智能家居傳感器的應用？

問題描述：智能家居傳感器的應用？

領(lǐng)域?qū)＜遥?/span>　　隨著傳感器技術(shù)的日臻發(fā)展，越來越多的傳感器開始應用于智能家居領(lǐng)域，并在系統(tǒng)中發(fā)揮著日益重要的控制判斷作用。溫濕度、光照度、人體紅外、門窗磁、水浸、煙霧、氣體等各類傳感器設(shè)備的有機整合構(gòu)建起智能家居的集成感知網(wǎng)絡，在智能家居系統(tǒng)中以數(shù)據(jù)體現(xiàn)。在可以想象的空間中，未來智能家居能夠?qū)崿F(xiàn)的人性化應用中，傳感器的采集能力一定將超越于人類本身所能感知的一切。本站特別推出傳感器應用專題，從傳感器技術(shù)與應用功能角度帶來詳細解讀。

　　什么是傳感器?

　　傳感器其實就是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。傳感器門類繁多，從原理上可以分為物理量、化學量、生物量三大門類，每一個門類中又有著很多小類。而目前工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護、資源調(diào)查、醫(yī)學診斷、生物工程、甚至文物保護等眾多領(lǐng)域都需要用到傳感器，可以說，幾乎每一個現(xiàn)代化項目中，都缺少不了傳感器。

　　MEMS傳感器

　　傳感器發(fā)展到現(xiàn)在，小型化、智能化、集成化已經(jīng)成為了一種趨勢。MEMS全稱是微型電子機械系統(tǒng)，微機電系統(tǒng)是指可批量制作的，將微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、直至接口、通信和電源等集成于一塊或多塊芯片上的微型器件或系統(tǒng)。

　　MEMS傳感器是采用微電子和微機械加工技術(shù)制造出來的新型傳感器。用MEMS工藝制造傳感器、執(zhí)行器或者微結(jié)構(gòu)，具有微型化、集成化、智能化、成本低、效能高、可大批量生產(chǎn)、產(chǎn)能高、良品率高等特點。MEMS傳感器作為國際競爭戰(zhàn)略的重要標志性產(chǎn)業(yè)，以其技術(shù)含量高、市場前景廣闊等特點在世界各國廣泛應用。近十年來，中國MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)也正逐步完善，從研發(fā)、設(shè)計、代工、封測到應用，完整產(chǎn)業(yè)鏈已基本形成。

　　傳感器分類

　　傳感器通常據(jù)其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。而與人類感覺器官相似，傳感器也可以分為：

　　·觸覺——壓敏、溫敏、流體傳感器

　　·嗅覺——氣敏傳感器

　　·視覺——光敏傳感器

　　·聽覺——聲敏傳感器

　　·味覺——化學傳感器

　　按被測物理量分為：力、壓力、位移、溫度、角度傳感器等。

　　按照傳感器的工作原理分為：應變式傳感器、壓電式傳感器、壓阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、光電式傳感器等。

　　按照傳感器轉(zhuǎn)換能量的方式分為：

　　·能量轉(zhuǎn)換型：壓電式、熱電偶、光電式傳感器等;

　　·能量控制型：電阻式、電感式、霍爾式等傳感器以及熱敏電阻、光敏電阻、濕敏電阻等。

　　·按照傳感器工作機理分為：

　　·結(jié)構(gòu)型：電感式、電容式傳感器等;

　　·物性型：壓電式、光電式、各種半導體式傳感器等。

　　·按照傳感器輸出信號的形式分為：

　　·模擬式：傳感器輸出為模擬電壓量;

　　·數(shù)字式：傳感器輸出為數(shù)字量，如編碼器式傳感器。

　　根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理可分為：

　　·有源傳感器：有源傳感器將非電量轉(zhuǎn)換為電能量，如電動勢、電荷式傳感器等;

　　·無源傳感器：無源程序傳感器不起能量轉(zhuǎn)換作用，只是將被測非電量轉(zhuǎn)換為電參數(shù)的量，如電阻式、電感式及電容光煥發(fā)式傳感器等。

　　智能家居主流傳感器應用分類

　　在智能家居應用中，傳統(tǒng)的與總線相連的傳感器價格昂貴，傳感器組網(wǎng)的開銷成本巨大，在一些區(qū)域布線困難，且不同類型的傳感器和控制系統(tǒng)的軟硬件之間協(xié)議不兼容。因此，隨著無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展與成熟，無線傳感器網(wǎng)絡產(chǎn)品開始憑借自身獨特的優(yōu)勢，開始逐步替代傳統(tǒng)有線傳感器產(chǎn)品，并滲入到智能家居領(lǐng)域的各個環(huán)節(jié)。

　　溫濕度傳感器

　　溫度傳感器主要用于探測室內(nèi)、室外環(huán)境溫度。家庭環(huán)境中應用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻器是敏感元件的一類，按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻器(PTC)和負溫度系數(shù)熱敏電阻器(NTC)。熱敏電阻器的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值。正溫度系數(shù)熱敏電阻器(PTC)在溫度越高時電阻值越大，負溫度系數(shù)熱敏電阻器(NTC)在溫度越高時電阻值越低，它們同屬于半導體器件。

　　濕度傳感器主要用于探測室內(nèi)、室外環(huán)境濕度。濕敏元件是最簡單的濕度傳感器。濕敏元件主要有電阻式、電容式兩大類。濕敏電阻的特點是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測量濕度。濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酪酸醋酸纖維等。當環(huán)境濕度發(fā)生改變時，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對濕度成正比。

　　紅外傳感器

　　存在于自然界的物體，如人體、火焰、冰塊等物都會發(fā)射紅外線，但波長各不相同。人體溫度為36～37攝氏度，所發(fā)射的紅外線波長為9～10微米，屬遠紅外區(qū);400～700攝氏度的發(fā)熱體，所放射出的紅外線波長為3～5微米，屬中紅外區(qū)。熱釋電紅外傳感器不受白天黑夜的影響，可晝夜不停地用于監(jiān)測，廣泛地用于防盜報警。

　　高熱電系數(shù)的材料，常見的有鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等。熱釋電人體紅外傳感器一般都采用差動平衡結(jié)構(gòu)，由敏感元件、場效應管、高值電阻等組成。

　　煙霧傳感器

　　煙霧探測器是主要響應燃燒或熱解產(chǎn)生的固體、液體、微粒、即煙霧粒子的探測器，主要用來探測可見或不可見的燃燒產(chǎn)物及起火速度緩慢的初期火災?？煞譃殡x子型、光電型、激光型和紅外線束型四種。

　　PM2.5粉塵傳感器

　　粉塵傳感器一般采用光學方式進行測量，其工作原理是光照射粒子時，不同尺寸和濃度的粒子會有不同的散射圖像，通過散射光分布的檢測就能測量粉塵濃度的具體情況。

　　可見光傳感器

　　可見光傳感器主要用于測量室內(nèi)可見光的亮度，用于調(diào)整室內(nèi)亮度。傳感器將光信號轉(zhuǎn)化為電信號輸出。通過傳感器的檢測和驅(qū)動控制可實現(xiàn)：室內(nèi)光亮充裕時，預設(shè)燈具開關(guān)主動閉合;而室內(nèi)光度不足時，預設(shè)燈具開關(guān)可主動開啟。

　　熱釋電紅外傳感器

　　它可把波長10微米左右的紅外信號轉(zhuǎn)化為電信號，當沒有人體移動時，感應器檢測到的只是場所的背景溫度，如果有人體進入探測區(qū)，通過菲涅爾透鏡，感應器探測到的是人體溫度和背景溫度的差異值。熱釋電紅外傳感器可廣泛用于自動報警裝置、感應水龍頭、自動沖水馬桶、自動照明和自動窗簾等。

　　氣敏傳感器

　　現(xiàn)如今，空氣質(zhì)量越來越成為人們關(guān)心的問題，因此無線氣體傳感器吸引了越來越多廠商的興趣。氣敏傳感器可以檢測空氣中特殊氣體的成分含量，傳感器利用聲表面波速和頻率與外界環(huán)境變化有正相關(guān)特性原理制作，即當氣敏膜與待測氣體相互作用，使氣敏膜膜層質(zhì)量與導電率發(fā)生變動，引發(fā)壓電晶體聲表面的波頻率產(chǎn)生漂移;氣體濃度變化，膜層質(zhì)量和導電率變化大小也發(fā)生變化。通過探測聲表面波頻率改變就可以準確的反應氣體濃度的變化。

　　聲音傳感器

　　聲音傳感器，主要用于測試室內(nèi)聲音，達到聲控的效果。具體的說就是用一個小彈片來感應聲音并通過一個繼電器把聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號，在聲音足夠大的時候電信號也足夠大，這時候的電信號就傳到開關(guān)的觸頭上，來使電路接通或者斷開。如需了解更多傳感器相關(guān)知識可咨詢拍明芯城官網(wǎng)了解。

領(lǐng)域?qū)＜遥?/span>卡內(nèi)基梅隆大學(CMU)的研究人員構(gòu)想出了一種“能說話的墻”，他們認為那些巨大的空白墻面有點浪費，于是開始思考是否可以更好的利用墻壁，比如感知人類的觸覺，學會手勢，甚至在一個空間里監(jiān)控設(shè)備的使用。他們首先將磁帶以縱橫交錯的方式中繞過墻壁，然后在上面涂上兩層導電涂料，在表面形成一個菱形的電極柵格。然后，將磁帶取下，并用電極連接涂料，然后用一層標準乳膠涂料涂在墻上，作為保護和美觀之用。

這種電極墻有兩種應用。第一種是電容式觸摸板，當有人觸碰墻壁時，他們的手指會在接觸的時候扭曲墻壁的靜電場。因此，至少從理論上來說，用戶可以在喜歡的地方放置一個虛擬的電燈開關(guān)或恒溫器，當手接近墻時，系統(tǒng)可以識別他們的動作手勢作為輸入控制。

另一個應用是作為一個巨大的電磁傳感器。在這種情況下，電極墻作為一種被動天線，可以接收房間內(nèi)開關(guān)的電器發(fā)出的電磁場，由于不同的設(shè)備會發(fā)出獨特的電磁場，系統(tǒng)能識別正在使用的設(shè)備以及它們在房間中的位置。同樣，如果一個人碰巧戴著一個帶有電磁信號的裝置，系統(tǒng)就能跟蹤他們的位置。

CMU人機交互研究所的助理教授克里斯·哈里森說:“墻壁通常是房間里最大的平面，但除了分隔空間之外，我們對它們的利用并不多，隨著人機交互的發(fā)展，墻壁將對我們的生活和工作環(huán)境有更大幫助?！?/p>

領(lǐng)域?qū)＜遥?/span>智能家居中應用的傳感器有環(huán)境感應器，風雨感應器，煤氣感應套裝，紅外感應裝置和門磁。

環(huán)境感應器主要是用來感應家中的溫度和濕度，從而控制家中的電器來達到你設(shè)置的溫度和濕度。

風雨感應器是裝在室外，感應到風雨的來臨，自動控制家里的窗戶關(guān)閉。

煤氣感應裝置，感應家中的煤氣有沒有泄漏，如果有就會自動報警，并可以控制打開廚房門窗，開啟廚房里的排風扇。

紅外感應和門磁裝置，一般裝在門上和進戶口。自己回家了可以自動幫你打開家中的燈光和窗簾窗戶。還可以提醒你房門有沒有關(guān)好，自己出門了，家中有沒有別人闖入。

當然以后會會有更多的應用，也會發(fā)展得更好。