實施傳感器模塊

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資料介紹

物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 有望為消費者和企業(yè)啟用許多新的應(yīng)用程序和服務(wù)。雖然作為消費者，我們正慢慢開始看到物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入我們的家庭，但許多專家認(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。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)行器來實現(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)可見性。此外，它將展示用于制造的設(shè)備的效率和性能，其中實施預(yù)測性維護(hù)制度是完美的搭配。雖然用于此類應(yīng)用的傳感器可能簡單、小巧，無源和/或半導(dǎo)體元件，它們需要運(yùn)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(yùn)行的傳感器和邊緣節(jié)點設(shè)備，許多物聯(lián)網(wǎng)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(shè)計中。?物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 有望為消費者和企業(yè)啟用許多新的應(yīng)用程序和服務(wù)。雖然作為消費者，我們正慢慢開始看到物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入我們的家庭，但許多專家認(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。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)行器來實現(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)可見性。此外，它將展示用于制造的設(shè)備的效率和性能，其中實施預(yù)測性維護(hù)制度是完美的搭配。雖然用于此類應(yīng)用的傳感器可能簡單、小巧，無源和/或半導(dǎo)體元件，它們需要運(yùn)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(yùn)行的傳感器和邊緣節(jié)點設(shè)備，許多物聯(lián)網(wǎng)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(shè)計中。?考慮到與使用離散方法相關(guān)的挑戰(zhàn)，使用模塊有幾個原因。例如，測量溫度可以通過負(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)電壓來實現(xiàn)。然后可以通過主機(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(nèi)實現(xiàn)最佳擬合線性化。還有需要應(yīng)用的溫度補(bǔ)償和漂移特性問題。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，并要求每個末端傳感器設(shè)備在制造過程中進(jìn)行校準(zhǔn)。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(guān)的挑戰(zhàn)，使用模塊有幾個原因。例如，測量溫度可以通過負(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)電壓來實現(xiàn)。然后可以通過主機(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(nèi)實現(xiàn)最佳擬合線性化。還有需要應(yīng)用的溫度補(bǔ)償和漂移特性問題。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，并要求每個末端傳感器設(shè)備在制造過程中進(jìn)行校準(zhǔn)。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(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，測量期間僅消耗 800 μA，睡眠期間低至 0.2 μA。這個微型封裝內(nèi)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(zhǔn)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(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