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应用于工业领域的传感器模块分析

电子设计 2019-03-15 08:22 次阅读
物联网 (IoT) 前景光明,将为消费者和企业提供多种全新的应用和服务。作为消费者,我们注意到 IoT 正缓步进入千家万户,但许多专家认为最大的获利者将是制造业,因为这一行业中,工业物联网 (IIoT) 一词已经广为流行。和所有基于 IoT 的应用一样,它实质上由常见的远程传感器和致动器构成,可切实发挥 IIoT 的作用。IIoT 将实现规模空前的有关制造和流程操作的数据可见性。另外,它将显示制造设备的能效和性能数据,再辅以预测性维护机制,将达到相得益彰的效果。用于此类应用的传感器可能是简单、小型、无源和/或半导体元器件,但这些元器件所在的工业环境中存在着极端温度、振动和湿度的影响。由于需要快速部署可在上述条件中正常工作的传感器和边缘节点设备,众多 IoT 开发人员采用了基于模块的方法将传感器集成到各自的设计中。 鉴于分立解决方案存在的各种挑战,模块有理由成为优先之选。例如,温度测量可以通过将负温度系数 (NTC) 热敏电阻与电阻器串联来实现,以便产生的结电压能够随环境温度而变化。然后,产生的结电压可以由主微控制器的模数转换器 (ADC) 进行读数,并利用公式计算温度。但 NTC 热敏电阻的温度/电阻具有非线性特征,需要在整个工作温度范围内进行最佳拟合线性化。此外,还需考虑温度补偿和漂移特性。主微控制器额外执行的处理过程需要占用更多的 MCU 资源,且所有终端传感器都应在制造期间完成校准。用于密封 NTC 电阻器的封装是另一个主要考虑因素,需要确保所需元器件免受环境影响。 应用于工业领域的传感器模块分析 图 1: SHT35 温度和湿度传感器。 相较于上述方案,我们可以采用温度模块,现以 Sensirion 的 SHT35 数字温度和湿度传感器为例(图 1)。这款表面贴装低功耗设备尺寸仅为 2.5 x 2.5 x 0.9 mm,在 2.4 至 5.5 VDC 供电电压下工作,测量时电流消耗仅为 800 µA,休眠模式下电流低至 0.2 µA。小型封装内置测量湿度的电容式传感器和测量温度的带隙传感器。这种传感器可以测量的温度范围为 -40 至 +125°C,相对湿度范围为 0 至 +100%。由于提供完全校准的数字输出,传感器元件可连接到信号处理电路与一个 14 位 ADC,其中 ADC 的温度和相对湿度精度分别达到 +/- 0.3°C 和 +/- 2%。 应用于工业领域的传感器模块分析 图 2: SHT35 与主微控制器通信。 图 2 所示为与主微控制器的通信过程。两者通过 I2C 串行接口实现通信,只需增加极少的上拉电阻器和去耦电容器。温度和湿度测量需要使用图 3 指定的命令。传感器数据一经读取,将以两个字节加上单字节 CRC 校验和(灰色模块)的形式传输。 应用于工业领域的传感器模块分析 图 3: SHT3x 单步运算模式测量命令。 如果要使用 SHT3x 系列协助传感器的原型设计,分线式评估板是一个不错的选择。这款评估板由 Adafruit 推出,可让传感器简单快速地连接到 Arduino 或兼容平台。有关连接到 SHT3x 的详细指南和 Arduino Sketch 代码示例,请点击此处。 Bosch BME280 是另一个数字温度和湿度传感器的例子。这是一款全封闭 LGA 封装设备,具有金属顶盖,还配备一个绝对气压传感器。藉由低功耗设计和极其紧凑的尺寸,BME280 适用于多种电池供电的便携式应用,从工业自动化控制到个人健身监测设备,不一而足。图 4 为 BME280 功能框图。 应用于工业领域的传感器模块分析 图 4: 结合湿度、压力和温度传感器的 Bosch BME280 功能框图。 传感器模拟和数字模块可由 1.7 至 3.6 V 的 DC 电源和 1.2 至 3.6 V 的独立数字接口电源提供,具体取决于应用要求。传感器支持 SPI 和 I2C 接口,且能够以三种不同的功耗模式工作。主 MCU 可触发测量功能,或让传感器以预先确定的速率自动测量。功耗在休眠模式下低至 0.1 µA,待机模式为 0.2 µA,而压力测量期间最高可达 714 µA。三种传感器工作模式为休眠、强制和普通。默认模式为休眠模式,在此模式下,将无任何 ADC 操作,且所有寄存器均可访问。 应用于工业领域的传感器模块分析 图 5: BME280 传感器模式转换示意图。 强制模式通过主微控制器发出 SPI 或 I2C 请求才能调用,且每次仅执行一次测量。保存测量结果之后,传感器恢复到休眠模式。普通模式可持续执行多次测量,保存测量结果之后,传感器恢复到休眠模式。 BME280 上的规格书详细解释了工作模式、串行通信和访问测量结果寄存器的方法。另外,本文档还专门针对不同应用使用案例推荐了一些传感器设置配置文件,应用领域从天气监测到游戏,一应俱全。这些设置配置文档让各种不同应用的功率节省、采样率、噪声过滤和数据输出率各方面达到了最佳平衡状态。 对于希望基于 BME280 进行原型设计的工程师,建议尝试 Adafruit BME280 传感器分线板,如图 6 所示。 应用于工业领域的传感器模块分析 图 6: Adafruit BME280 结合式传感器分线板 Adafruit 提供详细的传感器使用指南,点击此处即可下载。使用指南包括连接 Arduino UNO 或兼容性单板计算机的方法,另外还提供 Arduino BME280 库(从 Adafruit GitHub 存储库获取)的链接。图 7 显示 BME280 测试草图(由库提供)代码片段。图片上方重点介绍将 SPI 引脚连接分配到 Arduino 的方法,而图片下方突出显示使用库读取数值的简单之处。 应用于工业领域的传感器模块分析 图 7: Adafruit BME280 测试草图代码片段。 差压传感器是燃气锅炉、燃料电池和 HVAC 系统等众多工业应用中另一种常见的传感器类型。以 Sensirion SDP8xx 系列为例,这款传感器专门用于测量大容量应用的空气或非腐蚀性气体的压力。SDP810 传感器是一款数字差压传感器,可以测量 +/- 500 Pa 范围内的气压,精度高达 0.1 Pa。通过 I2C 接口实现与主 MCU 的通信。图 8 为功能框图和传感器图片。 应用于工业领域的传感器模块分析 图 8: Sensirion SDP810 框图和图片。 差压传感器可用于测量气体流速,如图 9 所示。在此示例中,旁路气流用于计算通过主要通道或管道的气流。报告测量结果时可使用容积流量 (l/min) 或质量流量(每分钟标准立方厘米)。其中后者通常用于加热应用中,基准点为特定温度和气压。 应用于工业领域的传感器模块分析 图 9: 使用差压传感器进行流量测量 和 BME280 传感器一样,SDP810 可以在触发或持续运转的模式下工作。在 I2C 总线构建命令序列过程中,可使用简单协议。我们还提供了 SDP810 传感器的 SDP816 版本,该版本可实现模拟输出。模拟输出可以配置为与差压呈线性关系,或者平方根转换。 结论 本文仅涉及到一小部分用于各种工业应用的传感器模块。由于无需应对分立方案存在的挑战,使用数字传感器模块进行设计可以为开发团队节省大量的时间和精力。
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TLV1548-Q1 具有串行控制和 8 个模拟输入的汽车类低压 10 位模数转换器

TLC2543-Q1 具有串行控制和 11 个模拟输入的汽车类 12 位模数转换器

信息描述The TLC2543 is a 12-bit, switched-capacitor, successive-approximation, analog-to-digital converters. Each device, with three control inputs [chip select (CS), the input-output clock, and the address input (DATA INPUT)], is designed for communication with the serial port of a host processor or peripheral through a serial 3-state output. The device allows high-speed data transfers from the host. In addition to the high-speed converter and versatile control capability, the device has an on-chip 14-channel multiplexer that can select any one of 11 inputs or any one of three internal self-test voltages. The sample-and-hold function is automatic. At the end of conversion, the end-of-conversion (EOC) output goes high to indicate that conversion is complete. The converter incorporated in the device features differential high-impedance reference inputs that facilitate ratiometric conversion, scaling, and isolation of analog circuitry from logic and supply noi...
发表于 04-18 20:07 0次 阅读
TLC2543-Q1 具有串行控制和 11 个模拟输入的汽车类 12 位模数转换器

请问通过霍尔传感器怎样测电机输出得脉冲

通过霍尔传感器怎样测电机输出得脉冲
发表于 04-18 20:04 45次 阅读
请问通过霍尔传感器怎样测电机输出得脉冲

AC1361 CJC传感器

信息产品分类接口和隔离 IOS子系统Additional 6B Resources: Accessories, Backplanes and Power SuppliesSales and Service: North America (SCS Embedded Tech), Rest of World
发表于 04-18 19:15 8次 阅读
AC1361 CJC传感器

AC1345 带CJC传感器的独立模块安装套件

信息产品分类接口和隔离 IOS子系统Additional 3B Resources: Accessories, Backplanes and Power SuppliesSales and Service: North America (SCS Embedded Tech), Rest of WorldDownload a PDF copy of this user manual
发表于 04-18 19:15 4次 阅读
AC1345 带CJC传感器的独立模块安装套件

如何使用可靠信标和节点度估计距离进行无线传感器网络定位算法的说明

针对经典的DV-Hop、Amorphous等免测距无线传感器网络( WSN)定位算法信标节点选择不可....
发表于 04-18 17:30 25次 阅读
如何使用可靠信标和节点度估计距离进行无线传感器网络定位算法的说明

如何使用空间合作关系进行基站流量预测模型的资料说明

针对传统的自回归积分移动平均(ARIMA)模型和长短时记忆(LSTM)单元在基站流量预测中没有利用基....
发表于 04-18 17:29 42次 阅读
如何使用空间合作关系进行基站流量预测模型的资料说明

物联网将改变未来物流产业的发展

qy88千赢国际娱乐物流,是基于互联网、物联网技术的深化应用,是利用先进的信息采集、处理、管理、流通,qy88千赢国际娱乐分析等技术....
发表于 04-18 16:15 113次 阅读
物联网将改变未来物流产业的发展

物联网技术可以实现智慧医院的qy88千赢国际娱乐化

近日,达实qy88千赢国际娱乐发布了《基于物联网应用的达实智慧医院白皮书》,从智慧医院的发展现状入手,总结智慧医院发....
发表于 04-18 16:05 95次 阅读
物联网技术可以实现智慧医院的qy88千赢国际娱乐化

物联网将如何改变交通运输行业

每年有近120万人死于车祸,平均每天约有3,287人死亡。专家认为,当自动驾驶汽车开始取代人类驾驶汽....
发表于 04-18 15:52 70次 阅读
物联网将如何改变交通运输行业

物联网能在对抗地震这样的天灾中发挥作用吗?

预防分为几个阶段,在社会和个人防范意识与常识方面的提升、在灾害提前预警方面、在地震监测方面……随着智....
的头像 司南物联 发表于 04-18 13:45 357次 阅读
物联网能在对抗地震这样的天灾中发挥作用吗?

物联网的诞生、重要性、技术关系、对人类走向未来的帮助

同样一项技术,因为物联网的发展速度,效果已经大不一样了。互联网在连接技术方面日新月异,所以才有了高解....
的头像 司南物联 发表于 04-18 12:43 260次 阅读
物联网的诞生、重要性、技术关系、对人类走向未来的帮助

慧云信息五谷耘立方重大功能“报表云”全新上线

伴随着物联网、移动互联网等信息技术的飞速发展,尤其是qy88千赢国际娱乐设备的普及应用,近年来农业数据呈爆发增长趋势....
的头像 慧云物联网 发表于 04-18 12:39 173次 阅读
慧云信息五谷耘立方重大功能“报表云”全新上线

物联网加密货币在生活中有着怎样的实际应用

物联网的首个应用场景诞生在麻省理工学院,大学生使用便宜的传感器来监控和补充他们的可乐机。 1994年....
发表于 04-18 11:34 75次 阅读
物联网加密货币在生活中有着怎样的实际应用

伊玛:专注核心技术,找准定位做有特色的传感器

据了解,基于客户的需求,伊玛从未停止过研发的步伐。伊玛拥有专业的研发团队,围绕自身核心技术展开,不断....
的头像 工控头条 发表于 04-18 11:18 395次 阅读
伊玛:专注核心技术,找准定位做有特色的传感器

物联网发展的三大编程语言

虽然Java是物联网开发中使用最多的语言,但是Java和Python在物联网开发的不同子域中紧随其后。物联网发展的未来可能仍然是多...
发表于 04-18 10:49 81次 阅读
物联网发展的三大编程语言

物联网技术日渐成熟,在传统农业领域的应用越来越广泛

农业是物联网技术的重点应用领域之一,也是物联网技术应用需求最迫切、难度最大、集成性特征最明显的领域。
的头像 司南物联 发表于 04-18 10:48 271次 阅读
物联网技术日渐成熟,在传统农业领域的应用越来越广泛

传感器作为智慧城市的“桥梁”,即将迎来产业大爆发

自从“十三五”规划发布后,智慧城市及物联网的建设计划再次将传感器推上了风口浪尖。
的头像 物联网智慧城市D1net 发表于 04-18 09:59 304次 阅读
传感器作为智慧城市的“桥梁”,即将迎来产业大爆发

C&K为家居自动化和物联网电子设备应用提供超小型、性价比超高的轻触开关

享誉全球的高品质机电开关领先制造商 C&K 宣布推出一款新的超小型 PTS815 轻触开关, 面向开....
的头像 人间烟火123 发表于 04-18 09:27 705次 阅读
C&K为家居自动化和物联网电子设备应用提供超小型、性价比超高的轻触开关

5G时代:除了qy88千赢国际娱乐手机外,运营商瞄准了更赚钱的物联网

近年来,得益于LoRa与NB-IoT等低功耗广域网广泛应用,继而让物联网应用至工业、零售、交通等各行....
的头像 传感物联网 发表于 04-18 08:59 488次 阅读
5G时代:除了qy88千赢国际娱乐手机外,运营商瞄准了更赚钱的物联网

泛在电力物联网中是什么东西?如何实现

随着宽带载波技术的推进,电力线传输信号的能力已经大有进步,比起窄带载波技术传输信号的不稳定性有很大提....
发表于 04-18 08:00 25次 阅读
泛在电力物联网中是什么东西?如何实现

BL612数字qy88千赢国际娱乐热释电红外传感器的数据手册免费下载

BL612是将数字qy88千赢国际娱乐控制电路与人体探测敏感元都集成在电磁屏蔽罩内的热释电红外传感器。人体探测敏感元....
发表于 04-18 08:00 24次 阅读
BL612数字qy88千赢国际娱乐热释电红外传感器的数据手册免费下载

空调温度传感器NTC的工作原理和使用存在的故障等资料说明

空调温度传感器为负温度系数热敏电阻,简称NTC,其阻值随温度升高而降低,随温度降低而增大。25℃时的....
发表于 04-18 08:00 31次 阅读
空调温度传感器NTC的工作原理和使用存在的故障等资料说明

ZigBee简介和学习方法的详细资料说明

近年来,由于无线接入技术的需求日益增大,无线通信和无线网络均呈现出指数增加的趋势。这有力的推动力无线....
发表于 04-18 08:00 52次 阅读
ZigBee简介和学习方法的详细资料说明

如何使用CC2530单片机进行多点温度采集系统的设计实验说明

多点温度采集有利于分析整个设备或系统的温度,改善被控温度的技术指 标,提高产品的质量和数量,因而,....
发表于 04-18 08:00 40次 阅读
如何使用CC2530单片机进行多点温度采集系统的设计实验说明

H3LIS331DL开启时间是?

大家好, 我一直在研究H3LIS331DL传感器。我遗漏了H3LIS331DL数据表中的一个澄清。 在数据表H3LIS331DL的第...
发表于 04-18 06:20 46次 阅读
H3LIS331DL开启时间是?

请问怎么进行电荷放大电路的设计?

我采用压电传感器,测量频率为10hz-1000hz的机械振动 不知道是否正确,如何理解这个设计电路呢 ,还有电阻电容如何取值 ...
发表于 04-18 02:10 21次 阅读
请问怎么进行电荷放大电路的设计?

6050的加速度传感器数据异常

   如图,静止放在桌面上,陀螺仪的数据挺正常的,但是为什么加速计的数据在静止情况下也变这样呢。 用的是匿名上位机...
发表于 04-18 00:27 16次 阅读
6050的加速度传感器数据异常

可实现周围环境温度实时调控的空调系统设计

如图1所示,空调系统为了实现对周围环境温度的实时调控,需要实时对周围环境温度进行检测。为了解决这个问题,温度传感IC便成了...
发表于 04-17 21:14 19次 阅读
可实现周围环境温度实时调控的空调系统设计

Silicon Labs最广泛的无线连接解决方案产品阵容

无论您希望为单个设备(工业设备)添加连接,无论是综合性的应用系统,还是整个城市,我们都有和是的无线协....
的头像 SiliconLabs 发表于 04-17 18:17 907次 阅读
Silicon Labs最广泛的无线连接解决方案产品阵容

MAX22513方案尺寸缩小3倍、功耗降低4倍,是工业4.0应用的理想选择

随着工业4.0系统的qy88千赢国际娱乐化程度越来越高,传感器和执行器必须不断减小尺寸、提升可靠性、降低功耗,以更轻....
的头像 美信半导体 发表于 04-17 18:11 811次 阅读
MAX22513方案尺寸缩小3倍、功耗降低4倍,是工业4.0应用的理想选择

华大电子发布物联网表计数据安全芯方案,助力表计产业升级

进入到物联网时代,物联网技术解决了智慧化、数字化和信息化的问题,但是同时面临着网络和信息安全带来的重....
的头像 华大半导体有限公司 发表于 04-17 17:57 1060次 阅读
华大电子发布物联网表计数据安全芯方案,助力表计产业升级

为无人机装上“鹰爪”,通过机载的传感器自动寻找和着陆在休息地点

无人机最令人沮丧的地方就是他们的飞行时间太有限了!在过去几年中,虽然电池技术有了很大的改进,但对无人....
的头像 无人机网 发表于 04-17 17:16 352次 阅读
为无人机装上“鹰爪”,通过机载的传感器自动寻找和着陆在休息地点

孙正义的先见之明,横跨300年的愿景

他们在土耳其里维埃拉马尔马里斯港码头的海鲜餐厅The Pineapple见了面。孙正义提前包下了整个....
的头像 芯智讯 发表于 04-17 17:05 604次 阅读
孙正义的先见之明,横跨300年的愿景

村田推出支持CAT.M1/NB-IoT的超小等级的LPWA模块

网络基础设施的普及使IoT不断发展,各种物物得以衔接。诸如桥梁、高架公路、隧道等已陈旧的基础设施的维....
的头像 村田中文技术社区 发表于 04-17 16:43 996次 阅读
村田推出支持CAT.M1/NB-IoT的超小等级的LPWA模块

M系列多传感器红外热像系统助力消防救援解决方案

FLIR M200装载了FLIR最新的Boson™ 高性能热像仪核心,它具有一个集成的多核视频处理器....
发表于 04-17 16:24 66次 阅读
M系列多传感器红外热像系统助力消防救援解决方案

一个嵌入式软件工程师的角度如何看波音737MAX8坠机事件

此前有媒体批评波音MCAS软件设计过于简单,存在单传感器缺陷,并把锅甩给印度软件外包公司。小编当时对....
的头像 联动原素 发表于 04-17 16:13 262次 阅读
一个嵌入式软件工程师的角度如何看波音737MAX8坠机事件

中科院博士的创业独白:做物联网要耐着性子当一头埋头干活的牛

那是2014年,当时正值国内跨境电商的风口期,所以我的第一个创业项目是母婴用品的跨境电商平台。我们的....
的头像 联动原素 发表于 04-17 16:10 507次 阅读
中科院博士的创业独白:做物联网要耐着性子当一头埋头干活的牛

技术驱动应用落地 六位大咖热议行业新机遇

传感器、加速计算、存储以及物联网、人工qy88千赢国际娱乐和工业4.0等等话题是当下半导体产业的关注焦点。日前,在第....
的头像 坚白 发表于 04-17 15:57 1921次 阅读
技术驱动应用落地 六位大咖热议行业新机遇