實施傳感器模塊

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

資料介紹

物聯(lián)網 (IoT) 有望為消費者和企業(yè)啟用許多新的應用程序和服務。雖然作為消費者，我們正慢慢開始看到物聯(lián)網進入我們的家庭，但許多專家認為，受益最大的行業(yè)是制造業(yè)，工業(yè)物聯(lián)網 (IIoT) 一詞在這些行業(yè)已變得流行起來。與任何基于物聯(lián)網的應用程序一樣，它通常需要大量遠程傳感器和執(zhí)行器來實現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網。IIoT 將以前所未有的規(guī)模產生制造和流程操作的數(shù)據(jù)可見性。此外，它將展示用于制造的設備的效率和性能，其中實施預測性維護制度是完美的搭配。雖然用于此類應用的傳感器可能簡單、小巧，無源和/或半導體元件，它們需要運行的工業(yè)環(huán)境會受到極端溫度、振動和濕度的影響。由于需要快速部署可在這些條件下運行的傳感器和邊緣節(jié)點設備，許多物聯(lián)網開發(fā)人員采用基于模塊的方法將傳感器集成到他們的設計中。?物聯(lián)網 (IoT) 有望為消費者和企業(yè)啟用許多新的應用程序和服務。雖然作為消費者，我們正慢慢開始看到物聯(lián)網進入我們的家庭，但許多專家認為，受益最大的行業(yè)是制造業(yè)，工業(yè)物聯(lián)網 (IIoT) 一詞在這些行業(yè)已變得流行起來。與任何基于物聯(lián)網的應用程序一樣，它通常需要大量遠程傳感器和執(zhí)行器來實現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網。IIoT 將以前所未有的規(guī)模產生制造和流程操作的數(shù)據(jù)可見性。此外，它將展示用于制造的設備的效率和性能，其中實施預測性維護制度是完美的搭配。雖然用于此類應用的傳感器可能簡單、小巧，無源和/或半導體元件，它們需要運行的工業(yè)環(huán)境會受到極端溫度、振動和濕度的影響。由于需要快速部署可在這些條件下運行的傳感器和邊緣節(jié)點設備，許多物聯(lián)網開發(fā)人員采用基于模塊的方法將傳感器集成到他們的設計中。?考慮到與使用離散方法相關的挑戰(zhàn)，使用模塊有幾個原因。例如，測量溫度可以通過負溫度系數(shù) (NTC) 熱敏電阻與電阻串聯(lián)以產生隨環(huán)境溫度變化的結電壓來實現(xiàn)。然后可以通過主機微控制器的模數(shù)轉換器 (ADC) 讀取產生的結電壓，以及用于計算溫度的公式。然而，NTC 熱敏電阻的溫度/電阻特性不是線性的，需要在整個工作溫度范圍內實現(xiàn)最佳擬合線性化。還有需要應用的溫度補償和漂移特性問題。主機微控制器執(zhí)行的這種額外處理需要更多的 MCU 資源，并要求每個末端傳感器設備在制造過程中進行校準。另一個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的挑戰(zhàn)，使用模塊有幾個原因。例如，測量溫度可以通過負溫度系數(shù) (NTC) 熱敏電阻與電阻串聯(lián)以產生隨環(huán)境溫度變化的結電壓來實現(xiàn)。然后可以通過主機微控制器的模數(shù)轉換器 (ADC) 讀取產生的結電壓，以及用于計算溫度的公式。然而，NTC 熱敏電阻的溫度/電阻特性不是線性的，需要在整個工作溫度范圍內實現(xiàn)最佳擬合線性化。還有需要應用的溫度補償和漂移特性問題。主機微控制器執(zhí)行的這種額外處理需要更多的 MCU 資源，并要求每個末端傳感器設備在制造過程中進行校準。另一個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，測量期間僅消耗 800 μA，睡眠期間低至 0.2 μA。這個微型封裝內裝有一個用于測量濕度的電容傳感器和一個用于測量溫度的帶隙傳感器。該傳感器可測量 -40 至 +125°C 和 0 至 +100% 的相對濕度。傳感器元件提供完全校準的數(shù)字輸出，連接到信號處理電路和 14 位 ADC，溫度精度為 +/- 0.3°C，相對濕度為 +/- 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