Cara Kerja 13 Sensor Rumah Pintar

Majalah "Forbes": Saat ini, dan bahkan dalam beberapa dekade mendatang, di antara 10 produk teknologi teratas yang memengaruhi dan mengubah struktur ekonomi dunia dan gaya hidup masyarakat, sensor termasuk dalam daftar 10 produk teknologi teratas, yang menunjukkan bahwa era keemasan sensor telah tiba!

Internet of Things (IoT) adalah jaringan besar yang terbentuk dari penggabungan berbagai perangkat penginderaan informasi dan internet. Pengembangan IoT membutuhkan dukungan teknis seperti persepsi, identifikasi, dan komunikasi yang cerdas, dan kunci persepsi adalah sensor dan teknologi terkait. Sistem kontrol rumah pintar adalah "jantungnya", dan sensor adalah "konteks" dari seluruh sistem kontrol, yang mengendalikan "sistem saraf pusat" dari seluruh sistem. Pengembangan teknologi sensor memainkan peran penting dalam perkembangan pesat rumah pintar.

Dari perspektif rantai industri, bagian hulu sensor terutama terdiri dari berbagai komponen untuk mendukung lapisan persepsi; bagian tengah adalah lapisan transmisi yang terdiri dari transmisi optik, peralatan komunikasi, peralatan jaringan, dll.; Hal ini terutama didasarkan pada aplikasi, di mana rumah pintar merupakan salah satu sektor yang sangat penting.

Sensor rumah pintar adalah "mata, hidung, dan telinga" di rumah, karena rumah pintar tidak dapat dipisahkan dari pengumpulan data lingkungan hidup yang "manusiawi", yaitu, berbagai besaran fisik, besaran kimia, dan biomassa di lingkungan rumah diubah menjadi perangkat dan komponen sinyal listrik yang terukur.

Bidang rumah pintar membutuhkan penggunaan sensor untuk mengukur, menganalisis, dan mengontrol pengaturan sistem. Perangkat pintar yang digunakan di rumah melibatkan teknologi seperti sensor posisi, sensor jarak, sensor ketinggian cairan, kontrol aliran dan kecepatan, pemantauan lingkungan, dan sensor keamanan.

Prinsip-prinsip peralatan sensor konsumen rumah tangga

Sensor Suhu

Sensor suhu mengubah suhu menjadi sinyal keluaran yang dapat digunakan dengan memanfaatkan hukum berbagai sifat fisik zat yang berubah seiring perubahan suhu. Sensor suhu merupakan bagian inti dari instrumen pengukur suhu, dan terdapat banyak jenisnya. Berdasarkan metode pengukurannya, sensor suhu dapat dibagi menjadi dua kategori: tipe kontak dan tipe non-kontak. Berdasarkan karakteristik material sensor dan komponen elektroniknya, sensor suhu dapat dibagi menjadi dua kategori: resistansi termal dan termokopel.

Meskipun terdapat banyak jenis sensor suhu, prinsip umumnya adalah mendeteksi perubahan suhu, sehingga resistansi komponen sensitif seperti termistor, termokopel, dan lain-lain berubah, sehingga tegangan keluaran dalam rangkaian juga berubah.

Dua konduktor dengan komposisi berbeda (disebut kawat termokopel atau termode) dihubungkan untuk membentuk sebuah lingkaran di kedua ujungnya. Ketika suhu kedua sambungan berbeda, gaya gerak listrik akan dihasilkan dalam lingkaran tersebut. Fenomena ini disebut efek termoelektrik. Gaya gerak listrik ini disebut potensial termoelektrik. Termokopel menggunakan prinsip ini untuk mengukur suhu. Satu ujung yang langsung digunakan untuk mengukur suhu medium disebut ujung kerja, juga dikenal sebagai ujung pengukuran, dan ujung lainnya disebut ujung dingin, juga dikenal sebagai ujung kompensasi; ujung dingin dihubungkan ke instrumen tampilan atau instrumen pendukung. Meter tampilan akan menunjukkan potensial termoelektrik yang dihasilkan oleh termokopel.

Sensor Kelembaban

Dalam pengendalian rumah pintar, pengendalian kelembaban dapat meningkatkan kualitas hidup pengguna dan memberikan lingkungan tempat tinggal yang baik. Dalam pengendalian kelembaban di rumah pintar, pengendalian kelembaban terutama dicapai melalui sensor kelembaban.

Sensor kelembapan dapat menampilkan perubahan spesifik kelembapan udara. Di dalam sistem terpadu, terdapat sensor kelembapan dan rangkaian penguat, yang dapat mengubah informasi kelembapan menjadi sinyal tegangan dan mengirimkannya ke sistem komputer pelembap udara.

Sensor suhu dan kelembaban

Dalam pengendalian rumah pintar, pengendalian termometer dan kelembaban merupakan indikator penting dalam pengendalian lingkungan, tetapi hanya mengendalikan satu indikator akan membuang lebih banyak sumber daya dan memperpanjang waktu perhitungan, yang perlu dianalisis dengan sintesis komputer. Oleh karena itu, perlu untuk mengeksplorasi metode aplikasi sensor baru.

Sensor suhu dan kelembaban dapat mewujudkan penyesuaian suhu dan kelembaban secara simultan, yang sesuai dengan konsep rumah pintar, dan memiliki karakteristik ukuran kecil dan konsumsi daya rendah. Sensor suhu dan kelembaban digunakan untuk mengontrol suhu dan kelembaban dalam ruangan. Chip sensor dapat mengumpulkan informasi suhu dan kelembaban secara bersamaan, menghitung kedua variabel fisik tersebut secara terpisah dalam sistem independen, dan mengubahnya menjadi sinyal listrik serta mengirimkannya ke terminal kontrol yang sesuai untuk mewujudkan tujuan kontrol rumah pintar.

Sensor cahaya tampak: komponen yang mengubah perubahan intensitas cahaya tampak menjadi perubahan arus atau tegangan, dan sensor fotolistrik adalah sensor yang menggunakan elemen fotolistrik sebagai elemen deteksi. Sensor ini pertama-tama mengubah perubahan yang diukur menjadi perubahan sinyal optik, dan kemudian mengubah sinyal optik tersebut menjadi sinyal listrik dengan bantuan elemen fotolistrik. Sensor fotolistrik umumnya terdiri dari tiga bagian: sumber cahaya, jalur optik, dan elemen fotolistrik.

sensor suara

Prinsip kerja sensor suara sangat sederhana, terutama menggunakan mikrofon listrik dengan respons frekuensi yang mirip dengan telinga manusia. Rangkaian tersebut memperkuat sinyal dan mengirimkan sinyal ke antarmuka telekomunikasi. Sensor suara bertindak sebagai mikrofon. Sensor ini digunakan untuk menerima gelombang suara dan menampilkan citra getaran suara. Namun, intensitas kebisingan tidak dapat diukur.

Sebenarnya, sinyal dikirim ke pengumpul data melalui 2 jalur berbeda. Sensor suara ini menggunakan mikrofon kondensor elektret yang peka terhadap suara. Gelombang suara menggetarkan film elektret di dalam mikrofon, menyebabkan perubahan kapasitansi dan tegangan kecil yang sesuai dengan perubahan tersebut. Tegangan ini kemudian dikonversi menjadi tegangan 0-5V, diterima oleh pengumpul data melalui konversi A/D, dan ditransmisikan ke komputer.

sensor gas

Sensor gas dapat digunakan untuk mengukur jenis, konsentrasi, dan komposisi gas, serta dapat mendeteksi komponen spesifik dalam gas dan mengubah parameter komponen tersebut menjadi sinyal listrik. Disebut juga sensor gas. Sensor gas terutama meliputi sensor gas semikonduktor, sensor gas pembakaran kontak, dan sensor gas elektrokimia, di mana sensor gas semikonduktor adalah yang paling banyak digunakan.

Sensor gas meliputi sensor gas elektrokimia, sensor gas pembakaran katalitik, sensor gas semikonduktor, sensor gas inframerah, dan sensor gas fotoionisasi, yang dapat mendeteksi gas beracun (formaldehida, CO2, CO, dll.), gas yang mudah terbakar (gas alam CH4), dan senyawa organik volatil (VOC).

Prinsip spesifiknya adalah kecepatan dan frekuensi gelombang pada permukaan perangkat gelombang akustik akan bergeser seiring perubahan lingkungan eksternal. Sensor gas menggunakan sifat ini untuk melapisi lapisan film sensitif gas pada permukaan kristal piezoelektrik yang secara selektif menyerap gas tertentu. Ketika film sensitif gas berinteraksi dengan gas yang akan diukur (aksi kimia atau biologis, atau adsorpsi fisik), ketika kualitas dan konduktivitas film sensitif gas berubah, frekuensi gelombang akustik permukaan kristal piezoelektrik akan bergeser; konsentrasi gas berbeda, dan tingkat perubahan kualitas dan konduktivitas film juga berbeda, yaitu, frekuensi gelombang akustik permukaan juga berubah. Dengan mengukur perubahan frekuensi gelombang akustik permukaan, nilai perubahan konsentrasi gas reaksi yang akurat dapat diperoleh.

Parameter sensor gas terutama meliputi tegangan pemanasan, arus, tegangan loop pengukuran, sensitivitas, waktu respons, waktu pemulihan, tegangan dalam gas kalibrasi (gas butana 0,1%), nilai resistansi beban, dll.

Prinsip kerja sensor kualitas udara

prinsip-prinsip kimia

Gas polutan di udara menempel pada permukaan oksida logam, dan resistansi oksida logam menjadi lebih rendah, dan perubahan nilai resistansi berkaitan dengan konsentrasi gas polutan. Material oksida logam pada sensor kualitas udara berbeda pada suhu kerjanya. Oksida logam pada sensor ini teroksidasi, memiliki selektivitas kimia yang buruk, dan bereaksi dengan banyak gas polutan (formaldehida, benzena, amonia, asap rokok, parfum), dan menggunakan reaksi komprehensif ini untuk mengkarakterisasi kualitas udara.

Prinsip inframerah

Sensor gas inframerah adalah jenis perangkat pendeteksi gas yang didasarkan pada karakteristik penyerapan selektif spektrum inframerah dekat dari berbagai molekul gas, menggunakan hubungan antara konsentrasi gas dan intensitas penyerapan (hukum Lambert-Beer) untuk mengidentifikasi komponen gas dan menentukan konsentrasinya. Ketika panjang gelombang inframerah sesuai dengan spektrum penyerapan gas yang diukur, energi inframerah akan diserap. Pelemahan intensitas cahaya inframerah setelah melewati gas yang akan diukur memenuhi hukum Lambert-Beer.

Semakin tinggi konsentrasi gas, semakin besar pula pelemahan cahaya. Oleh karena itu, konsentrasi gas dapat diukur dengan mengukur pelemahan cahaya inframerah oleh gas tersebut. Untuk memastikan hubungan linier antara pembacaan, ketika konsentrasi komponen yang akan diukur tinggi, ruang pengukuran pada analyzer lebih pendek, dan yang terpendek adalah 0,3 mm; ketika konsentrasi rendah, ruang pengukuran lebih panjang, dan yang terpanjang adalah >200 mm. Energi cahaya yang tersisa setelah penyerapan dideteksi oleh detektor inframerah.

Sensor partikel laser

Konverter fotolistrik mengubah sinyal menjadi sinyal listrik untuk mengukur jumlah partikel, yang lebih akurat daripada pengukuran inframerah biasa lainnya, dan dapat mengukur data PM2.5, PM1.0, dan PM10 di dalam ruangan secara real time.

Sensor perendaman air

Sensor perendaman air didasarkan pada prinsip konduksi cairan. Elektroda digunakan untuk mendeteksi keberadaan air, dan kemudian sensor diubah menjadi keluaran kontak kering. Berdasarkan prinsip konduksi cairan, elektroda digunakan untuk mendeteksi keberadaan air, dan kemudian sensor diubah menjadi keluaran kontak kering, yang memiliki dua keadaan keluaran: normal terbuka dan normal tertutup.

Sensor celup dibagi menjadi detektor celup air kontak dan detektor celup air non-kontak.

Detektor kontak perendaman air, menggunakan prinsip konduksi cairan untuk deteksi. Biasanya, probe dua kutub diisolasi oleh udara; dalam keadaan terendam air, probe diaktifkan, dan sensor mengeluarkan sinyal kontak kering. Ketika probe terendam air pada ketinggian sekitar 1 mm, sinyal alarm akan dihasilkan.

Detektor perendaman air tanpa kontak menggunakan prinsip pembiasan dan pantulan cahaya di berbagai bagian medium untuk deteksi. LED dan penerima fotolistrik ditempatkan di dalam belahan plastik. Ketika detektor ditempatkan di udara, sebagian besar foton LED diterima oleh penerima fotolistrik karena pantulan total; foton LED yang masuk akan berkurang, sehingga output akan berubah. Cocok untuk digunakan di lokasi kebocoran cairan konduktif korosif umum.

sensor pintu

Sensor pintu nirkabel terdiri dari modul pemancar nirkabel dan blok magnetik. Terdapat komponen "pipa buluh baja" pada kedua panah di modul pemancar nirkabel. Ketika jarak antara magnet dan pipa buluh baja dijaga dalam jarak 1,5 cm, pipa buluh baja berada dalam keadaan terputus. Setelah jarak pemisahan antara magnet dan pipa buluh baja melebihi 1,5 cm, pipa buluh baja akan tertutup, menyebabkan korsleting, dan lampu indikator alarm akan menyala serta sinyal alarm akan dikirim ke host. Sinyal alarm nirkabel dari sensor pintu nirkabel dapat menjangkau jarak 200 meter di area terbuka dan 20 meter di lingkungan perumahan umum, yang sangat berkaitan dengan lingkungan sekitarnya.

Sensor Gambar

Dalam rumah pintar, sensor gambar juga merupakan salah satu komponen aplikasi penting. Terutama karena dalam konstruksi modern, diperlukan penggunaan peralatan pemantauan untuk mencapai pemantauan internal dan pemantauan area perumahan di sekitarnya. Dalam metode pemantauan tradisional, kamera terutama digunakan untuk pemantauan, dan informasi tidak dapat ditransmisikan ke pengguna. Kerusakan akan menyebabkan pengguna menanggung kerugian yang lebih besar.

Dalam sistem rumah pintar, melalui pemantauan PC, informasi dapat dikirim ke ponsel atau komputer pengguna untuk mewujudkan pemantauan jarak jauh. Dalam pemantauan pintar, sensor gambar dapat digunakan untuk konversi fotolistrik, yang terutama terdiri dari sensor CCD dan CMOS. Melalui komposisi ini, kamera digital dapat dibuat untuk mencapai kendali penuh atas rumah pintar.

Sensor inframerah

Sensor inframerah didasarkan pada prinsip refleksi inframerah. Ketika bagian tertentu dari tubuh manusia berada di wilayah inframerah, cahaya inframerah yang dipancarkan oleh tabung pemancar inframerah dipantulkan ke tabung penerima inframerah karena terhalang oleh tubuh manusia, dan sinyal dikirim ke katup solenoid pulsa melalui sirkuit terpadu, dan katup solenoid menerima sinyal tersebut. Kemudian mengontrol katup sesuai dengan perintah yang ditentukan.

Sensor inframerah terdiri dari tiga bagian: sistem optik, elemen deteksi, dan rangkaian konversi. Sistem optik dapat dibagi menjadi tipe transmisi dan tipe refleksi berdasarkan struktur yang berbeda. Elemen deteksi dapat dibagi menjadi elemen deteksi termal dan elemen deteksi fotolistrik berdasarkan prinsip kerjanya. Elemen deteksi termal yang paling umum adalah termistor. Ketika termistor terkena radiasi inframerah, suhunya naik, dan resistansinya berubah, yang kemudian diubah menjadi sinyal listrik melalui rangkaian konversi.

sensor asap

Pencegahan kebakaran dicapai dengan memantau konsentrasi asap. Bagian dalam alarm asap menggunakan sensor asap ionik. Sensor asap ionik adalah teknologi canggih, sensor yang stabil dan andal, dan banyak digunakan dalam berbagai sistem alarm kebakaran. Jauh lebih baik daripada alarm kebakaran resistansi pendeteksi gas.

sensor kehadiran manusia

Dengan menggunakan hukum radiasi benda hitam, yaitu, semua objek di atas nol mutlak terus-menerus memancarkan energi ke luar, dan besarnya energi radiasi ke luar suatu objek serta distribusinya berdasarkan panjang gelombang sangat berkaitan dengan suhu permukaannya. Semakin tinggi suhu, semakin kuat radiasi inframerah yang dipancarkan. Untuk mendeteksi tubuh manusia yang memasuki area efektif dengan cepat dan andal, sensor ini sepenuhnya mendukung protokol komunikasi utama untuk mencapai efek keterkaitan peralatan, yang dapat digunakan secara luas di gedung pintar, hotel, penghematan energi dan pengurangan emisi, serta pemantauan keamanan rumah pintar.