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2019-02
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傳感器是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,并能將感受到的信息,按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求,傳感器的特點包括:微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節,可以毫不夸張地說,從茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各種復雜的工程系統,幾乎每一個現代化項目,都離不開各種各樣的傳感器。那么接下來賢集網小編就為大家介紹一下傳感器的工作原理、應用、應用常見問題及解決方法、分類、主要功能、選型方法及十大品牌。
傳感器的工作原理
1、傳感器一般由敏感元件、轉換元件、變換電路、輔助電源四部分構成,其中,敏感元件直接接收測量,用于輸出被測量有關的物理量信號,敏感元件主要包括熱敏、光敏、濕敏、氣敏、力敏、聲敏、磁敏、色敏、味敏、放射性敏感等十大類;轉換元件用于將敏感元件輸出的物理量信號轉換為電信號;
2、變換電路用于將轉換元件輸出電信號進行放大、調制等處理;輔助電源用于為系統(主要是敏感元件和轉換元件)提供能量。
傳感器的應用
1、傳感器在手機中的應用:重力傳感器,在極品飛車、天天跑酷等游戲中有著近乎完美的體現;加速度傳感器,例如手機的搖一搖功能就是對手機的加速度進行感應;光線傳感器,例如手機的自動調光功能;距離傳感器,例如接電話時手機離開耳朵屏幕變亮,手機貼近耳朵屏幕變黑,手機中的傳感器數不勝數,很多功能都是利用傳感器來實現的,就不一一列舉了;
2、除手機外,傳感器在日常生活中也有著廣泛的應用,常見的如:自動門,通過對人體紅外微波的傳感來控制其開關狀態;煙霧報警器,通過對煙霧濃度的傳感來實現報警的目的;電子秤,通過力學傳感來測量人或其他物品的重量;水位報警,溫度報警、濕度報警等也都利用的是傳感器來完成其功能。
傳感器應用常見問題及解決方法
1、標簽紙連續打印位置不一致
連續打印時打印位置不一致的原因,主要是由于紙張在通道中的抖動以及紙本身間隙的不一致,造成傳感器探測的波形的不穩定,從而使連續打印的定位不準確。解決方法:解決紙張在通道中抖動的問題(特別是小標簽):通過增加緩沖機構,或增加類似斑馬Z4M的傳感器壓緊機構解決。解決標簽本身間隙不一致的問題:通過更改固件程序,更改標簽定位方式,利用標簽間隙后沿定位可以盡量的減小間隙誤差的影響;
2、標簽紙襯紙電平不穩定
由于紙在通道中變化距離相對透射傳感器與反射接收器之間設計距離變化范圍較大,導致發光出力變化率大,紙的透光強度變化大,是透射傳感器電平不穩定的主要原因,在設計過程中,要充分考慮傳感器的檢測范圍和介質在通道內的抖動,使因為介質抖動造成的輸出電壓變化過大,造成檢測失誤或無法檢測,如紙在通道中上下活動距離1mm,透射傳感器或反射接收器之間設計距離至少為5 mm,電氣參數設計上至少要保證紙的透光強度在10%范圍內變化時,透射傳感器電平在判別電平范圍內(無紙和襯紙電壓差大于1V);
3、熱敏方式打印的標志判別時無法正常識別
熱敏紙上的熱敏材料對紅外光的反射很強,導致傳感器無法識別熱敏打印的黑標,由于我們使用的傳感器為紅外光探測器件,而且熱敏紙對紅外光的反射很強,造成被檢測介質的其他部分與標記部分的反射率差別大大減小,造成標記無法正常識別,因此,在傳感器的選擇和使用過程中應充分考慮不同介質的反光率(透率)的影響;
4、傳感器的老化
光電傳感器由于靈敏度高,發光管隨時間溫度等因素,發光功率會有微弱下降;對接收管而言,若連續接收反射光時,其表現的參數漂移就很大,因此在應用光電傳感器時,在設計中盡量避開老化這一問題,如:
①POS機紙將盡的檢測,平時有紙時,光電傳感器接收管是接收不到反射光的,紙將盡時,紙筒落到紙倉凹槽,光電傳感器接收管才探測到反射光從而報警;
②采用間歇發光的方法,當檢測傳感器時才接通發光管的電源,不檢測時關閉發光管電源,減小發光管和接收管的老化;
5、傳感器的檢測電壓閾值
不同的傳感器和檢測介質,其判別的電壓閾值差別很大,選取切實可行的判別閾值,對正確檢測不同的介質意義重大,二值檢測:此時應使傳感器工作在飽和區和截至區,電壓差別大,閾值的選取比較容易,調整傳感器的負載電阻,通過簡單的電平識別,即可正確判斷,如紙存在檢測,有中間狀態的檢測:如標簽紙需檢測有紙、無紙和襯紙,此時應使傳感器盡量工作在線性區,這樣,不同的狀態變化,其輸出電壓的變化最明顯,最有利于不同狀態的判別,這樣可以根據傳感器在不同狀態下的光電流和反光率(透光率)變化,選取合適的檢測閾值;
6、傳感器離散性
同樣型號的傳感器在相同的輸入條件下,會因為其本身的離散性造成輸出的不同,給信號的檢測帶來不利的影響,特別是對工作在放大區的傳感器有很嚴重的影響,如SG-23FI,同樣在VCE=5V,IF=10mA時,其光電流范圍為0.5mA~3mA,相差5倍,為適應傳感器的離散性帶來的影響,目前我公司采用的方法:
①加可調電阻,調整輸出電壓不滿足要求的傳感器,使其輸出滿足要求,但是給生產增加了難度和成本;
②使用多個CPU端口切換不同的負載電阻來適應不同的介質,需要占用額外的CPU資源,可調范圍不大,只能改變幾種狀態;
③使用PWM調整發光管電流強度,使傳感器工作在不同的輸出特性曲線,調整范圍大,但增加了固件的檢測難度。
2019-02
05
為什么需要凈化傳感器數據,它為何對系統設計的各個層面都有廣泛影響。

傳感器是一條紐帶,它將數字世界和物理世界迷人地連接在一起。但是,要獲得有價值的可用數據并非易事。實際上,許多剛剛進入物聯網領域的設計人員都對傳感器數據的混亂沒有足夠的心理預期。

引導客戶相信,他們看到的大量“錯誤”數據并不是因為傳感器本身出了故障,成為物聯網運動傳感器公司MbientLab的日常工作。之所以數據錯誤,是因為集成了這些傳感器的系統設計中缺少一些進行數據清理的關鍵步驟。
必須正確理解通過機器學習訓練物聯網的難度?!岸嗄陙恚ぞ吆陀布既〉昧碎L足進步,但是,對于數據處理的基本理解仍然沒有多少改進。
要搞清楚干凈數據和臟數據之間的區別,很重要的一點是,看看數據是如何從A點到達B點的。
概括來說,傳感器的原始數據需要進行后端處理。基礎傳感器將原始信號從一種形式的能量轉換成模擬信號或者數字信號,可能需要施加外部電源,也可能不需要。最初的原始轉換來源于現實世界的模擬信號:力、熱、光、磁、聲音。經過傳感器轉換后,沿著傳感器內部或者印刷電路板上的信號路徑繼續前行,如果有需要,模擬信號可以經過調節、放大環節轉換成數字信號。然后,將數據發送到微處理器或者其它類型的計算單元中,通過算法進一步過濾噪聲,并以應用所需要的方式提取相關信息。
計算體系架構剛剛開始著手研究怎么有效地進行這種數據處理,有些數據需要在邊緣設備上進行預處理,其它數據則發送到更強大的服務器中進行清理。
“邊緣計算將發揮巨大作用,”“基礎構建模塊都有了,我們現在需要弄清楚,怎么有效地移動任意格式的傳感器數據,數據移動過程中涉及的內存層次結構如何設計,以使得可以實現最佳計算性能。一句話,就是如何提高傳感器數據的計算效率。
一個傳感器的例子
有些操作需要基于那些用來鑒別一段時間內趨勢的數據立即進行動作,這類數據的提取非常關鍵,此外,清除已經喪失了價值的數據也很重要??紤]到存在多種類型的這種數據,而且有些情況下,需要多種數據類型來建模物理世界或判斷某人是否應該立即進行醫療急救,這種數據提取和清除工作更加艱難了。
數據也可能一開始是干凈的,但是經過更新或者病毒入侵后變臟了。
“在全球范圍內,所有組件都需要盡可能安全,因此您希望從硬件中建立信任。組件安全啟動后,通信數據本身就已經具備了某種程度的可信度。但是,有的系統也可能存在不安全的未知組件,這就需要對數據進行入侵檢測和軟件分析,以查看數據和組件是否存在任何損壞。在汽車中,我們希望檢測出那些給出異?;蚱婀謹祿牟考?,這不僅是組件安全問題,還涉及到人身安全。”
臟數據肯定要清理掉,但是它在哪里變臟的以及是如何變臟的,決定了下一步采取的行動。是不是傳感器本身產生了臟數據,設計人員需要一開始就考慮到這一點?!敖鉀Q傳感器問題需要大量的專業知識,” “它需要設計人員在硬件層面了解傳感器,理解從傳感器中提取的數據,具備軟件(算法)開發的經驗?!?/span>




2019-02
01
對國內用戶而言,監測雨水已經不是什么難事了。選好安裝地點、傳感器和裝備之后,在相對短時間內,就可以實施你的諸如智慧城市水務系統一類的項目了。以下給出一些簡單的建議及安裝步驟。
對雨水進行監測的原因是多種多樣的,比如說對重金屬的監測。對雨水的監測包含多個方面,從施工管理過程中基本的水量和濁度檢測到復雜的多探頭傳感器的應用,其中包含明渠流、水量、pH、溫度、電導率、溶解氧、濁度及養分測量。
另外,項目組可能需要取出一組或多組水樣,來還原某一場降雨的情況。這些水樣必須在特定的時間段內收集,并需要在冰箱中保存。對雨水監測的最重要兩點就是選址和選擇合適的傳感器。暴雨過后與正常情況下,絕大部分的潛在監測數據差異巨大。因此,認識到每個選址及鄰近水域的特性是十分重要的,這樣可以保證當大雨來臨時,適當的傳感器及設備能夠在此情況下正常工作。了解每個地址的流量、流速、雨水分布情況、沉積或者碎石造成的河槽形態的變化可以提供更為優化的結果。

蛙視的現場工程師能夠在數據獲取及控制系統使之能過測量所有所需參數方面對客戶進行引導。這其中要設計一個太陽能系統,該系統的功率分配很恰當,從而維護每個選址的所有系統的運行。我們能夠幫助客戶選擇最恰當的傳感器、傳感器裝配硬件、恰當的封裝及計算機的實時訪問。

第一步:選擇一個降水及液位傳感器
最常見的雨水觸發事件就是降雨及在特點時間段內水位上升。觸發事件可以只是一種,也可以是幾種同時發生。適當的裝配、維護及選址可以避免受周遭環境的干擾,這一點對于傳感器收集正確的數據至關重要。
對于水位的測量,不同的傳感器精度不同。液位傳感器不同,電源、信號輸出、花費及特定的裝配需求的變化也很大。這其中要用到的傳感器一般包括壓力傳感器、起泡器、雷達傳感器、超聲傳感器、聲傳感器及軸角編碼器。
第二步:事件的選擇及自動化
對于設備的選擇來說,這一點很重要。因為它決定著系統及電腦對布點的控制。最好的方法就是對DCP(data collection platform) 的使用進行標準化。在這一平臺上,網絡內所有布點都使用同一數據記錄器/控制器。
該平臺應該向現場及監督人員提供完整的數據,從而配置事件觸發的邏輯標準,通過移動或者其他遙測方法獲取日常數據,且通過軟件設備與客戶的電腦或者手機相連接。這些平臺在設計上應實現以最小的能量消耗實現最大的監測需求,這種系統設計在非專屬的傳感器及取樣器界面的選擇上范圍更廣。專業的數據獲取系統同樣為遙測外設、算法功能、自動化、數據傳輸界面及數據可視化提供了全面的選擇。
第三步:離散或復合水樣
選定數據收集及控制模塊之后,下一步就是根據需求選取水樣并裝瓶,水樣可以是離散的也可以是復合的。選一個信譽良好的生產商和一份方便使用的穩定的水樣,可以從你的數據記錄儀或者控制模塊收到外部觸發信號。
第四步:實時信息傳輸
之前提到過,通過互聯網實時訪問現場來收集數據是有幾個理由的。第一個也是最重要的一個理由就是在特定的布點達到了事件的標準時的自動預警。可以通過電子郵件或者短信的方式將信息發給特定的用戶組。實時訪問并從現場傳輸數據的另一個關鍵原因就在于保證該布點是正常運行的并在收集有價值的數據。這一功能使得用戶可以不斷獲取現場數據及趨勢分析,從而實現現場服務的資源及花費達到最小化。
第五步:水質
需要檢測水質的單位,同樣也會考慮水質多參數傳感器的。水質多參數傳感器可以測量并計算溫度、pH、電導率、溶解氧、濁度、深度、葉綠素及其他參數。選用水質多參數傳感器既可以滿足你目前的監測需求,而且蛙視在不久的將來還可以增加更多的參數。
客戶選擇傳感器(比如蛙視的溶解氧及多參數傳感器)的一個重要考量就是該傳感器可以在戶外不間斷地監測水質,且能夠自清潔,以防止在布點過程中傳感器部件及表面受水生植物快速生長的影響。早期的生物污染可能會使數據失效,且需要更為頻繁的維護和校準,也就需要額外多次跑現場。