Прогресс в возможностях электронных датчиков привел к постоянному совершенствованию функций, управления и сложности бесчисленных продуктов и систем — от автомобилей и авиационных платформ до систем ОВК и оборудования для управления промышленными процессами. Развитие так называемых «умных» датчиков означает еще более глубокую интеграцию сенсорных технологий в нашу повседневную жизнь.

Что такое умные датчики? 

Начнем с обычных датчиков. Простой электронный датчик — это устройство, которое обнаруживает физический параметр и преобразует его в электрический сигнал. К таким параметрам могут относиться температура, давление, влажность, близость, ускорение и другие. Затем электрический сигнал может быть преобразован внешней схемой в цифровое или аналоговое значение для анализа или действия, либо для срабатывания сигнализации при достижении или превышении параметра. Однако базовый датчик формирует сигнал, но не реакцию. 

«Умный» датчик, как следует из названия, представляет собой датчик, сопряженный со встроенным процессором. Он получает данные о параметре из контролируемой среды и передает их своему микропроцессору. Процессор анализирует данные и на основе заранее заданных алгоритмов управляет внешними функциями для воздействия на отслеживаемый параметр.  

Умный датчик в сочетании с современными средствами связи (Bluetooth, Wi-Fi и т. д.) способен обнаруживать, измерять, анализировать и подключаться к внешним системам, таким как двигатели или исполнительные механизмы, чтобы действовать на основе информации, полученной из окружающей среды. Коротко говоря, умный датчик запускает заранее заданное действие при обнаружении соответствующего входного сигнала.

Как работают умные датчики?

В основе умного датчика лежит чувствительный элемент для контролируемой физической величины. Например, в датчике температуры напряжение на выводах диода изменяется под воздействием температуры. Простой датчик давления использует гибкую мембрану, имитирующую переменный конденсатор, для измерения изменений. А датчик приближения измеряет изменение отраженного сигнала электромагнитного поля или луча от контролируемой зоны. В каждом случае физическое изменение порождает электрический сигнал, который можно считать как заданный параметр.  

Как уже отмечалось, умный датчик также использует встроенный процессор для анализа этого сигнала в реальном времени и выполнения заранее заданных шагов по его изменению или управлению им, передавая эту информацию внешним системам управления посредством схемы беспроводной связи. Можно было бы собрать дискретное решение, используя отдельные компоненты датчика, процессора и связи. Однако кремниевые датчики объединяют функции сенсора, обработки и связи на одном чипе, а также обеспечивают преимущества низкого энергопотребления и миниатюризации.

Многие умные датчики также оснащены функциями самокалибровки и самодиагностики, что позволяет им обнаруживать и сообщать о неисправностях или отклонениях от нормы, которые могут привести к простою или внеплановому обслуживанию. Продвинутые умные датчики могут также включать схемы для обнаружения и компенсации пограничных измерений или обеспечения преобразования данных. 

Области применения умных датчиков

Умные датчики выпускаются в самых разных корпусах, форм-факторах и с различными возможностями для измерения множества физических величин и реагирования на них. Они способны обнаруживать температуру, движение, уровень, давление, влажность, массу, свет, звук, деформацию, ветер, дым, присутствие людей, радиацию, магнетизм, химические вещества и наличие определенных газов. Это делает их полезными и адаптируемыми для широкого спектра применений, включая, среди прочего:

• • • Мониторинг пациентов в здравоохранении
    • Мониторинг оборудования на производстве
    • Оптимизация ОВК в офисах
    • Обнаружение несанкционированного доступа в домах или на предприятиях
    • Автомобили с ассистивным или автономным управлением на дорогах
    • Управление качеством воды в муниципалитетах
    • Мониторинг и управление дорожным движением в городах

В наших домах, например, умные датчики могут отслеживать изменения температуры, проникновение влаги или неожиданное движение в комнате или у входа, а также взаимодействовать с другими умными устройствами для автоматизации задач, отправки уведомлений или даже обеспечения видео- и аудионаблюдения либо вмешательства. 

Наши хорошие друзья с сайта CircuitBread.com опубликовали более 245 видеоуроков на темы, включающие приложения для датчиков и систем управления. Ознакомиться с их контентом можно на сайте www.circuitbread.com.  

Особенности проектирования умных датчиков

А теперь немного технической части, но мы будем предельно кратки. Прежде чем искать умный датчик для своих нужд, вам или вашей команде может понадобиться определить:

• • • Физическую величину, которую нужно измерить
    • Требуемый диапазон измерения
    • Разрешение или чувствительность
    • Аналоговый или цифровой способ измерения
    • Рабочую температуру
    • Требования к экранированию или прочности
    • Требования к питанию/источник питания
    • Бюджет

Итоги

Умные датчики представляют собой надежные, высокоточные, работающие в реальном времени, прочные и экономически эффективные решения для многих приложений, требующих мониторинга и управления средой, функцией или процессом. Как авторизованный дистрибьютор компонентов, Onlinecomponents.com располагает полной информацией о сенсорной продукции от 141 различного производителя. 

Технологии умных датчиков стремительно развиваются, повышая безопасность, эффективность и совершенствуя производственные процессы по всему миру. Исследуя увлекательные возможности применения умных датчиков, мы будем рады вашим не менее умным вопросам.