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實(shí)施傳感器模塊

2512826 2022-11-28 | pdf | 332.79KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 有望為消費(fèi)者和企業(yè)啟用許多新的應(yīng)用程序和服務(wù)。雖然作為消費(fèi)者，我們正慢慢開(kāi)始看到物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入我們的家庭，但許多專(zhuān)家認(rèn)為，受益最大的行業(yè)是制造業(yè)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 一詞在這些行業(yè)已變得流行起來(lái)。與任何基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用程序一樣，它通常需要大量遠(yuǎn)程傳感器和執(zhí)行器來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。IIoT 將以前所未有的規(guī)模產(chǎn)生制造和流程操作的數(shù)據(jù)可見(jiàn)性。此外，它將展示用于制造的設(shè)備的效率和性能，其中實(shí)施預(yù)測(cè)性維護(hù)制度是完美的搭配。雖然用于此類(lèi)應(yīng)用的傳感器可能簡(jiǎn)單、小巧，無(wú)源和/或半導(dǎo)體元件，它們需要運(yùn)行的工業(yè)環(huán)境會(huì)受到極端溫度、振動(dòng)和濕度的影響。由于需要快速部署可在這些條件下運(yùn)行的傳感器和邊緣節(jié)點(diǎn)設(shè)備，許多物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)人員采用基于模塊的方法將傳感器集成到他們的設(shè)計(jì)中。?物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 有望為消費(fèi)者和企業(yè)啟用許多新的應(yīng)用程序和服務(wù)。雖然作為消費(fèi)者，我們正慢慢開(kāi)始看到物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入我們的家庭，但許多專(zhuān)家認(rèn)為，受益最大的行業(yè)是制造業(yè)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 一詞在這些行業(yè)已變得流行起來(lái)。與任何基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用程序一樣，它通常需要大量遠(yuǎn)程傳感器和執(zhí)行器來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。IIoT 將以前所未有的規(guī)模產(chǎn)生制造和流程操作的數(shù)據(jù)可見(jiàn)性。此外，它將展示用于制造的設(shè)備的效率和性能，其中實(shí)施預(yù)測(cè)性維護(hù)制度是完美的搭配。雖然用于此類(lèi)應(yīng)用的傳感器可能簡(jiǎn)單、小巧，無(wú)源和/或半導(dǎo)體元件，它們需要運(yùn)行的工業(yè)環(huán)境會(huì)受到極端溫度、振動(dòng)和濕度的影響。由于需要快速部署可在這些條件下運(yùn)行的傳感器和邊緣節(jié)點(diǎn)設(shè)備，許多物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)人員采用基于模塊的方法將傳感器集成到他們的設(shè)計(jì)中。?考慮到與使用離散方法相關(guān)的挑戰(zhàn)，使用模塊有幾個(gè)原因。例如，測(cè)量溫度可以通過(guò)負(fù)溫度系數(shù) (NTC) 熱敏電阻與電阻串聯(lián)以產(chǎn)生隨環(huán)境溫度變化的結(jié)電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。然后可以通過(guò)主機(jī)微控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 讀取產(chǎn)生的結(jié)電壓，以及用于計(jì)算溫度的公式。然而，NTC 熱敏電阻的溫度/電阻特性不是線(xiàn)性的，需要在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最佳擬合線(xiàn)性化。還有需要應(yīng)用的溫度補(bǔ)償和漂移特性問(wèn)題。主機(jī)微控制器執(zhí)行的這種額外處理需要更多的 MCU 資源，并要求每個(gè)末端傳感器設(shè)備在制造過(guò)程中進(jìn)行校準(zhǔn)。另一個(gè)主要考慮因素是用于封裝 NTC 電阻器的封裝，以確保必要的組件免受環(huán)境因素的影響。考慮到與使用離散方法相關(guān)的挑戰(zhàn)，使用模塊有幾個(gè)原因。例如，測(cè)量溫度可以通過(guò)負(fù)溫度系數(shù) (NTC) 熱敏電阻與電阻串聯(lián)以產(chǎn)生隨環(huán)境溫度變化的結(jié)電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。然后可以通過(guò)主機(jī)微控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 讀取產(chǎn)生的結(jié)電壓，以及用于計(jì)算溫度的公式。然而，NTC 熱敏電阻的溫度/電阻特性不是線(xiàn)性的，需要在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最佳擬合線(xiàn)性化。還有需要應(yīng)用的溫度補(bǔ)償和漂移特性問(wèn)題。主機(jī)微控制器執(zhí)行的這種額外處理需要更多的 MCU 資源，并要求每個(gè)末端傳感器設(shè)備在制造過(guò)程中進(jìn)行校準(zhǔn)。另一個(gè)主要考慮因素是用于封裝 NTC 電阻器的封裝，以確保必要的組件免受環(huán)境因素的影響。圖 1：SHT35 溫度和濕度傳感器。圖 1：SHT35 溫度和濕度傳感器。與之相反的是溫度模塊，例如Sensirion的與之相反的是溫度模塊，例如Sensirion的SHT35SHT35數(shù)字溫度和濕度傳感器（圖 1）。這種表面貼裝低功耗設(shè)備的尺寸僅為 2.5 x 2.5 x 0.9 mm，工作電源電壓介于 2.4 和 5.5 V _DC之間，測(cè)量期間僅消耗 800 μA，睡眠期間低至 0.2 μA。這個(gè)微型封裝內(nèi)裝有一個(gè)用于測(cè)量濕度的電容傳感器和一個(gè)用于測(cè)量溫度的帶隙傳感器。該傳感器可測(cè)量 -40 至 +125°C 和 0 至 +100% 的相對(duì)濕度。傳感器元件提供完全校準(zhǔn)的數(shù)字輸出，連接到信號(hào)處理電路和 14 位 ADC，溫度精度為 +/- 0.3°C，相對(duì)濕度為 +/- 2%。數(shù)字溫度和濕度傳感器（圖 1）。這種表面貼裝低功耗設(shè)備的尺寸僅為 2.5 x 2.5 x 0.9 mm，工作電源電壓介于 2.4 和 5.5 V DC