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详谈物联网传感器的基本原理和工作流程

2020年10月13日 00:16来源:未知手机版

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过去十几年,计算机、软件和计算技术在世界上发生了巨大的变化。其中比较受欢迎的是个人电脑、笔记本电脑、智能手机和智能手表等手持设备。

这无法想象我们的生活没有计算能力的帮助会是怎样的。而令人好奇的部分是,我们仍然在浏览隐藏在这样一个看似智能化的机器中的巨大计算潜力的表面。

随着物联网的出现,计算技术达到了新的水平,重新定义了 智能 (智慧城市如何建立一个更好的疫情后世界),准确地说,激动人心的时刻才刚刚开始。

本文旨在回答这样一个问题: 传感器是如何 感觉 的? ,并专注于传感器工作的物理过程。

什么是物联网?

顾名思义,物联网是一个涵盖所有类型设备的保护伞。它们要么嵌入系统中,要么作为一个单独的实体存在。不管怎样,关键是他们通过互联网互相交流。每一个这样的设备都有一个嵌入式发送器和接收器,通过因特网实现通信过程。

然而,每一个物联网系统都是不一样的,不一定适合所有的应用。它们和人类很相似,每个人都擅长某件事,比如不能指望演员驾驶飞机,飞行员在电影中表演。同样,也不能指望一个单一的物联网系统(和设备)来做所有的事情。因此,工程师设计不同的系统来执行不同的任务,以提供最好的结果。

在现代商业中,顾客是上帝,所有行业都是如此。因此,系统设计者总是设计、生产和运送物联网系统,以提供良好的用户体验。Vera Kozyr所著《如何做物联网硬件产品开发》从硬件产品的角度出发,重申所有利益相关者投入的时间和精力来创建端到端、即插即用式系统。

在探索物联网设备的内部之前,区分设备和系统是很重要的。

一个设备就像一个单独的成员,而系统就像一个包含个人的团队。因此,设备是系统的一部分,反之亦然。

物联网系统的组成部分

任何系统都由多个单独的组件(和子组件)组成,它们共同努力实现一个共同的目标。此外,作为一个系统(团队)的一部分可以确保更高的生产力和更好的结果。物联网系统的主要组成部分包括:

感应物理量的传感器

现场中央微控制器,控制传感器和其他部件执行的所有动作;

云端,数据分析和处理,对接收到的数据进行分析和处理;

发送器和接收器通过互联网在不同的传感器、传感器和微控制器与中央云服务器之间建立通信;

与用户通信并执行用户指示的任务的用户界面。

物联网传感器:通向现实世界的桥梁

物联网系统的一个很好的例子是智能手机,它通常包括:

用于确定位置的全球定位系统(GPS)模块;

感测环境温度的温度传感器;

一个麦克风可以感知用户的声音;

近距离传感器,用于感应用户与手机的距离,并在通话过程中锁定手机。

智能手机上的不同应用使用不同的传感器。例如,谷歌地图有一个用户界面(一个应用程序),可以与GPS模块交互并收集位置坐标。它通过互联网连接处理数据,帮助用户路由到目的地。

电池管理系统(BMS)是使用多个传感器的物联网系统的另一个例子。BMS是一种保护和管理电池操作的电子系统。简而言之,它是电池的个人看护人。

传感器就像是计算机世界和现实世界之间的网关。因此,传感器需要将它在现实世界中感知到的任何东西转换成计算机能够理解的特殊事物。

而这两个世界之间的共同联系就是电能。

因此,我们得出了传感器的技术定义 物联网系统中的传感器感知所需的物理量,并将其转换为电信号,直接或通过现场微控制器传输到基于云的中央服务器。

物联网传感器是物联网系统中使用的传感器。

微机电系统(MEMS)与物联网传感器的传感机理

微机电系统(MEMS)是一种微系统技术(MST),它由半导体材料(如硅)组成,其尺寸在微米范围内。

大多数探测机械能的传感器都以某种方式使用MEMS技术。加速度计是一个非常典型的例子。这主要是由于快速增长和对计算机的巨大依赖。

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