知识点:传感器 何谓传感器? 传感器(Sensor)是指将收集到的信息转换成设备能处理的信号的元件或装置。 人类会基于视觉、听觉、嗅觉、触觉获得的信息进行行动,设备也一样,根据传感器获得的信息进行控制或处理。
知识点:传感器
传感器(Sensor)是指将收集到的信息转换成设备能处理的信号的元件或装置。
人类会基于视觉、听觉、嗅觉、触觉获得的信息进行行动,设备也一样,根据传感器获得的信息进行控制或处理。
传感器收集转换的信号(物理量)有温度、光、颜色、气压、磁力、速度、加速度等。
这些利用了半导体的物质变化,除此之外,还有利用酶和微生物等生物物质的生物传感器。
所有物体都连接互联网的IoT(Internet of Things:物联网)。
不仅智能手机、个人电脑等通信设备,还包括医疗设备、可穿戴式设备、车载、自然环境、基础设施等,所有物体都能联网共享信息,从而创造更便利、更安心、更安全的社会。
IoT: Internet of Things("物体"的互联网),指传感器嵌入到周围物体中,进行联网,从而物体之间,物体与人之间可以相互通信的状态。
德国?工业4.0: 是德国政府提出的旨在提升制造业智能化水平的概念,也是工业、政府、学术界共同推进的国家项目。推出新的概念,旨在通过工厂物联网,创造新的价值。
M2M: Machine to Machine: 指不以人为媒介,通过物体之间联网,直接通信。<P2M: People to Machine 人向物体通信>,<M2P: Machine to People 物体向人通信>
工业互联网: GE(Generel Electric Company)为中心提倡的工业IoT战略。
地磁传感器是检测地球磁力的传感器,也被称为“电子罗盘”。地磁传感器可以通过检测地磁来检测方向。
地磁传感器有X和Y两轴型以及添加了Z的三轴型,并测量各方向上的磁力值。
如果不考虑诸如简单罗盘之类的倾斜,则仅使用X轴和Y轴的值。当考虑倾斜时,需要将地磁传感器的3轴值与加速度传感器相结合,将其校正到正确的方向。
如果地磁传感器水平旋转,在不受周围磁场影响的理想情况下,输出分布图的圆心变为零。
然而,实际上中心因环境磁场的影响而移动,因此需要进行调整以将圆心移动到零。
地磁传感器导出的北极称为磁北(略偏离北极)。通过上述方程式计算该磁北的角度,可以容易知道方向。
基于霍尔效应测量磁通密度的传感器,输出与磁通密度成比例的电压。
它易于使用,主要用于非接触式开关应用,例如门和笔记本电脑等物体的打开和关闭检测。
MR(Magneto Resistance)传感器也被称为磁阻效应传感器,利用物体电阻因磁场变化来测量地磁大小的传感器。
灵敏度高于霍尔传感器,功耗更低,因此是一种使用更广泛的磁传感器。除了电子罗盘等地磁检测应用外,它还用于电机旋转和位置检测应用。
MI(Magneto Impedance)传感器是下一代磁传感器,采用特殊的非晶丝并应用了磁阻抗效应。
它的灵敏度比霍尔传感器高出10,000倍以上,并且可以高精度地测量地磁的微小变化。可以应用于超低消耗电流的方位检测(电子罗盘),还可应用于室内定位、金属异物检测等高灵敏度特性的应用。
脉搏波是心脏发送血液时产生的血管的体积变化波形,监测该体积变化的检测器称为脉搏传感器。
首先,测量心率有四种方法,心电图、光电脉波法、血压测量法、心音描记法等。
由于测量方法的不同,光电脉波法的脉搏传感器有透过型和反射型。
透过型通过向体表照射红外线或红光,测量随着心脏的脉动而变化的血流量的变化,作为透过身体的光的变化量来测量脉搏波。该方法限于测量易于穿透的部分,例如指尖和耳垂。
反射型脉搏传感器是向生物体照射红外线、红光、550nm左右波长的绿光,利用光电二极管或光电晶体管测量生物体反射的光。
含氧血红蛋白存在于动脉血液中,具有吸收入射光的特性,因此通过检测随时间序列并随心脏搏动而变化的血流量(血管容积的变化),测量脉搏信号。
另外,由于是反射光的测量,因此不必像透过型那样限制测量部位。
当使用红外线或红光测量脉搏波时,受到室外阳光中包含的红外线的影响,不能进行稳定的脉搏波测量。因此,建议仅将其用于室内或半室内应用。
在运动腕表等户外用途,血液中的血红蛋白的吸收率高,由于绿色光源较少受环境光的影响,我们将绿色LED作为照射光使用。
通常,通过观察以下两点可以测量动脉血氧饱和度(SpO2)。通过脉搏传感器获得的波形的变动周期,观察心率(脉率);通过使用红外线和红光两个波长,来观察脉动(变化量)。
此外,作为脉搏传感器的应用,期望通过高速采样和高精度测量来获取诸如HRV分析(压力水平)、血管年龄等各种生命体征。
根据要测量的压力值,压力传感器具有如下所示的各种材料和方法的传感器。
在这些压力传感器中,检测大气压力(用于气压检测)的传感器通常被称为气压传感器。
气压传感器的典型示例是使用硅(Si)半导体的压阻式。罗姆提供的气压传感器也是压阻式气压传感器。
压阻式气压传感器使用Si单晶板作为隔膜(压力接收元件),通过在其表面上扩散杂质形成电阻桥电路,将施加压力时产生的变形作为电阻值变化,来计算压力(气压)。
电阻率(电导率)因施加在该电阻上的压力而变化的现象称为压阻效应。罗姆的气压传感器IC将使用压阻式压力接收元件(隔膜结构和压阻集成在一起※MEMS),以及温度校正处理、控制电路等的集成电路(※ASIC)集成在一个封装里,可以轻松获得高精度的气压信息。
※ MEMS:Micro Electro Mechanical System(微机电系统)
在一个电路板上集成机械构成部件、传感器、执行机构(驱动部件)等的装置。
※ ASIC:Application Specific Integrated Circuit(专用集成电路)
它是一种集成电路,将多个电路功能组合成一个特定应用。
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