物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂華項(xiàng)目

1、1 1 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 3.1 任務(wù)一：傳感器的基礎(chǔ)知識(shí) 3.2 任務(wù)二：檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ) 3.3 任務(wù)三：典型傳感器的選擇 3.4 任務(wù)四：物聯(lián)網(wǎng)中傳感器應(yīng)用實(shí)踐 2 2 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 3.1 任務(wù)一：傳感器的基礎(chǔ)知識(shí) 3.1.1 傳感器的概述 傳感器是一種物理裝置或生物器官，能夠探測(cè)、感受外 界的信號(hào)、物理?xiàng)l件(如光、熱、濕度)或化學(xué)組成(如煙霧)， 并將探知的信息傳遞給其他裝置或器官。 3 3 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目

2、 3.1.2 傳感器的分類(lèi) 1. 按傳感器的用途分類(lèi) 傳感器按照其用途分為力敏傳感器、位置傳感器、液面 傳感器、能耗傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、射線輻 射傳感器、熱敏傳感器和24GHz雷達(dá)傳感器。 4 4 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 2. 按傳感器的原理分類(lèi) 傳感器按照其原理可分為振動(dòng)傳感器、濕敏傳感器、磁 敏傳感器、氣敏傳感器、真空度傳感器和生物傳感器。 5 5 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 3. 按傳感器的輸出信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi) 傳感器按照其輸出信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi)可分為以下四種： (1) 模擬傳感器：將被測(cè)量的非電學(xué)

3、量轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)。 (2) 數(shù)字傳感器：將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信 號(hào)(包括直接和間接轉(zhuǎn)換)。 (3) 膺數(shù)字傳感器：將被測(cè)量的信號(hào)量轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)或 短周期信號(hào)的輸出(包括直接或間接轉(zhuǎn)換)。 (4) 開(kāi)關(guān)傳感器：當(dāng)一個(gè)被測(cè)量的信號(hào)達(dá)到某個(gè)特定的閾 值時(shí)，傳感器相應(yīng)地輸出一個(gè)設(shè)定的低電平或高電平信號(hào)。 6 6 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 4. 按傳感器的材料分類(lèi) 在外界因素的作用下，所有材料都會(huì)作出相應(yīng)的、具有 特征性的反應(yīng)。它們中的那些對(duì)外界作用最敏感的材料，即 那些具有功能特性的材料，被用來(lái)制作傳感器的敏感元件。 從所應(yīng)用的材料觀點(diǎn)出發(fā)可將

4、傳感器分成下列三類(lèi)： (1) 按照其所用材料的類(lèi)別分類(lèi)：金屬聚合物和陶瓷混合 物。 (2) 按材料的物理性質(zhì)分類(lèi)：導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體和磁 性材料。 (3) 按材料的晶體結(jié)構(gòu)分類(lèi)：?jiǎn)尉?、多晶和非晶材料?7 7 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 與采用新材料緊密相關(guān)的傳感器開(kāi)發(fā)工作，可以歸納為 下述三個(gè)方向： (1) 在已知的材料中探索新的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)，然后使 它們能在傳感器技術(shù)中得到實(shí)際使用。 (2) 探索新的材料，應(yīng)用那些已知的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)來(lái) 改進(jìn)傳感器技術(shù)。 (3) 在研究新型材料的基礎(chǔ)上探索新現(xiàn)象、新效應(yīng)和反應(yīng)， 并在傳感器技術(shù)中加以具體實(shí)施。

5、 8 8 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 5. 按傳感器的制造工藝分類(lèi) 傳感器按照其制造工藝分類(lèi)可分為以下四種： 傳感器按照其制造工藝可分為集成傳感器、薄膜傳感器、 厚膜傳感器和陶瓷傳感器。 9 9 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 6. 按傳感器的測(cè)量目的不同分類(lèi) 傳感器根據(jù)測(cè)量目的不同可分為物理型傳感器、化學(xué)型 傳感器和生物型傳感器。 (1) 物理型傳感器是利用被測(cè)量物質(zhì)的某些物理性質(zhì)發(fā)生 明顯變化的特性制成的。 (2) 化學(xué)型傳感器是利用能把化學(xué)物質(zhì)的成分、濃度等化 學(xué)量轉(zhuǎn)化成電學(xué)量的敏感元件制成的。 (3) 生物型傳

6、感器是利用各種生物或生物物質(zhì)的特性做成 的，用以檢測(cè)與識(shí)別生物體內(nèi)化學(xué)成分的傳感器。 1010 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 3.1.3 傳感器的性能指標(biāo) 1. 傳感器靜態(tài)特性 (1) 線性度： (2) 靈敏度： (3) 遲滯： (4) 重復(fù)性： (5) 漂移： 1111 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 2. 傳感器動(dòng)態(tài)特性 所謂動(dòng)態(tài)特性，是指?jìng)鞲衅髟谳斎胱兓瘯r(shí)，它的輸出的 特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn) 輸入信號(hào)的響應(yīng)來(lái)表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的 響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入

7、信號(hào)的響應(yīng)與 它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了 前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正 弦信號(hào)兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率 響應(yīng)來(lái)表示。 1212 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 3. 傳感器的線性度 通常情況下，傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非 直線。在實(shí)際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用 一條擬合直線近似地代表實(shí)際的特性曲線、線性度(非線性誤 差)，就是這個(gè)近似程度的一個(gè)性能指標(biāo)。 1313 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 4. 傳感器的靈敏度 靈敏度是指

8、傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化y對(duì)輸 入量變化x的比值。 它是輸出-輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸 入之間顯線性關(guān)系，則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。否則，它將隨輸 入量的變化而變化。 1414 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 5. 傳感器的分辨率 分辨率是指?jìng)鞲衅骺筛惺艿降谋粶y(cè)量的最小變化的能力。 當(dāng)輸入變化值未超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變 化，即傳感器對(duì)此輸入量的變化是分辨不出來(lái)的。只有當(dāng)輸 入量的變化超過(guò)分辨率時(shí)，其輸出才會(huì)發(fā)生變化。 1515 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 3.1.4 傳感器的組成和結(jié)

9、構(gòu) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB 766587)中傳感器(Transducer/Sensor)的定 義：能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出 信號(hào)的器件或裝置。 1616 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 圖3.1 傳感器組成框圖 1717 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 3.2 任務(wù)二：檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ) 3.2.1 檢測(cè)系統(tǒng)概述 檢測(cè)是人類(lèi)認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界、改造物質(zhì)世界的重要手段。 檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展標(biāo)志著人類(lèi)的進(jìn)步和人類(lèi)社會(huì)的繁榮。現(xiàn)代 工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、交通、醫(yī)療、科研等各行業(yè)，檢測(cè)技術(shù) 的作用越來(lái)越大，檢測(cè)設(shè)備就像神經(jīng)和感官，源源

10、不斷地向 人們傳輸各種有用的信息。微處理器芯片使傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù) 采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理成為現(xiàn)實(shí)。 1818 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)包含測(cè)量、故障診斷、信息處理和決 策輸出等多種內(nèi)容，具有比傳統(tǒng)的“測(cè)量”更豐富的范疇和 模仿人類(lèi)專(zhuān)家信息綜合處理能力。一般具有以下特點(diǎn)： (1) 軟件控制測(cè)量過(guò)程。 (2) 智能化數(shù)據(jù)處理。 (3) 高度的靈活性。 (4) 實(shí)現(xiàn)多參數(shù)檢測(cè)與信息融合。 (5) 測(cè)量速度快。 (6) 智能化功能強(qiáng)。 1919 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 3.2.2 檢測(cè)技術(shù)分類(lèi) 1

11、. 按測(cè)量過(guò)程的特點(diǎn)分類(lèi) 1) 直接測(cè)量法 (1) 偏差測(cè)量法。 (2) 零位測(cè)量法。 (3) 微差測(cè)量法。 2020 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 2) 間接測(cè)量法 在使用儀表或傳感器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，首先對(duì)與測(cè)量有確定 函數(shù)關(guān)系的幾個(gè)量進(jìn)行測(cè)量，將被測(cè)量代入函數(shù)關(guān)系式，經(jīng) 過(guò)計(jì)算得到所需要的結(jié)果，這種測(cè)量方法稱(chēng)為間接測(cè)量法。 間接測(cè)量法的測(cè)量手續(xù)較多，花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，常用于不易直 接測(cè)量或者缺乏直接測(cè)量手段的場(chǎng)合。 2121 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 3) 組合測(cè)量法 組合測(cè)量法是一種特殊的精密測(cè)量方法。被測(cè)量必須經(jīng)

12、過(guò)求解聯(lián)立方程組才能得到最后結(jié)果。組合測(cè)量操作手續(xù)復(fù) 雜，花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，多用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)或特殊場(chǎng)合。 2222 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 2. 按測(cè)量的精度因素分類(lèi) (1) 等精度測(cè)量法：用相同精度的儀表與測(cè)量方法對(duì)同一 被測(cè)量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量。 (2) 非等精度測(cè)量法：用不同精度的儀表或不同的測(cè)量方 法，或在環(huán)境條件相差很大時(shí)對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè) 量。 2323 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 3. 按測(cè)量?jī)x表特點(diǎn)分類(lèi) (1) 接觸測(cè)量法：傳感器直接與被測(cè)對(duì)象接觸，承受被測(cè) 參數(shù)的作用，感受其變化，從而獲得其信號(hào)

13、，并測(cè)量其信號(hào) 大小的方法。 (2) 非接觸測(cè)量法：傳感器不與被測(cè)對(duì)象直接接觸，而是 間接承受被測(cè)參數(shù)的作用，感受其變化，并測(cè)量其信號(hào)大小 的方法。 2424 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 4. 按測(cè)量對(duì)象的特點(diǎn)分類(lèi) (1) 靜態(tài)測(cè)量法：指被測(cè)對(duì)象處于穩(wěn)定情況下的測(cè)量，此 時(shí)被測(cè)對(duì)象不隨時(shí)間變化，故又稱(chēng)為穩(wěn)態(tài)測(cè)量。 (2) 動(dòng)態(tài)測(cè)量法：指被測(cè)對(duì)象處于不穩(wěn)定情況下進(jìn)行的測(cè) 量，此時(shí)被測(cè)對(duì)象隨時(shí)間而變化，因此，這種測(cè)量必須在瞬 間完成，才能得到動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)量結(jié)果。 2525 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 3.2.3 檢測(cè)系

14、統(tǒng)組成 1. 檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成 在工程中，由傳感器與多臺(tái)儀表組合在一起，完成信號(hào) 的檢測(cè)，這就形成了一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)。檢測(cè)系統(tǒng)是傳感器與測(cè) 量?jī)x表、變換裝置等的有機(jī)結(jié)合。 2626 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 圖3.2 檢測(cè)系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)框圖 2727 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 2. 開(kāi)環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)和閉環(huán)檢測(cè)系統(tǒng) 1) 開(kāi)環(huán)檢測(cè)系統(tǒng) 開(kāi)環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)的全部信息變換只沿著一個(gè)方向進(jìn)行，如 圖3.3所示。 2828 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 圖3.3 開(kāi)環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)框圖 2929 項(xiàng)目三 傳感

15、器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 2) 閉環(huán)檢測(cè)系統(tǒng) 閉環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)是在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加了反饋環(huán)節(jié)，使 得信息變換與傳遞形成閉環(huán)，能對(duì)包含在反饋環(huán)內(nèi)的各環(huán)節(jié) 造成的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，使得系統(tǒng)的誤差變得很小。 3030 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 3. 檢測(cè)儀表的組成 檢測(cè)儀表是實(shí)現(xiàn)檢測(cè)過(guò)程的物質(zhì)手段，是測(cè)量方法的具 體化，它將被測(cè)量經(jīng)過(guò)一次或多次的信號(hào)或能量形式的轉(zhuǎn)換， 再由儀表指針、數(shù)字或圖像等顯示出量值，從而實(shí)現(xiàn)被測(cè)量 的檢測(cè)。 3131 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 圖3.4 檢測(cè)儀表的組成框

16、圖 3232 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 3.3 任務(wù)三：典型傳感器的選擇 3.3.1 磁檢測(cè)傳感器 磁檢測(cè)傳感器使用的是干簧管。干簧管(Reed Switch)也稱(chēng) 舌簧管或磁簧開(kāi)關(guān)，是一種磁敏的特殊開(kāi)關(guān)。 3333 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 圖3.5 外形和接口原理圖 3434 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 3.3.2 光照傳感器 光照傳感器使用的是光敏電阻。光敏電阻又稱(chēng)光導(dǎo)管， 常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和 硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波

17、長(zhǎng)的光照射下， 其阻值迅速減小的特性。 3535 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 圖3.6 光照傳感器的外形和接口原理圖 3636 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 3.3.3 紅外對(duì)射傳感器 紅外對(duì)射傳感器使用的是槽型紅外光電開(kāi)關(guān)。紅外光電 開(kāi)關(guān)是捕捉紅外線這種不可見(jiàn)光，采用專(zhuān)用的紅外發(fā)射管和 接收管，轉(zhuǎn)換為可以觀測(cè)的電信號(hào)。紅外光電傳感器有效地 防止周?chē)梢?jiàn)光的干擾，進(jìn)行無(wú)接觸探測(cè)，不損傷被測(cè)物體。 3737 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 圖3.7 紅外對(duì)射傳感器模塊和接口原理圖 3

18、838 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 3.3.4 人體檢測(cè)傳感器 人體檢測(cè)傳感器使用的是熱釋電人體紅外線感應(yīng)模塊。 人體紅外線感應(yīng)模塊是基于紅外線技術(shù)的自動(dòng)控制產(chǎn)品，靈 敏度高，可靠性強(qiáng)，用于各類(lèi)感應(yīng)電器設(shè)備，適合干電池供 電的電器產(chǎn)品；低電壓工作模式，可方便與各類(lèi)電路實(shí)現(xiàn)對(duì) 接；尺寸小，便于安裝。人體紅外線感應(yīng)模塊適用于感應(yīng)廣 告機(jī)、感應(yīng)水龍頭、各類(lèi)感應(yīng)燈飾、感應(yīng)玩具、感應(yīng)排氣扇、 感應(yīng)垃圾桶、感應(yīng)報(bào)警器感應(yīng)風(fēng)扇等。這類(lèi)傳感器種類(lèi)繁 多，通常具有高響應(yīng)、低噪音的特點(diǎn)。 3939 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 圖3.8

19、 人體檢測(cè)傳感器模塊和接口原理圖 4040 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 3.3.5 溫濕度傳感器 1. 接口電路 AM2321溫濕度傳感器的實(shí)物與STC12C5A16S2接口電路 原理圖如圖3.9所示。 4141 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 圖3.9 AM2321溫濕度傳感器實(shí)物與STC12C5A16S2接口電路原理圖 4242 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 4343 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 2. 通信協(xié)議 AM2321的單總線通信協(xié)

20、議說(shuō)明： SDA用于微處理器與AM2321之間的通信和同步，采用單 總線數(shù)據(jù)格式，一次傳送40位數(shù)據(jù)，高位先出。具體通信時(shí) 序如圖3.10所示。 4444 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 圖3.10 AM2321單總線通信協(xié)議圖 4545 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 4646 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 3. 單總線通信時(shí)序 用戶(hù)主機(jī)(MCU)發(fā)送一次起始信號(hào)(把數(shù)據(jù)總線SDA拉低 至少800s)后，AM2321從休眠模式轉(zhuǎn)換到高速模式。待主機(jī) 開(kāi)始信號(hào)結(jié)束后，AM2321發(fā)送響

21、應(yīng)信號(hào)，從數(shù)據(jù)總線SDA串 行送出40bit的數(shù)據(jù)，先發(fā)送字節(jié)的高位；發(fā)送的數(shù)據(jù)依次為 濕度高位、濕度低位、溫度高位、溫度低位、校驗(yàn)位，發(fā)送 數(shù)據(jù)結(jié)束觸發(fā)一次信息采集，采集結(jié)束傳感器自動(dòng)轉(zhuǎn)入休眠 模式，直到下一次通信來(lái)臨。單總線通信時(shí)序如圖3.11所示。 4747 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 圖3.11 AM2321單總線通信時(shí)序圖 4848 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 4949 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 圖3.12 AM2321單總線通信時(shí)序圖 5050 項(xiàng)目三 傳感器與

22、檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 圖3.13 AM2321單總線通信時(shí)序圖 5151 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 圖3.14 外部設(shè)備讀取AM2321溫濕度流程圖 5252 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 3.3.6 紅外感應(yīng)火焰?zhèn)鞲衅?火焰?zhèn)鞲衅髂K及管腳說(shuō)明如圖3.15所示。 5353 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 圖3.15 火焰?zhèn)鞲衅髂K及管腳說(shuō)明 5454 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 圖3.16 火焰?zhèn)鞲衅髂K電原

23、理圖 5555 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 3.3.7 聲響檢測(cè)傳感器 聲響檢測(cè)傳感器使用麥克風(fēng)(咪頭)作為拾音器，經(jīng)過(guò)運(yùn)算 放大器放大，單片機(jī)AD采集，獲取聲響強(qiáng)度信號(hào)。咪頭是將 聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的能量轉(zhuǎn)換器件，和喇叭正好相反。 若選用的是駐極體電容式咪頭。其接口電路原理如圖3.17所示。 5656 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 圖3.17 麥克風(fēng)(咪頭)接口電路原理圖 5757 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 圖3.18 聲音檢測(cè)接口電路 5858 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)

24、現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 3.3.8 煙霧檢測(cè)傳感器 煙霧傳感器MQ-2，使用的氣敏材料在清潔空氣中電導(dǎo)率 較低的二氧化錫(SnO2)。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在煙霧或者可 燃?xì)怏w時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中煙霧和可燃?xì)怏w濃度的 增加而增大。使用簡(jiǎn)單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與 該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)?？扇?xì)怏w檢測(cè)傳感器MQ-2的 實(shí)物如圖3.19所示。 5959 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 圖3.19 煙霧傳感器MQ-2實(shí)物和電路原理圖 6060 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 3.3.9 結(jié)露檢

25、測(cè)傳感器 結(jié)露傳感器HDS10是正特性開(kāi)關(guān)型元件，僅對(duì)高濕敏感， 對(duì)低濕不敏感，可在直流電壓下工作，響應(yīng)速度快，高可靠 性，廣泛用于倉(cāng)儲(chǔ)、氣象等行業(yè)。 6161 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 圖3.20 結(jié)露傳感器實(shí)物和電路原理圖 6262 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 3.3.10 酒精檢測(cè)傳感器 酒精檢測(cè)MQ-3傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中 電導(dǎo)率較低的二氧化錫(SnO2)。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在酒精 蒸氣時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中酒精氣體濃度的增加而增 大。使用簡(jiǎn)單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃

26、 度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。 6363 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 圖3.21 酒精檢測(cè)傳感器實(shí)物和原理圖 6464 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 3.4任務(wù)四：物聯(lián)網(wǎng)中傳感器應(yīng)用實(shí)踐 3.4.1 實(shí)踐一：溫濕度傳感器應(yīng)用 本實(shí)踐是在IOT-L01-05型物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)驗(yàn)箱上完成。將 AM2321溫濕度傳感模塊插到實(shí)驗(yàn)箱傳感器節(jié)點(diǎn)底板上，然后 通過(guò)串口線將實(shí)驗(yàn)箱上相應(yīng)的RS232接口與PC機(jī)連接，再將 調(diào)試好的AM2321.hex下載到STC12C5A16S2單片機(jī)中運(yùn)行， 便可以通過(guò)串口監(jiān)控終端看到溫濕度值了。 6565 項(xiàng)目三 傳感器與檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目式熊茂 華項(xiàng)目 圖3.22 KEIL環(huán)境下新建