(wǎng)系統中,傳感器可以收集信息并路由到控制中心,在該中心做出決定,并響應于該感應到的輸入將相應的命令發(fā)送回執行器。

精確傳感器的重要性
想象一下,你是一家酒吧老板,并且你要測量從其中一個(gè)水龍頭流出的啤酒量。一種執行此操作的方法是,將傳感器安裝在從啤酒桶到水龍頭的管線(xiàn)上。該傳感器很可能在內部裝有小葉輪。當啤酒流過(guò)傳感器時(shí),它將導致葉輪旋轉,就像氣象站上的螺旋槳一樣。
當葉輪旋轉時(shí),它將向計算機發(fā)送一連串的電脈沖。計算機將解釋脈沖,以確定流過(guò)多少啤酒。聽(tīng)起來(lái)很簡(jiǎn)單,對吧?
這是傳感器變得有趣的地方。如果回頭看一下上面的描述,你會(huì )發(fā)現這樣的測量從未直接測量過(guò)傳感器中流過(guò)的啤酒量。這樣的測量只是從一連串的電脈沖中解釋了傳感器。這意味著(zhù)必須首先弄清楚如何解釋傳感器,那就是校準。
要校準傳感器,這樣測量方案變成了必須拿一個(gè)容量已知的容器,例如品脫杯。然后,必須在各種條件下填充該容器,以確定電脈沖信號的外觀(guān)。
例如,第一次倒出一個(gè)新的小桶時(shí),泡沫往往會(huì )更多,與從啤酒中部倒出的泡沫(啤酒)相比,泡沫的讀法有所不同。只有通過(guò)反復試驗和大量數據,這樣測量出來(lái)的數據才是可信可解釋的,這些數據就能確定倒入了多少啤酒。
一旦相關(guān)性眾所周知,就可以制定協(xié)議以始終確保傳感器正確讀取。這稱(chēng)為校準。著(zhù)名的制造商將提供經(jīng)過(guò)完全校準的設備,并提供有關(guān)如何重新校準以驗證傳感器精度的說(shuō)明。
感測到的數據的準確性至關(guān)重要,因為你將基于對數據的后續分析來(lái)制定關(guān)鍵任務(wù)決策,如果數據錯誤,這些決策將毫無(wú)價(jià)值。
這也就是傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中扮演的角色,整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統的有效性都是依靠傳感器收集到數據的精準性作為依據的。
物聯(lián)網(wǎng)平臺
IoT設備與其他IoT設備連接,通過(guò)Internet傳輸協(xié)議提供數據。因此,物聯(lián)網(wǎng)系統中的兩個(gè)主要部門(mén)是后端的網(wǎng)絡(luò )和物聯(lián)網(wǎng)平臺以及前端的傳感器和執行器。
大多數物聯(lián)網(wǎng)平臺都依賴(lài)傳感器。有許多可用的物聯(lián)網(wǎng)平臺,但突出的兩個(gè)主要物聯(lián)網(wǎng)平臺是工業(yè)和消費者。這兩個(gè)平臺的應用和要求略有不同。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺必須穩定,可靠和安全,因為平臺故障可能要花費數百萬(wàn)美元甚至生命。另一方面,消費物聯(lián)網(wǎng)平臺的故障可能只是給您帶來(lái)的不便。
但是,在你的應用選擇最佳物聯(lián)網(wǎng)平臺時(shí),需要考慮一些通用參數。其中一些參數包括可靠性,穩定性,靈活性,安全性支持,定價(jià)模型,移動(dòng)/ Web應用程序支持,處理多種連接產(chǎn)品的能力,電源或網(wǎng)絡(luò )連接失敗時(shí)的數據保留或備份以及啟動(dòng)的速度和時(shí)間產(chǎn)品。
小結
隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)應用的增長(cháng),對傳感器的需求也在增長(cháng)。有各種各樣的傳感器可用。但是對于物聯(lián)網(wǎng)應用,選擇合適的傳感器以及合適的物聯(lián)網(wǎng)平臺也很重要。
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