传感器变得更智能和无线–为物联网供电和启用物联网

我们生活在一个充满传感器的世界里,非常小的,你看不见,embedded in MEMS(微型机电系统)更大的那个,well,you can see.你的智能手机充满了传感器。And when your fridge makes a noise because the door has been open too long that's all about transducers as well.

传感器存在了几十年,随着技术的发展,它们变得更小、更智能,而且无处不在。在当今的数字和互联世界中vwin免佣百家乐 (物联网)还有更多的传感器会影响你的生活,在你可能不知道的情况下,它们会越来越多地影响你的生活。

Transducers are evolving and being used in applications such as smart connected cars,数码双胞胎智能家居,建筑管理,virtual reality,徳赢中国 ,医疗保健,well,一切都是真的。让我们看看传感器,它们是什么以及如何使用它们,重点关注一些特定的应用程序和物联网用例——当然还有关键的演进。

传感器-为物联网供电的传感器和执行器

What is a transducer and how are transducers related with IoT?

传感器只是一种将某种形式的能量转换成另一种形式的装置。带上扩音器,它们只是电声传感器,converting an electrical audio signal into sound.

Loudspeakers are electroacoustic transducers
Loudspeakers are electroacoustic transducers

或产科超声检查的超声技师:超声换能器。或者,举个例子:流量传感器设备。And probably closer to your pocket the screen actuator on your smartphone,which essentially turns an electric signal into light.名单是无止境的。

在谈到物联网或在MEMS和传感器市场的发展时,我们已经提到过两种类型的传感器。也就是那些传感器本身和执行器。

后两个术语可能比传感器更为熟悉,在物联网及其他范围内,当然是传感器。

传感器:传感器,物联网数据来源

传感器不仅仅是一种传感器,这确实也是物联网得以存在的原因。如果没有传感器,我们就无法从温度等区域的参数和能量形式中获取任何数据,light,力,加速度,presence of gases and whatnot.

当然,传感器也不是新的。几十年来,它们也无处不在。然而,所有连接的设备或,在这个范围内,IoT devices,配有传感器,they sit at the edge and in the middle of the data nervous system that IoT really is.

传感器和其他传感器,执行器,不仅仅是在物联网设备中(或者你的智能手机)在微机电系统的微观格式中,MEMS代表微型机电系统的小型嵌入式系统。The same goes for actuators,it all depends on what they are to be used for(而且经常使用).带上可穿戴设备的传感器,for example: those definitely have to be very very small as you can see below.

Bosch Sensortec于2017年夏季发布的新型高性能MEMS可穿戴式加速度传感器,传感器中集成了步进计数器-来源
The new high-performance MEMS acceleration sensors for wearables with a step counter integrated in the sensor as announced by Bosch Sensortec in the Summer of 2017 – 资料来源:博世传感器技术公司

Transducers: actuators,当物联网采取行动时

An actuator is also a transducer.它与传感器有什么不同?好,传感器用于捕获数据。它们是通过转换许多可能的变量和这些变量的变化来实现的,such as temperature,加速度,还有几百个变量,或者,更确切地说,signals which are produced by a form of energy such as motion or chemical energy into a digital form,然后可以以数据的形式加以利用。

这种简单的传感器输入和输出功能也出现在执行器中。然而,在某种程度上,它发生在相反的方向。Whereas sensors transduce a signal from variables in the physical environment,执行器得到一个信号来启动某个东西。这种信号也可以是一种手动力,但在物联网和所有这些微型微机电系统的背景下,我们的意思是“数字”信号。What the actuator does or sets in motion can be anything really.还记得冰箱发出的声音提醒你里面的温度上升太多是因为你让门开得太久吗?这是一个动作,由执行机构根据感觉到的变量变化而启动,for instance used in HVAC and damper actuators (more examples below the image).

根据Technavio(2017年10月新闻稿),全球阻尼器执行机构(暖通空调系统中几种执行机构之一)的市场价值将达到148943万美元。
根据Technavio的数据,全球阻尼器执行机构(暖通空调系统中几种执行机构之一)的市场价值将达到148943万美元。 (新闻稿2017年10月)

Assuming that you don't have a car with too much of those technologies people have become used to,更不用说你要去的联网汽车或智能汽车了,非常小的执行器的一个很好的例子是当你发生车祸时会发生什么:安全气囊被激活。Of course today's cars are full of sensors and actuators in small embedded systems and there are plenty more to come.执行机构无处不在,在暖通空调系统中,你有不同类型的执行器,如减震器执行器,它们用于散热器,因此,智能向“智能”边缘设备的移动越来越多。

Moving ever more intelligence and "autonomy" to transducers in IoT

当然,我们正朝着物联网方向前进,analytics,人工智能和越来越智能的系统在无数的应用中,是否涉及建筑物,smart supply chain management或工业4.0:智能。

在最小的设备(智能MEMS)中有更多的智能,在较大的设备中有更多的智能,其目标是实现半自主和自主的愿景,即执行器在最小到无人工干预的情况下工作,在智能传感器系统中,执行器,software,components,networks,software and so forth.That,最终是什么的整合IT and OTis about.

光学传感器-可见传感器示例
光学传感器–可见传感器示例

博世传感器技术公司于2017年夏季发布了新一代低功耗MEMS可穿戴式加速度传感器。(见上图),在传感器中集成了一个增强的可穿戴式步进计数器,不需要补充外部微控制器,is just one of many examples of how transducers and sensors increasingly become smarter,集成了更多的功能,传感器的性能随着许多结果之一的准确性而提高。

Other examples of how transducers are becoming part of a smarter environment were mentioned in our interview with Martin Feder of EcoXpert on物联网时代的建筑管理演变与驱动因素,强调智能向边缘移动。

正如马丁所说,现场控制器或建筑物房间和空间中的实际控制设备移动到IP级别。当然,对于整个建筑方程的其他部分来说,情况已经是这样了,但随着场水平移动到IP,智能可以转移,物联网也可以移入。想想控制,你看不到,in areas such as office spaces,医院房间等等。你可能看到的是温度传感器,灯光开关和显示数字向上或向下移动的控件,但其余部分隐藏在墙后或天花板中,马丁说。

Martin Feder - responsible for the EcoXpert building management systems or BMS certification badge - on LinkedIn
马丁费德

此外,除了暖通空调系统中现有的传感器外,马丁说,第一个安装在散热器上或控制室内气流的小型执行机构在物联网范围内越来越多地出现并慢慢连接起来。它的优点包括更少的连接和与边缘信息和决策的快速连接,以及在现场级别进行更自主的决策。

By way of an example Martin among others mentions how an actuator can decide on the opening or closing of a flow of energy such as a flow of water因此物联网可以根据活动变量和类似参数指导决策,使系统能够通过关闭执行器的特定部件来降低能耗,并向前端发送有关此决定以及通过此方式节省的能量的消息。

你可以想象,考虑到在物联网中使用的传感器种类繁多,以及物联网的使用情况繁多,确实有很多MEMS芯片,我们生活中的执行器和传感器。如前所述:传感器无处不在。

越来越多的无线物联网世界中的MEMS和传感器

物联网正日益成为无线物联网协议。在工业物联网,大多数IIOT连接仍然是关于固定线路,但无线物联网是最快的种植者,而且5g这个行业可能几年后就会有它所需要的(还有一些人想在仍然非常多样的景观中玩耍).

Connectivity will of course always remain a matter of mixes as there are several types within the scope of one major project.然而,when looking at consumer applications and also when looking at connecting sensors in a majority of IoT use cases where low-power and wide-area non-cellular LPWAN protocols solutions suffice(两位主要选手西格福克斯LoRa)我们看到越来越多的传感器芯片和收发器播放器为上述一个或两个非蜂窝LPWAN播放器提供解决方案。

This of course comes on top of already supported wireless connectivity standards,and let's not forget new ones.我们这里不是指5克,它离我们很远,但是,for instance NB-IoT and also Bluetooth Mesh Networking in ample environments and probably about to play a bigger role in the rapidly growing wireless sensor network(无线传感器网络)市场,包括工业WSN。正如蓝牙SIG的人所说,“蓝牙网状网络旨在满足严格的可靠性,IWSN的可扩展性和安全性要求”。在引进了蓝牙低能耗技术之后,the support of mesh for many-to-many communications was launched in the Summer of 2017.We'll see what the future will bring but wireless it will be.

MEMS和传感器:其中物联网应用,devices and use cases are they used?

所以,还有很多事情要解释。然而,现在你有了本质。There are actuators and sensors,在MEMS和外部MEMS中,for all IoT devices and use cases.

预测性维护和资产管理基于振动等信号的几种变化,声音或温度,举几个例子。你现在和将来的游戏设备都充满了传感器。Industry 4.0 applications,增强虚拟现实,建筑管理控制,更智能的汽车,智能手机,智能照明,智能家居应用,智能眼镜,暖通空调系统,home entertainment systems,智慧城市应用,智能工厂,智能废物管理,智能污染监测和任何你能想象到的事情:由传感器或传感器和执行器的数据/动作驱动,在大多数“智能”情况下,以微机电系统的微观形式。

As an example of the fact that ever smaller MEMS contain sensors and actuators does not mean that all transducers are in such microscopic format,是传统的灯泡,电流通过它转换成光和热。为了更现代一点,one of the most used little light-related things we all know,使用并将越来越多地使用:LED。LED只是一个简单的输出传感器。

这就是它的延伸范围。然而,你什么都没看到。一旦我们开始添加更复杂的传感器,执行器,换能器,物联网使用案例和演变,看看当今物联网中使用的传感器和执行器的主要类型,以及传感实际上只是整个等式的一小部分,事情会变得更加清楚。

溴化锂气体专业传感器板
溴化锂气体专业传感器板

只是作为一个例子和一种对未来的体验气体Pro传感器板of IoT specialist Libelium (see image) is used for城市污染与空气质量物联网应用,温室管理,the gauging of indoor air quality,森林火灾探测与扑救以及化学工业过程的控制等等。它包含传感传感器,在其他中,压力,humidity,温度,尘粒存在,一氧化碳(CO)二氧化碳(CO)分子氧(O)臭氧(O))一氧化氮(NO)Nitric Dioxide (NO)二氧化硫(SO)Ammonia (NH)Methane (CH4) and other combustible gases,氢分子(H)硫化氢(Hs)以及更多。

One sensor board for a really limited number of IoT use cases with a chemical aspect in the big galaxy of IoT use cases.

上图:Shutterstock–Copy右边:chombosan–扬声器图像:Shutterstock–Copy右边:Digital Storm-光学传感器图像:Shutterstock–Copy右边:HXBDZXY–所有其他图像均为其各自提及的所有者的财产。