实施传感器模块

2512826 2022-11-28 | pdf | 332.79KB | 次下载 | 免费

资料介绍

物联网 (IoT) 有望为消费者和企业启用许多新的应用程序和服务。虽然作为消费者，我们正慢慢开始看到物联网进入我们的家庭，但许多专家认为，受益最大的行业是制造业，工业物联网 (IIoT) 一词在这些行业已变得流行起来。与任何基于物联网的应用程序一样，它通常需要大量远程传感器和执行器来实现工业物联网。IIoT 将以前所未有的规模产生制造和流程操作的数据可见性。此外，它将展示用于制造的设备的效率和性能，其中实施预测性维护制度是完美的搭配。虽然用于此类应用的传感器可能简单、小巧，无源和/或半导体元件，它们需要运行的工业环境会受到极端温度、振动和湿度的影响。由于需要快速部署可在这些条件下运行的传感器和边缘节点设备，许多物联网开发人员采用基于模块的方法将传感器集成到他们的设计中。物联网 (IoT) 有望为消费者和企业启用许多新的应用程序和服务。虽然作为消费者，我们正慢慢开始看到物联网进入我们的家庭，但许多专家认为，受益最大的行业是制造业，工业物联网 (IIoT) 一词在这些行业已变得流行起来。与任何基于物联网的应用程序一样，它通常需要大量远程传感器和执行器来实现工业物联网。IIoT 将以前所未有的规模产生制造和流程操作的数据可见性。此外，它将展示用于制造的设备的效率和性能，其中实施预测性维护制度是完美的搭配。虽然用于此类应用的传感器可能简单、小巧，无源和/或半导体元件，它们需要运行的工业环境会受到极端温度、振动和湿度的影响。由于需要快速部署可在这些条件下运行的传感器和边缘节点设备，许多物联网开发人员采用基于模块的方法将传感器集成到他们的设计中。考虑到与使用离散方法相关的挑战，使用模块有几个原因。例如，测量温度可以通过负温度系数 (NTC) 热敏电阻与电阻串联以产生随环境温度变化的结电压来实现。然后可以通过主机微控制器的模数转换器 (ADC) 读取产生的结电压，以及用于计算温度的公式。然而，NTC 热敏电阻的温度/电阻特性不是线性的，需要在整个工作温度范围内实现最佳拟合线性化。还有需要应用的温度补偿和漂移特性问题。主机微控制器执行的这种额外处理需要更多的 MCU 资源，并要求每个末端传感器设备在制造过程中进行校准。另一个主要考虑因素是用于封装 NTC 电阻器的封装，以确保必要的组件免受环境因素的影响。考虑到与使用离散方法相关的挑战，使用模块有几个原因。例如，测量温度可以通过负温度系数 (NTC) 热敏电阻与电阻串联以产生随环境温度变化的结电压来实现。然后可以通过主机微控制器的模数转换器 (ADC) 读取产生的结电压，以及用于计算温度的公式。然而，NTC 热敏电阻的温度/电阻特性不是线性的，需要在整个工作温度范围内实现最佳拟合线性化。还有需要应用的温度补偿和漂移特性问题。主机微控制器执行的这种额外处理需要更多的 MCU 资源，并要求每个末端传感器设备在制造过程中进行校准。另一个主要考虑因素是用于封装 NTC 电阻器的封装，以确保必要的组件免受环境因素的影响。图 1：SHT35 温度和湿度传感器。图 1：SHT35 温度和湿度传感器。与之相反的是温度模块，例如Sensirion的与之相反的是温度模块，例如Sensirion的SHT35SHT35数字温度和湿度传感器（图 1）。这种表面贴装低功耗设备的尺寸仅为 2.5 x 2.5 x 0.9 mm，工作电源电压介于 2.4 和 5.5 V _DC之间，测量期间仅消耗 800 µA，睡眠期间低至 0.2 µA。这个微型封装内装有一个用于测量湿度的电容传感器和一个用于测量温度的带隙传感器。该传感器可测量 -40 至 +125°C 和 0 至 +100% 的相对湿度。传感器元件提供完全校准的数字输出，连接到信号处理电路和 14 位 ADC，温度精度为 +/- 0.3°C，相对湿度为 +/- 2%。数字温度和湿度传感器（图 1）。这种表面贴装低功耗设备的尺寸仅为 2.5 x 2.5 x 0.9 mm，工作电源电压介于 2.4 和 5.5 V DC