I grund och botten är en sensor en inmatningsenhet som tar emot och svarar på en signal eller stimulans. Sensorer ger oss data för nästan alla aspekter av våra dagliga liv och en väsentlig del i IoT för att skapa en smartare vardag. Innovation och framsteg inom nanoteknik leder till stora framsteg inom MEMS/NEMS – (Micro och Nano Electro Mechanical Systems) baserade sensorer där kisel ersätts med grafen, CNT och andra allotroper av kol.
De senaste, inklusive de som används i IoTs och wearables, kommer snart att revolutionera elektronikindustrin, integreras med många avkänningselement och avläsningskretsar i ett enda kiselchip, vilket ger hög noggrannhet, användarvänlighet, tillgänglighet och flexibilitet och flera funktioner. Sensorerna är också integrerade i olika tillbehör som tyg, handledsband, glasögon, hörlurar och smartphones. Det här gör att sensortillämpningarna är nästan oändliga. Enligt branschrapporter blir sensorer en av de största och snabbast växande marknaderna, jämförbara med datorer och kommunikationsenheter. 5G, IoT och wearbles är starka drivkrafter för denna utveckling.
Intelligenta sensorer använder standardbussar eller trådlösa nätverksgränssnitt för att kommunicera med varandra eller med mikrokontroller (MCU). Nätverksgränssnittet gör dataöverföringen lättare samtidigt som systemet utökas. En intelligent sensor kan bestå av en kedja av analoga och digitala block, som var och en ger en specifik funktion. Databehandling och analog-till-digital konvertering (ADC) -funktioner bidrar till att förbättra sensorens tillförlitlighet och mätnoggrannhet. För IoT-krävs De senaste sensorerna är anslutna till ett datanät för övervakning och kontroll. Med hjälp av sensorer och internet har IoT-system omfattande tillämpningar inom industrin med sin unika flexibilitet för att ge ökad datainsamling, automatisering och drift.
Vad finns för olika type av sensorer?
Vad gör att drönare inte störtar?
Jo, det är tröghetssenorerna och platsbaserad avkänning görs huvudsakligen med hjälp av GPS-trackers med MEMS-baserade tröghetsmätningsenheter (IMU, VRU, AHRS och GNSS / INS). Dessa kan kombineras ibland med andra sensorer som accelerometrar, gyroskop, magnetometrar och tryckgivare.
Accelerometrar används även för att avkänna antingen statiska eller dynamiska krafter, inklusive gravitation eller vibrationer och rörelse. Det är den vanligaste sensorn för att mäta våra rörelser. Tröghetsaccelerometrar består av ett massfjädersystem, som ligger i vakuum. Att utöva acceleration på accelerometern resulterar i en förskjutning av massan i fjädersystemet. Accelerometern innehåller kapacitiva plattor, varav vissa är fixerade och andra rör sig internt, och som accelerationskrafter verkar dessa plattor rör sig i förhållande till varandra, varför kapacitansen mellan dem ändras, vilket resulterar i accelerationsbestämning. Piezoelektriska material används ibland också. Små kristallstrukturer utför elektrisk laddning när de placeras under acceleration. Applikationer inom ett brett område för att mäta rörelser från luftfart till idrott.
Tröghetsgyroskop som finns som Ringlasergyroskop (RLG) och Fiber Optic Gyros (FOG) är beroende av ljus för att skickas genom en uppsättning speglar eller en glasfiberkabel i motsatt riktning. En rotation av gyroskopet resulterar i ljus i en riktning för att nå den andra sidan av uppsättningen av speglar / glasfiberkabel tidigare än ljus som skickas bort i motsatt riktning. Gyroscopes är en enklare variant som övervakar aktivitet genom att mäta kroppsrotation och vinkelhastighet runt en eller flera axlar. Gyroskop sensorer används inom navigering och platspositionering och för att bestämma rotationen av olika delar av kroppen. Gyroskop används mest i kombination med accelerometrar.
Magnetometrar (mäta styrkan och riktningen för magnetfält) kan användas för att upptäcka olika mänskliga arm- och kroppsrörelser. För att mäta och bestämma position kombineras gyroskopet, accelerometern och magnetometern är det en fördel att kombinera sensorerna i samma enhe för ett mer tillförlitigt resultat. Höjd över havet mäts med en barometrisk sensorn som har två utgångar: tryckvärdet och temperaturen, som vid kombinationen omvandlas till höjdvärde.
Hur kommer det sig att obemannade bilar inte krockar?
Det finns många system för att känna av hur olika objekt förhåller sig tilll varandra såsom en ultraljudsbaserad sensor, radiofrekvensavkänning, magnetfält, radar, sonar, GPS och Radio Frequency Identification (RFID). Det är en sensor som kan detektera närvaron av närliggande föremål utan fysisk kontakt. Det maximala avståndet som denna sensor kan upptäcka är definierad ”nominellt område”. Vissa sensorer har justeringar av det nominella intervallet eller medel för att rapportera ett uppgraderat detekteringsavstånd.
Ljus och ljud sensorer
Optiska sensorer mäter den fysiska mängden ljus, fotoner i hela spektrat och omvandlar det till en elektrisk signal. Fotodetektor använder ljuskänsliga halvledarmaterial som fotoceller, fotodioder eller fototransistorer för att fungera som fotodetektor. Fiberoptik har ingen ström, så det är immun mot elektromagnetisk störning och även i skadat tillstånd, ingen gnistning eller chockfel händer. Den uppskattar temperaturen på ett objekt genom att avkänna ljusets ljus och objekten utstråla ljuset enligt deras temperatur och producera samma färger vid samma temperatur. Akustiska sensorer bygger på piezoelektriska trycksensorer för att detektera tryckförändringar på grund av ljudvibrationer. De mäter ljudet med mikrofoner eller andra typer av filter.
Hur mår jag?
Kroppstemperaturen mäts med med infraröd termopil, termistorer, eller via optiska medel. Termistor motstånd varierar beroende på temperaturen. Blodtrycket (BP) mäts med en tryckänslig transistor. Den mäter blodtrycket mot blodkärlens inre väggar på grund av blodcirkulationen. Koncentrationen av oxyhemoglobin i blodet kan mätas en optisk mätning. Genom att lysa igenom ett evkänningsställe kan man läsa av hur ljset absorberas och då från det kvarvarande ljusests våglängds få fram oxi- och deoxihemoglobin. Blodsocker eller glukos kan mätas med elektrokemiska sensorer, enzymbaserad amperometrisk glukosensor. Här används en liten ström mellan två elektroder för att flytta natriumjoner mot sensningselektroderna. När natriumjonerna flyter över huden induceras ett flöde av interstitiell hudvätska, varvid glukosen transporteras in i detekteringsområdet. UV-spektret är känt för att vara skadligt för människans hud, vilket orsakar problem från rynkor mot hudcancer. Mätning av UV-exponering kan utföras med specifika ljussensorer som är känslig för en specifik spektral region, dvs ultraviolett, infraröd etc. Dessa sensorer är baserade på principerna för fotokonduktivitet, varigenom de mäter förändringar i ljusintensitet i förhållande till att tända utsläpp eller till och med förändringar av ljusstrålar i förhållande till någon annan interaktion .
Elektriska sensorer undersöka ändringen elektriska eller magnetiska signaler.
kan användas för att upptäcka elektromagnetism – elektriska fält och ljus i levande vävnad. EDA Elektrodermal aktivitet kan mätas med två elektroder som placerade bredvid varandra på hudytan med en svag elektrisk ström applicerad mellan dem. EDA-sensorn fångar den elektriska förändringen på nervsystemet. Ändringarna uppstår när huden mottar specifika signaler från hjärnan som kan bero på känslomässig aktivering, kognitiv arbetsbelastning eller fysisk ansträngning.
En tryckgivare mäter tryck, typiskt av gaser eller vätskor. Tryck är ett uttryck för den kraft som krävs för att stoppa en vätska från att expandera. Trycksensorer är baserade på mekanismer som innefattar piezoelektriska, piezoresistiva och kapacitans. Piezoelektriska sensorn är baserad på elektriska laddningar förändras under tryck. En piezoresistiv trycksensor är baserat på att motståndet förändras under tryck. Kapacitiva trycksensorer är baserade på kondensatorer och tjockleken på dielektriska. Vid tryck förändras tjockleken och även kapacitansen.
Nanosensorer använder extremt små strukturer som oscillerar som svar på någon mekanisk stimulans. Strukturen suspenderas fritt som ett trummembran på ett element och svarar på tryck i den omgivande atmosfären. Förändringen bestäms genom den piezoelektriska egenskapen hos nanomaterialet. Denna piezoelektriska egenskap orsakar den elektriska resistansvariationen under belastning. Ökningen i tryck förorsakar en minskning av motståndet, som i sin tur ökar strömmen.
Ytterligare spännande framsteg är nanotekniska sensorer som kan möjliggöra smartare textilier. Elektriskt ledande nanokompositbeläggningar skapas på fibrer med elektroforetisk avsättning (EPD) av polyetyleniminfunktionaliserade kolnanorör. Filmerna fungerar som ett färgämne som lägger till elektromagnetisk funktionalitet. Den tunna och flexibla kolnanotube-baserade tryckgivaren kan mäta tryck på ett stort område. När materialet pressas, mäts stora elektriska förändringar i tyget lätt. Applikations område är i ”smarta kläder” där sensorerna finns i skosulorna eller sys i kläder för att upptäcka mänsklig rörelse. Nanokompositbeläggning kan beläggas på naturliga och syntetiska fibrer, inklusive Kevlar, ull, nylon, Spandex och polyester
Vad händer i vår omgivning? Temperatur,Miljö, Väder, Fukt, Föroreningar
Det finns fyra typer sensorer för att mäta temperatur eller egentligen reflektionen av den fysiska materiens rotations-, vibrationella och translationella rörelse som utgör själva temperaturen. NTC termistor; (RTD) motståndstermometer; termoelement; och halvledarbaserade sensorer. Den vanligaste typen av temperaturgivare är termoelement, som bygger på att spänningen förändras vid förändrad temperatur.
En miljögivare är en apparat som mäter eller upptäcker ett verkligt tillstånd som fukt, gas eller för att detektera och övervaka närvaron av luftföroreningar i omgivningen. Luftfuktighetsavkänning kan utföras med luminescerande system med fluorescerande färgämnen, fuktabsorberande fiberbeläggningspolyimider och reflekterande, tunna filmbelagda tenndioxid- och titandioxidfibrer. Sensorer fokuserar på fem parametrar: partikelformigt material, ozon, kolmonoxid, svaveldioxid och kväveoxid.
En kemisk/gas sensor är en anordning som omvandlar kemisk information, allt från koncentrationen av en specifik provkomponent till total kompositionanalys, till en analytiskt användbar signal. Gas sensorer är baseras på avkänningsmekanismer, såsom resistiv mekanism, piezoelektriska anordningar. Sensorna kan vara baserad på elektrokemiska processer där gasmolekylerna reagerar och skapar elektrisk strömflöde på grund av två avkänningselektroder separerade av en elektrolyt. Kolorimetriska gasgivare producerar visuella signaler.