Как работают 13 датчиков умного дома

"Форбс" журнал: В настоящее время и даже в ближайшие несколько десятилетий в число 10 лучших технологических продуктов, которые влияют и изменяют 'экономическую структуру мира и образ жизни людей', датчики входят в число топ-10 технологичных продуктов, свидетельствующих о том, что весна датчиков пришла!

Интернет вещей — это огромная сеть, образованная путем объединения различных устройств, воспринимающих информацию, и Интернета. Развитие Интернета вещей требует технической поддержки, такой как интеллектуальное восприятие, идентификация и коммуникация, а ключом к восприятию являются датчики и связанные с ними технологии. Система управления умным домом – это "сердце", а датчик "контекст" всей системы управления, освоив "центральная нервная система" всей системы. Развитие сенсорных технологий играет важную роль в быстром развитии умных домов.

С точки зрения производственной цепочки, перед датчиком в основном находятся различные компоненты для поддержки уровня восприятия; средний поток — это уровень передачи, состоящий из оптической передачи, оборудования связи, сетевого оборудования и т. д.; В основном он основан на приложениях, среди которых умный дом является одним из чрезвычайно важных секторов.

Датчики умного дома — это "глаза, носы и уши" в доме, потому что умный дом неотделим от "гуманизированный" сбор данных о среде обитания, то есть различные физические величины, химические количества и биомасса в домашней среде преобразуются в измеримые электрические сигнальные устройства и компоненты.

Поле «умного дома» требует использования датчиков для измерения, анализа и контроля настроек системы. Интеллектуальные устройства, используемые дома, включают в себя такие технологии, как датчики положения, датчики приближения, датчики уровня жидкости, контроль расхода и скорости, мониторинг окружающей среды и датчики безопасности.

Принципы работы сенсорного оборудования домашнего потребителя

Датчик температуры

Датчик температуры преобразует температуру в полезный выходной сигнал, используя законы изменения различных физических свойств веществ с температурой. Датчик температуры является основной частью прибора для измерения температуры, и существует множество разновидностей. По методу измерения его можно разделить на две категории: контактный тип и бесконтактный тип. По характеристикам материалов датчиков и электронных компонентов их можно разделить на две категории: термическое сопротивление и термопара.

Несмотря на то, что существует много типов датчиков температуры, общий принцип заключается в определении изменения температуры, чтобы сопротивление чувствительных компонентов, таких как термистор, термопара и т. д. изменяется, так что в цепи изменяется выходное напряжение.

Два проводника разного состава (называемые термопарными проводами или термодами) соединяются в петлю на обоих концах. Когда температура двух спаев разная, в контуре будет генерироваться электродвижущая сила. Это явление называется термоэлектрическим эффектом. Эта электродвижущая сила называется термоэлектрическим потенциалом. Термопары используют этот принцип для измерения температуры. Один конец, который непосредственно используется для измерения температуры среды, называется рабочим концом, также известным как измерительный конец, а другой конец называется холодным концом, также известным как компенсационный конец; холодный конец подключен к индикаторному прибору или вспомогательному прибору. Индикатор отображает термоэлектрический потенциал, создаваемый термопарой.

Датчик влажности

При управлении умным домом контроль влажности может улучшить качество жизни пользователей и обеспечить им хорошие условия жизни. При контроле влажности в умных домах контроль влажности в основном достигается с помощью датчиков влажности.

Датчик влажности может отображать конкретные изменения влажности воздуха. Внутри интегрированной системы имеются датчики влажности и схемы усилителей, которые могут преобразовывать информацию о влажности в сигналы напряжения и передавать их в компьютерную систему. увлажнитель.

Датчик температуры и влажности

При управлении умным домом контроль термометра и влажности является важным индикатором контроля окружающей среды, но управление только одним индикатором приведет к трате большего количества ресурсов и продлит время расчета, которое необходимо проанализировать с помощью компьютерного синтеза. Поэтому необходимо изучать новые методы применения датчиков.

Датчик температуры и влажности может осуществлять одновременную регулировку температуры и влажности, что соответствует концепции «умного дома» и имеет небольшой размер и низкое энергопотребление. Датчик температуры и влажности используется для контроля температуры и влажности в помещении. Сенсорный чип может одновременно собирать информацию о температуре и влажности, отдельно рассчитывать две физические переменные в независимой системе, преобразовывать их в электрические сигналы и передавать на соответствующие терминалы управления для реализации умного дома. цель контроля.

Датчик видимого света: компонент, который преобразует изменение интенсивности видимого света в изменение тока или напряжения, а фотоэлектрический датчик — это датчик, который использует фотоэлектрический элемент в качестве элемента обнаружения. Сначала он преобразует измеренные изменения в изменения оптических сигналов, а затем дополнительно преобразует оптические сигналы в электрические сигналы с помощью фотоэлектрических элементов. Фотоэлектрические датчики обычно состоят из трех частей: источника света, оптического пути и фотоэлектрического элемента.

датчик звука

Принцип работы датчика звука очень прост: в основном используется электрический микрофон с частотной характеристикой, аналогичной человеческому уху. Схема усиливает сигнал и передает его на телекоммуникационный интерфейс. Датчик звука действует как микрофон. Он используется для приема звуковых волн и отображения вибрирующего изображения звука. Но интенсивность шума невозможно измерить.

Фактически сигнал поступает на сборщик данных по 2 разным линиям. Звуковой датчик включает в себя звукочувствительный конденсаторный электретный микрофон. Звуковые волны вызывают вибрацию электретной пленки внутри микрофона, вызывая изменение емкости и соответствующее этому изменению небольшое напряжение. Затем это напряжение преобразуется в напряжение 0–5 В, которое принимается сборщиком данных посредством аналого-цифрового преобразования и передается на компьютер.

датчик газа

Датчики газа можно использовать для измерения типа, концентрации и состава газа, а также обнаруживать определенные компоненты в газе и преобразовывать параметры компонентов в электрические сигналы. Также называется датчиком газа. В основном это полупроводниковые датчики газа, контактные датчики газа сгорания и электрохимические датчики газа, среди которых наиболее часто используются полупроводниковые датчики газа.

Газовые датчики включают электрохимические датчики газа, каталитические датчики газа сгорания, полупроводниковые датчики газа, инфракрасные датчики газа и фотоионизационные датчики газа, которые могут обнаруживать токсичные газы (формальдегид, CO2, CO и т. д.), горючие газы (природный газ CH4), летучие газы. органические соединения (ЛОС).

Конкретный принцип заключается в том, что скорость и частота волны на поверхности акустического волнового устройства будут дрейфовать с изменением внешней среды. Датчик газа использует это свойство для покрытия газочувствительной пленки на поверхности пьезоэлектрического кристалла, которая избирательно адсорбирует определенный газ. Когда газочувствительная пленка взаимодействует с измеряемым газом (химическое или биологическое действие или физическая адсорбция), когда качество пленки и проводимость газочувствительной пленки изменяются, частота поверхностной акустической волны пьезоэлектрического кристалла будет меняться. дрейф; концентрация газа разная, а также разная степень изменения качества пленки и проводимости, то есть изменяется частота поверхностной акустической волны. Тоже разные. Измеряя изменение частоты поверхностной акустической волны, можно получить точное значение изменения концентрации реакционного газа.

Параметры газового датчика в основном включают напряжение нагрева, ток, напряжение измерительной цепи, чувствительность, время отклика, время восстановления, напряжение в калибровочном газе (0,1% бутан), значение сопротивления нагрузки и т. д.

Принцип работы датчика качества воздуха

химические принципы

Загрязненный газ в воздухе прикрепляется к поверхности оксида металла, сопротивление оксида металла становится ниже, а изменение значения сопротивления связано с концентрацией загрязненного газа. Металлооксидный материал датчика качества воздуха отличается от рабочей температуры. Оксид металла этого датчика окисляется. Он имеет низкую химическую селективность и реагирует на многие загрязняющие газы (формальдегид, бензол, аммиак, сигаретный дым, духи) и использует эту комплексную реакцию для характеристики качества воздуха.

Инфракрасный принцип

Инфракрасный датчик газа — это своего рода газочувствительное устройство, основанное на характеристиках избирательного поглощения ближнего инфракрасного спектра различных молекул газа и использующее соотношение между концентрацией газа и интенсивностью поглощения (закон Ламберта-Бера) для идентификации компонентов газа и определения их концентрации. . Когда длина волны инфракрасного излучения соответствует спектру поглощения измеряемого газа, инфракрасная энергия поглощается. Ослабление интенсивности инфракрасного света после прохождения через измеряемый газ удовлетворяет закону Ламберта-Бера.

Чем больше концентрация газа, тем больше ослабление света. Следовательно, концентрацию газа можно измерить путем измерения ослабления инфракрасного света газом. Чтобы обеспечить линейную зависимость между показаниями, при большой концентрации измеряемого компонента измерительная камера анализатора короче, самая короткая - 0,3 мм; когда концентрация низкая, измерительная камера длиннее, а самая длинная - >200 мм. Световая энергия, оставшаяся после поглощения, обнаруживается инфракрасным детектором.

Лазерный датчик частиц

Фотоэлектрический преобразователь преобразуется в электрический сигнал для измерения количества твердых частиц, что является более точным, чем другие обычные инфракрасные измерения, и может измерять данные о PM2,5, PM1,0 и PM10 в помещении в режиме реального времени.

Датчик погружения в воду

Датчик погружения в воду основан на принципе проводимости жидкости. Электрод используется для определения наличия воды, а затем датчик преобразуется в выход с сухим контактом. Основываясь на принципе проводимости жидкости, электрод используется для определения наличия воды, а затем датчик преобразуется в выход с сухим контактом, который имеет два выходных состояния: нормально разомкнутое и нормально закрытое.

Погружные датчики делятся на контактные датчики погружения в воду и бесконтактные датчики погружения в воду.

Контактный детектор погружения в воду, использующий для обнаружения принцип проводимости жидкости. Обычно двухполюсный зонд изолирован воздухом; в состоянии погружения в воду щуп включается, и датчик выдает сигнал сухого контакта. При погружении зонда в воду на высоту около 1 мм генерируется сигнал тревоги.

Бесконтактный детектор погружения в воду использует для обнаружения принцип преломления и отражения света в различных секциях среды. Светодиоды и фотоэлектрические приемники размещены в пластиковой полусфере. Когда детектор находится в воздухе, большая часть фотонов светодиода принимается фотоэлектрическим приемником за счет полного отражения; Количество поступающих фотонов светодиода будет уменьшено, и, следовательно, выходная мощность изменится. Подходит для использования в местах протечек коррозионно-проводящих жидкостей.

датчик двери

Беспроводной дверной датчик состоит из модуля беспроводного передатчика и магнитного блока. Есть "стальная камышовая трубка" компонент у двух стрелок на модуле беспроводного передатчика. Когда расстояние между магнитом и стальной герконовой трубкой остается в пределах 1,5 см, стальная герконовая трубка находится в отключенном состоянии. Как только расстояние между магнитом и стальной герконовой трубкой превышает 1,5 см, стальная герконовая трубка закрывается. , вызывая короткое замыкание, загорится индикатор тревоги и на хост будет отправлен сигнал тревоги. Беспроводной сигнал тревоги беспроводного дверного датчика может передаваться на расстояние 200 метров на открытой местности и на 20 метров в жилых помещениях, что тесно связано с окружающей средой.

Датчик изображения

В «умном доме» датчик изображения также является одним из важных компонентов приложения. Главным образом потому, что в современном строительстве необходимо использовать оборудование мониторинга для обеспечения внутреннего мониторинга и мониторинга окружающих жилых территорий. В традиционных методах мониторинга камеры в основном используются для наблюдения, и информация не может быть передана пользователям. Уничтожение приведет к тому, что пользователь понесет большие потери.

В системе «умный дом» посредством мониторинга ПК информация может быть отправлена ​​на мобильный телефон или компьютер пользователя's для реализации удаленного мониторинга. В интеллектуальном мониторинге для фотоэлектрического преобразования можно использовать датчик изображения, который в основном состоит из датчиков CCD и CMOS. состав, с помощью которого цифровые камеры могут обеспечить полный контроль над умным домом.

Инфракрасный датчик

Инфракрасный датчик основан на принципе отражения инфракрасного излучения. Когда определенная часть человеческого тела находится в инфракрасной области, инфракрасный свет, излучаемый инфракрасной передающей трубкой, отражается на инфракрасную приемную трубку из-за блокировки тела человека, и сигнал отправляется на импульсный электромагнитный клапан через встроенный цепи, и электромагнитный клапан получает сигнал. Затем управляйте золотником по заданной команде.

Инфракрасный датчик состоит из трех частей: оптической системы, элемента обнаружения и схемы преобразования. Оптические системы можно разделить на типы передачи и типа отражения в соответствии с различными структурами. Элемент обнаружения можно разделить на элемент теплового обнаружения и элемент фотоэлектрического обнаружения в соответствии с принципом работы. Наиболее распространенным элементом теплового обнаружения является термистор. Когда термистор подвергается воздействию инфракрасного излучения, температура повышается и изменяется сопротивление, которое преобразуется в электрический сигнал, выдаваемый через схему преобразования.

датчик дыма

Предотвращение пожара достигается путем контроля концентрации дыма. Внутренняя часть дымовой сигнализации оснащена ионным датчиком дыма. Ионный датчик дыма — это передовая технология, стабильный и надежный датчик, который широко используется в различных системах пожарной сигнализации. Гораздо лучше, чем газовая резистивная пожарная сигнализация.

датчик присутствия человека

Используя закон излучения черного тела, то есть все объекты выше абсолютного нуля постоянно излучают энергию наружу, а величина излучаемой наружу энергии объекта и ее распределение по длине волны тесно связаны с температурой его поверхности. Чем выше температура, тем мощнее испускаемое инфракрасное излучение. Чтобы быстро и надежно обнаружить человеческое тело, входящее в зону действия, датчик полностью поддерживает основные протоколы связи для достижения эффекта связи оборудования, который может широко использоваться в умных зданиях, отелях, энергосбережении и сокращении выбросов, а также мониторинге безопасности умного дома.