物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)怎樣選擇合適的傳感器

隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）邊緣計(jì)算側(cè)能力和網(wǎng)絡(luò)連接能力的提升，終端產(chǎn)品越來越可以自主進(jìn)行一些決策性工作。與此同時(shí)，對于物聯(lián)網(wǎng)中另外一個(gè)重要的組成部分——傳感器，也有了更多的要求。

傳感器可以提供準(zhǔn)確有效的現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)，是物聯(lián)網(wǎng)操作的基礎(chǔ)元件，如果把物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)比喻成人的話，處理器相當(dāng)于大腦，網(wǎng)絡(luò)通信相當(dāng)于神經(jīng)，傳感器則相當(dāng)于人的眼睛、耳朵、鼻子以及皮膚等，通過感知獲得對大自然的認(rèn)識。

利用好物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以加速對客觀世界的改造，比如垃圾收集車，大多數(shù)卡車都有每周清空垃圾箱的固定路線和時(shí)間表，而無論它們是否已滿。如果將超聲波傳感器結(jié)合到垃圾箱的設(shè)計(jì)中，它可以為廢品回收公司提供垃圾量的數(shù)據(jù)，從而相應(yīng)地優(yōu)化垃圾收集路線。

類似地，在工業(yè)環(huán)境中，不同傳感器使用和組合可顯著改善其響應(yīng)性和靈活性，以及增加總體正常運(yùn)行時(shí)間。在工廠中，傳感器可以監(jiān)控振動和溫度，從而判斷電機(jī)的健康狀況，并進(jìn)行預(yù)測性維護(hù)。

傳感器類型

根據(jù)具體應(yīng)用不同，場景不同，需要選擇合適的傳感器，如下列出了主流的傳感器類型，你看看都認(rèn)識嗎？

物理位置和運(yùn)動傳感器。這些傳感器非常適用于接近感應(yīng)，線性和角度感應(yīng)以及用于檢測運(yùn)動和方向的加速度計(jì)（例如，在移動電話中）。位置傳感器還可用于電機(jī)控制和機(jī)器人應(yīng)用。

光傳感器。這些類型的傳感器可以集成到廣泛的應(yīng)用中，從簡單地知道何時(shí)在建筑物或車輛中打開和關(guān)閉燈，到用于工廠自動化的復(fù)雜機(jī)器視覺系統(tǒng)。

流體和氣體傳感器。對于工業(yè)過程控制環(huán)境，流體和氣體傳感器測量諸如水平面，壓力和流量的參數(shù)，并檢測潛在的故障狀況。

溫度傳感器。除了家庭，汽車和樓宇自動化環(huán)境中的加熱和通風(fēng)系統(tǒng)外，溫度傳感器還可用于各種行業(yè)的過程監(jiān)控和控制。

力、沖擊和振動傳感器。這些傳感器為工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)提供了寶貴的數(shù)據(jù)，應(yīng)用于汽車，運(yùn)輸和航空航天應(yīng)用等。

超聲波傳感器。這些傳感器通常用于距離測量，特別是機(jī)器人。

電氣或電流傳感器。電流傳感器可以優(yōu)化電源單元的效率或電機(jī)控制系統(tǒng)的性能，同時(shí)它們還可以檢測電機(jī)和驅(qū)動系統(tǒng)中的問題。

磁傳感器。它們非常適合在汽車行業(yè)的惡劣環(huán)境中提供位置和轉(zhuǎn)速信息。

傳感器指標(biāo)

在設(shè)計(jì)“智能”系統(tǒng)時(shí)，選擇合適的傳感器至關(guān)重要，每類參數(shù)對于不同的傳感器和不同的應(yīng)用場合，需要具體考量。

靈敏度（Sensitivity）。定義為輸出特性曲線的斜率，或者更一般地，定義為產(chǎn)生可檢測的輸出變化物理參數(shù)的最小輸入值。

靈敏度誤差（Sensitivity error）。偏離特征曲線的斜率。

范圍（Range）?？蓽y量的參數(shù)的最大值和最小值。

動態(tài)范圍（Dynamic range）。信號最大值和最小值的比值。

準(zhǔn)確度（Precision）。測量再現(xiàn)性程度。

分辨率（Resolution）。傳感器可感受到的被測量的最小變化的能力。。

正確率（Accuracy）。在真值附近正負(fù)三倍標(biāo)準(zhǔn)差的值與量程之比，是指測量值與真值的最大差異。

偏移（Offset）。在應(yīng)該為零時(shí)存在的輸出，或者在某些特定條件下實(shí)際輸出值與指定輸出值之間的差值。

線性度（Linearity）。傳感器的實(shí)際測量曲線偏離理想曲線的程度。

滯后（Hysteresis）。衡量換能器能夠跟隨輸入?yún)?shù)變化的程度，而不管進(jìn)行變化的方向如何。

響應(yīng)時(shí)間（Response time）。傳感器輸出在正確新值的公差帶內(nèi)從其先前狀態(tài)變?yōu)樽罱K穩(wěn)定值所需的時(shí)間。

動態(tài)線性（Dynamic linearity）。衡量傳感器跟隨輸入?yún)?shù)快速變化的能力。

其他需要注意的

傳感器的接口也需要注意，因?yàn)橥ǔＧ闆r下，傳感器要直接和微控制器或處理器相連。用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的接口傳感器相對簡單，實(shí)際上只有三種類型的輸出：模擬，調(diào)制或數(shù)字。調(diào)制輸出使用諸如脈沖寬度調(diào)制（PWM）之類的技術(shù)，數(shù)字輸出則利用SPI或I2C等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口。

此外，功耗高低也是傳感器的重要指標(biāo)之一，因?yàn)橛行㊣oT場合需要一顆電池終身供電或者利用能源收集等方式。