智能传感器及其工作原理简介

随着信息社会和科学技术的发展,我们的生活逐渐被各种“智能”项目所填充,比如智能电话、智能汽车、智能设备以及智能家电等等,这些技术正迅速改变着我们的生活与工作。在众多智能产品当中,有一种名为“智能传感器”的设备,看似微不足道,但是却在科技发展中起到了重要的“轴承”及“连接点”的作用,就如同人体关节一样。

什么是智能传感器?

智能传感器,是指具有微处理器和信息采集、处理以及交换功能的传感器。它通过软件技术实现高精度信息采集。通过自动编程,将检测到的信息按照指令进行存储和处理,从而创建新的数据,舍弃异常数据,以此完成信息分析和统计。家居智能传感器的分类也各色繁多,涵盖了家用电器、日常起居、卫生清洁、消防控制等生活的其它方面。

不同的智能传感器,其功能也不尽相同。智能传感器可分为三类:具有判断能力的智能传感器、具有学习能力的智能传感器,以及具有创造能力的智能传感器。然而,这些智能传感器都包括了以下几项基本功能:自补偿能力、自校准能力、自诊断能力、数字处理、双向通信、信息存储和记忆功能。

智能传感器的工作原理是什么?

智能家居产品的出现,可以追溯至上世纪30年代,当时在芝加哥举办的世博会上,首次出现了“未来之家”的概念。会上展出的Alpha机器人管家是最早的智能产品。经过数十年的时间,“智能家居”的发展逐渐具象化,甚至出现了欣欣向荣的趋势。

本文以家用智能传感器为例,分析其主要功能以及工作原理。我们选取了几种常见的家用传感器,并且对其功能和运转模式进行了如下分析:

1. 家用智能水浸传感器

家用智能水浸传感器

水浸传感器基于液体导电的原理,通过电极探测水源,并且通过传感器将其转换为干接点输出。它的工作原理相对简单。当被检测液体接触到传感器的探头时,水浸传感器的芯线会短接,导致电流产生变化。水浸传感器的反应时间可小于一秒。它适用于厨房、浴室、书房等需要报告水浸情况的室内环境,也适用于通讯站、机房、仓库、图书馆、加油站等外部场所。

2. 家用烟雾火灾传感器

家用烟雾火灾传感器

烟雾传感器是应用范围最为广泛的传感器之一。在普通烟雾传感器的基础上,市面上又出现了许多智能型烟雾传感器。智能烟雾传感器主要有两种:电子感烟探测以及光电感烟探测。

电子感烟传感器工作原理:

电子感烟传感器内含一个电离室,其中的放射性元素“镅241(AM241)”处于正常电场平衡状态,当有烟雾流入电离室时,会破坏这种平衡关系,报警电路检测到浓度超过预设值,便会发出警报。

光电感烟传感器工作原理:

当有烟雾流入光电传感器的光学迷宫时,发射管发出的红外光形成散射,散射的红外光被发射管接收,在后续电路中产生输出电压,烟雾越大,其散射越强,电压也就越高,当电压达到预期值时,就会发出报警信号。

智能烟雾传感器可以无缝输出报警信号至手机app,即使您不在家,也可以即时掌握家中安保情况,确保您家人的安全。

3. 家用睡眠传感器

家用睡眠传感器

智能睡眠传感器分为可穿戴式和非穿戴式。可穿戴设备主要有睡眠手镯、睡眠手表,非穿戴式有智能床垫和智能枕头。这些产品可以在睡眠过程中监测人的心率、呼吸、睡眠质量等指标,让您清晰掌握并调节睡眠状态,防止因睡眠不佳引起免疫功能下降、神经衰弱、高血压、心血管疾病等,以此提高您自己或家人的睡眠质量。

睡眠传感器工作原理:睡眠传感器通过紧贴在人体上的电极来监测睡眠时的静息状态、呼吸频率、鼾声、脉搏、睡眠姿势等参数,通过记录和分析这类数据,向用户输出详细的睡眠质量报告。目前市面上所有的智能穿戴式睡眠探测器,都使用了一种“身体运动记录仪”来监测人体睡眠情况。根据设备和软件采集的睡眠数据,它可以计算并分析能量消耗以及睡眠相关数据、苏醒时间、睡眠效率等。

4. 智能门窗传感器

智能门窗传感器

门窗传感器如果不和屋内其它智能联动产品配套使用,那么其功能就相对单薄。目前,市面上的智能门窗传感器分为基础感应和多功能感应两种:基础感应仅可用于感应门窗的开合状态,而多功能传感器结合了人体感应、门锁传感以及其它功能,可以更好地确定是否有人入室,确认门窗安全,甚至还可以结合摄像头,让房间里的实时场景在手机app端清晰体现。

智能门窗传感器工作原理:基于干簧管制作而成的软磁材料(门磁),在周围没有磁场的情况下,它的两个触点是分离的。但是当它被磁场磁化以后,这两个触点就会接触并且闭合电路。门窗打开时,电路断开,以此实现传感器在门窗、抽屉、衣柜、储物柜及其它状态下的的相关功能。

在使用门窗传感器的过程中,需要避免磁场干扰,它的传感距离也有一定限制,所以在日常生活中的使用率并不高。

5. 土壤湿度监测传感器

土壤湿度监测传感器

有很多人都喜欢在花园里安装自动感应灌溉系统,这其中就包含了土壤湿度传感器。土壤湿度传感器通过判定土壤含水量来确定其湿度。

土壤湿度传感器工作原理:当传感器插入土壤时,由于土壤含水量不同,其电阻值也不同。传感器将检测到的“高湿度”和“低湿度”信号通过编码器传送给主控制器,主控制器将会确定控制状态。在湿度高时,停止灌溉。在湿度较低时,连接到水源的电磁阀会通过光电隔离和继电器控制打开灌溉水源进行浇水。

智能传感器和基础传感器的区别在哪?

智能传感器的研发者提高了其产品质量,根据基础传感器增加了产品功能。以家用安防传感器为例,其基本功能有:报警、监测数据。在这些功能的基础上,智能传感器还实现了手机同步、自动报警、摄像、app通知等高科技功能。这些功能不仅大大提高了产品性价比,还能在危机发生时为您提供及时、有效、高效的安全服务。此外,由于基础传感器的技术限制,还会存在数据偏差和精度不足,这些都是智能传感器研发过程中需要解决的重点问题。

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