Cómo funcionan 13 sensores domésticos inteligentes

"Forbes" revista: En la actualidad, e incluso en las próximas décadas, entre los 10 principales productos tecnológicos que afectan y cambian la estructura económica del mundo y el estilo de vida de las personas, los sensores figuran como los ¡Los 10 mejores productos tecnológicos, lo que indica que ha llegado la primavera de los sensores!

Internet de las cosas es una enorme red formada mediante la combinación de varios dispositivos de detección de información e Internet. El desarrollo de Internet de las cosas requiere apoyo técnico como la percepción, identificación y comunicación inteligentes, y la clave de la percepción son los sensores y las tecnologías relacionadas. El sistema de control del hogar inteligente es el "corazón", y el sensor es el "contexto" de todo el sistema de control, dominando el "sistema nervioso central" de todo el sistema. El desarrollo de la tecnología de sensores juega un papel importante en el rápido desarrollo de los hogares inteligentes.

Desde la perspectiva de la cadena industrial, la corriente arriba del sensor son principalmente varios componentes para soportar la capa de percepción; el midstream es la capa de transmisión compuesta por transmisión óptica, equipos de comunicación, equipos de red, etc.; Se basa principalmente en aplicaciones, entre las cuales el hogar inteligente es uno de los sectores más importantes.

Los sensores domésticos inteligentes son el "ojos, narices y oídos" en el hogar, porque el hogar inteligente es inseparable del "humanizado" La recopilación de datos del entorno de vida, es decir, las diversas cantidades físicas, cantidades químicas y biomasa en el entorno doméstico se convierten en dispositivos y componentes de señalización eléctrica mensurables.

El campo del hogar inteligente requiere el uso de sensores para medir, analizar y controlar la configuración del sistema. Los dispositivos inteligentes utilizados en el hogar involucran tecnologías como sensores de posición, sensores de proximidad, sensores de nivel de líquido, control de flujo y velocidad, monitoreo ambiental y sensores de seguridad.

Principios de los equipos de sensores de consumo doméstico.

Sensor de temperatura

El sensor de temperatura convierte la temperatura en una señal de salida utilizable utilizando las leyes de diversas propiedades físicas de sustancias que cambian con la temperatura. El sensor de temperatura es la parte central del instrumento de medición de temperatura y existen muchas variedades. Según el método de medición, se puede dividir en dos categorías: tipo de contacto y tipo sin contacto. Según las características de los materiales de los sensores y los componentes electrónicos, se puede dividir en dos categorías: resistencia térmica y termopar.

Aunque existen muchos tipos de sensores de temperatura, el principio general es detectar el cambio de temperatura, de modo que la resistencia de componentes sensibles como termistor, termopar, etc. cambia, de modo que el voltaje de salida cambia en el circuito.

Dos conductores de diferentes composiciones (llamados cables de termopar o termodos) se conectan para formar un bucle en ambos extremos. Cuando la temperatura de las dos uniones es diferente, se generará una fuerza electromotriz en el circuito. Este fenómeno se llama efecto termoeléctrico. Esta fuerza electromotriz se llama potencial termoeléctrico. Los termopares utilizan este principio para medir la temperatura. Un extremo que se utiliza directamente para medir la temperatura del medio se llama extremo de trabajo, también conocido como extremo de medición, y el otro extremo se llama extremo frío, también conocido como extremo de compensación; el extremo frío está conectado al instrumento de visualización o al instrumento de soporte. El medidor de visualización indicará el potencial termoeléctrico generado por el termopar.

Sensor de humedad

En el control de hogares inteligentes, el control de la humedad puede mejorar la calidad de vida de los usuarios y brindarles un buen ambiente de vida. En el control de la humedad de las casas inteligentes, el control de la humedad se logra principalmente mediante sensores de humedad.

El sensor de humedad puede mostrar los cambios específicos de la humedad del aire. Dentro del sistema integrado, hay sensores de humedad y circuitos amplificadores, que pueden convertir la información de humedad en señales de voltaje y transmitirlas al sistema informático. humidificador.

Sensor de temperatura y humedad

En el control de una casa inteligente, el control del termómetro y la humedad es un indicador importante del control ambiental, pero controlar solo un indicador desperdiciará más recursos y prolongará el tiempo de cálculo, que debe analizarse mediante síntesis por computadora. Por tanto, es necesario explorar nuevos métodos de aplicación de sensores.

El sensor de temperatura y humedad puede realizar el ajuste simultáneo de temperatura y humedad, lo cual está en línea con el concepto de hogar inteligente y tiene las características de tamaño pequeño y bajo consumo de energía. El sensor de temperatura y humedad se utiliza para controlar la temperatura y la humedad interior. El chip sensor puede recopilar información de temperatura y humedad al mismo tiempo, calcular las dos variables físicas por separado en un sistema independiente, convertirlas en señales eléctricas y transmitirlas a los terminales de control correspondientes para realizar un hogar inteligente. propósito de control.

Sensor de luz visible: un componente que convierte el cambio de intensidad de la luz visible en un cambio de corriente o voltaje, y un sensor fotoeléctrico es un sensor que utiliza un elemento fotoeléctrico como elemento de detección. Primero convierte los cambios medidos en cambios en señales ópticas y luego convierte las señales ópticas en señales eléctricas con la ayuda de elementos fotoeléctricos. Los sensores fotoeléctricos generalmente se componen de tres partes: fuente de luz, trayectoria óptica y elemento fotoeléctrico.

sensor de sonido

El principio del sensor de sonido es muy simple y utiliza principalmente un micrófono eléctrico con una respuesta de frecuencia similar a la del oído humano. El circuito amplifica la señal y la transmite a la interfaz de telecomunicaciones. El sensor de sonido actúa como un micrófono. Se utiliza para recibir ondas sonoras y mostrar la imagen vibratoria del sonido. Pero la intensidad del ruido no se puede medir.

De hecho, la señal se envía al recolector de datos por 2 líneas diferentes. El sensor de sonido incorpora un micrófono electreto de condensador sensible al sonido. Las ondas sonoras hacen vibrar la película de electreto dentro del micrófono, provocando un cambio en la capacitancia y un pequeño voltaje correspondiente al cambio. Este voltaje luego se convierte en un voltaje de 0-5 V, aceptado por el recolector de datos mediante conversión A/D y transmitido a la computadora.

sensor de gases

Los sensores de gas se pueden utilizar para medir el tipo, la concentración y la composición del gas, y pueden detectar componentes específicos en el gas y convertir los parámetros de los componentes en señales eléctricas. También llamado sensor de gas. Incluye principalmente sensores de gas semiconductores, sensores de gas de combustión por contacto y sensores de gas electroquímicos, entre los cuales los sensores de gas semiconductores son los más utilizados.

Los sensores de gas incluyen sensores de gas electroquímicos, sensores de gas de combustión catalítica, sensores de gas semiconductores, sensores de gas infrarrojos y sensores de gas de fotoionización, que pueden detectar gases tóxicos (formaldehído, CO2, CO, etc.), gases combustibles (gas natural CH4), volátiles. compuestos orgánicos (COV).

El principio específico es que la velocidad y frecuencia de las ondas en la superficie del dispositivo de ondas acústicas variarán con el cambio del entorno externo. El sensor de gas utiliza esta propiedad para cubrir una película sensible al gas en la superficie del cristal piezoeléctrico que adsorbe selectivamente un determinado gas. Cuando la película sensible al gas interactúa con el gas a medir (acción química o biológica, o adsorción física), cuando la calidad de la película y la conductividad de la película sensible al gas cambian, la frecuencia de la onda acústica superficial del cristal piezoeléctrico cambiará. deriva; la concentración de gas es diferente y el grado de cambio en la calidad y conductividad de la película también es diferente, es decir, la frecuencia de la onda acústica de la superficie cambia. También diferente. Al medir el cambio de la frecuencia de la onda acústica de la superficie, se puede obtener el valor de cambio preciso de la concentración del gas de reacción.

Los parámetros del sensor de gas incluyen principalmente voltaje de calentamiento, corriente, voltaje del bucle de medición, sensibilidad, tiempo de respuesta, tiempo de recuperación, voltaje en el gas de calibración (0,1% gas butano), valor de resistencia de carga, etc.

El principio del sensor de calidad del aire.

principios químicos

El gas contaminado en el aire se adhiere a la superficie del óxido metálico, la resistencia del óxido metálico disminuye y el cambio en el valor de la resistencia está relacionado con la concentración del gas contaminado. El material de óxido metálico del sensor de calidad del aire es diferente de la temperatura de trabajo. El óxido metálico de este sensor está oxidado. Tiene poca selectividad química y reacciona con muchos gases contaminantes (formaldehído, benceno, amoníaco, humo de cigarrillo, perfume) y utiliza esta reacción integral para caracterizar la calidad del aire.

Principio de infrarrojos

El sensor de gas infrarrojo es un tipo de dispositivo de detección de gas basado en las características de absorción selectiva del espectro infrarrojo cercano de diferentes moléculas de gas, que utiliza la relación entre la concentración de gas y la intensidad de absorción (ley de Lambert-Beer) para identificar los componentes del gas y determinar su concentración. . Cuando la longitud de onda infrarroja coincide con el espectro de absorción del gas que se está midiendo, se absorbe la energía infrarroja. La atenuación de la intensidad de la luz infrarroja después de atravesar el gas a medir cumple la ley de Lambert-Beer.

Cuanto mayor es la concentración de gas, mayor es la atenuación de la luz. Por lo tanto, la concentración de gas se puede medir midiendo la atenuación de la luz infrarroja por el gas. Para garantizar una relación lineal entre las lecturas, cuando la concentración del componente a medir es grande, la cámara de medición del analizador es más corta y la más corta es de 0,3 mm; cuando la concentración es baja, la cámara de medición es más larga y la más larga es >200 mm. La energía luminosa restante tras la absorción es detectada por un detector de infrarrojos.

Sensor de partículas láser

El convertidor fotoeléctrico se convierte en una señal eléctrica para medir la cantidad de partículas, que es más precisa que otras mediciones infrarrojas ordinarias y puede medir datos de PM2.5, PM1.0 y PM10 en interiores en tiempo real.

Sensor de inmersión en agua

El sensor de inmersión en agua se basa en el principio de conducción de líquidos. El electrodo se utiliza para detectar si hay agua y luego el sensor se convierte en una salida de contacto seco. Basado en el principio de conducción de líquidos, el electrodo se utiliza para detectar si hay agua y luego el sensor se convierte en una salida de contacto seco, que tiene dos estados de salida: normalmente abierto y normalmente cerrado.

Los sensores de inmersión se dividen en detectores de inmersión en agua por contacto y detectores de inmersión en agua sin contacto.

Póngase en contacto con el detector de inmersión en agua, utilizando el principio de conducción de líquido para la detección. Normalmente, la sonda bipolar está aislada por aire; en el estado de inmersión en agua, la sonda se enciende y el sensor emite una señal de contacto seco. Cuando la sonda se sumerge en agua a una altura de aproximadamente 1 mm, se genera una señal de alarma.

El detector de inmersión en agua sin contacto utiliza el principio de refracción y reflexión de la luz en diferentes secciones del medio para la detección. Los LED y los receptores fotoeléctricos se colocan en el hemisferio de plástico. Cuando el detector se coloca en el aire, la mayoría de los fotones LED son recibidos por el receptor fotoeléctrico debido a la reflexión total; Los fotones LED entrantes se reducirán y, por lo tanto, la salida cambiará. Adecuado para su implementación en lugares generales con fugas de líquidos conductores corrosivos.

sensor de puerta

El sensor de puerta inalámbrico se compone de un módulo transmisor inalámbrico y un bloque magnético. Hay un "tubo de caña de acero" componente en las dos flechas del módulo transmisor inalámbrico. Cuando la distancia entre el imán y el tubo de láminas de acero se mantiene dentro de 1,5 cm, el tubo de láminas de acero está desconectado, una vez que la distancia de separación entre el imán y el tubo de láminas de acero supera los 1,5 cm, el tubo de láminas de acero se cerrará , provocando un cortocircuito, la luz indicadora de alarma se encenderá y se enviará una señal de alarma al host. La señal de alarma inalámbrica del sensor de puerta inalámbrico puede transmitir 200 metros en áreas abiertas y 20 metros en la residencia general, lo que está estrechamente relacionado con el entorno circundante.

Sensor de imagen

En una casa inteligente, el sensor de imagen también es uno de los componentes de aplicación importantes. Principalmente porque en la construcción moderna es necesario utilizar equipos de monitoreo para lograr el monitoreo interno y el monitoreo de las áreas residenciales circundantes. En los métodos de seguimiento tradicionales, las cámaras se utilizan principalmente para el seguimiento y la información no se puede transmitir a los usuarios. La destrucción hará que el usuario sufra mayores pérdidas.

En el sistema de hogar inteligente, a través del monitoreo de la PC, la información se puede enviar al teléfono móvil o computadora del usuario para realizar el monitoreo remoto. En el monitoreo inteligente, el sensor de imagen se puede utilizar para la conversión fotoeléctrica, que se compone principalmente de sensores CCD y CMOS. composición, a través de la cual se pueden hacer cámaras digitales para lograr un control total sobre el hogar inteligente.

Sensor de infrarrojos

El sensor de infrarrojos se basa en el principio de reflexión de infrarrojos. Cuando una determinada parte del cuerpo humano está en la región infrarroja, la luz infrarroja emitida por el tubo transmisor de infrarrojos se refleja en el tubo receptor de infrarrojos debido al bloqueo del cuerpo humano, y la señal se envía a la válvula solenoide de pulso a través del integrado. circuito y la válvula solenoide recibe la señal. Luego controle el carrete de acuerdo con el comando especificado.

El sensor de infrarrojos incluye tres partes: sistema óptico, elemento de detección y circuito de conversión. Los sistemas ópticos se pueden dividir en tipo de transmisión y tipo de reflexión según diferentes estructuras. El elemento de detección se puede dividir en elemento de detección térmica y elemento de detección fotoeléctrico según el principio de funcionamiento. El elemento de detección térmica más común es el termistor. Cuando el termistor se expone a radiación infrarroja, la temperatura aumenta y la resistencia cambia, lo que se convierte en una salida de señal eléctrica a través del circuito de conversión.

sensor de humo

La prevención de incendios se logra controlando la concentración de humo. El interior de la alarma de humo adopta detección de humo iónico. El sensor de humo iónico es un sensor de tecnología avanzada, estable y confiable, y se usa ampliamente en varios sistemas de alarma contra incendios. Mucho mejor que las alarmas contra incendios de resistencia con detección de gas.

sensor de presencia humana

Usando la ley de la radiación del cuerpo negro, es decir, todos los objetos por encima del cero absoluto irradian energía constantemente hacia afuera, y la magnitud de la energía irradiada hacia afuera de un objeto y su distribución por longitud de onda están estrechamente relacionadas con la temperatura de su superficie. Cuanto mayor es la temperatura, más potente es la radiación infrarroja emitida. Para detectar de manera rápida y confiable el cuerpo humano que ingresa al área efectiva, el sensor es totalmente compatible con los protocolos de comunicación convencionales para lograr el efecto de conexión de equipos, que puede usarse ampliamente en edificios inteligentes, hoteles, conservación de energía y reducción de emisiones y monitoreo de seguridad del hogar inteligente.