傳感器及其組成

傳感器

人對(duì)外界和周圍環(huán)境的感覺(jué)或感知，是通過(guò)五官完成的。感覺(jué)器官?gòu)耐饨绔@取信息，傳輸?shù)酱竽X神經(jīng)中樞進(jìn)行信息處理和加工，然后根據(jù)輸出信息控制肌肉來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作。在智能化家具系統(tǒng)中，外界信息是通過(guò)傳感器進(jìn)行檢測(cè)和測(cè)量，然后經(jīng)過(guò)單片機(jī)控制各執(zhí)行裝置完成特定任務(wù)和功能。

事實(shí)上，傳感器就是人類感覺(jué)器官的模擬物，負(fù)責(zé)信息的收集和處理，是實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和傳感的物理器件,通常由直接響應(yīng)于被測(cè)量的敏感元件和產(chǎn)生可用信號(hào)輸出的轉(zhuǎn)換元件以及相應(yīng)的電子線路所組成。在智能化家具中，傳感器需要檢測(cè)的物理量主要有溫度、濕度、光等物理量。這些物理量需要經(jīng)過(guò)傳感器的變換，并經(jīng)過(guò)放大、調(diào)制與解調(diào)、濾波和運(yùn)算等處理，將有用信號(hào)檢測(cè)出來(lái)，反饋給控制裝置或進(jìn)行顯示。

傳感器組成

傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測(cè)量電路三部分組成，有時(shí)還需要加輔助電源

智能化家具系統(tǒng)用典型傳感器

傳感器的分類有助于智能化家具的研究以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)使用，一般按輸入量的不同將傳感器分為溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、濕度傳感器等=該分類方法為智能化家具的設(shè)計(jì)提供了方便，可直接根據(jù)測(cè)量對(duì)象選擇所需要的傳感器。

傳感器種類繁多,本節(jié)僅對(duì)智能化衣柜實(shí)物設(shè)計(jì)中使用的溫度和濕度兩種傳感器作詳細(xì)介紹。

濕度傳感器在智能化家具中的應(yīng)用

顧名思義，濕度傳感器用來(lái)檢測(cè)濕度這個(gè)物理量，根據(jù)所使用的材料不同，分為電解質(zhì)型、陶瓷型、高分子型和半導(dǎo)體型■■從總體性能來(lái)說(shuō)，無(wú)論哪一種材料制成的傳感器，都有它各自的特點(diǎn)，即有長(zhǎng)處，也有短處，它們分別能滿足某些方面的要求，主要參數(shù)包括濕度量程、相對(duì)濕度特性、感濕靈敏度、特征量溫度系數(shù)、響應(yīng)時(shí)間等。

本論文中智能化衣柜的設(shè)計(jì)使用KHM-HR高分子型濕度傳感器，利用有機(jī)高分子材料吸濕性與脹縮性制成。某些高分子電解質(zhì)吸濕后，介電常數(shù)明顯改變，制成了電容式濕度傳感器；某些高分子電解質(zhì)吸濕后，電阻明顯變化，制成電阻式濕度傳感器。KHM-HR屬于電阻式濕度傳感器，利用高分子材料極強(qiáng)的吸水性，吸水后電離，在其水溶液里就含有大量的離子，吸濕量不同，阻值也不同，根據(jù)阻值的變換可以測(cè)量相對(duì)濕度，其阻值與輸出電壓值見表2-1。

當(dāng)環(huán)境濕度變化時(shí)，該傳感器在整個(gè)濕度范圍內(nèi)均有感濕特性，其阻值與輸出電壓的關(guān)系近似為一直線，見圖2-12，該濕度傳感器的優(yōu)點(diǎn)是線性度較好。

一切電阻式濕度傳感器都必須使用交流電源,否則性能會(huì)劣化甚至失效。對(duì)于濕度傳感器，必須組成相應(yīng)的電路才能進(jìn)行濕度的測(cè)量與控制，論文中智能化衣柜設(shè)計(jì)濕度測(cè)量電路與傳感器數(shù)據(jù)采樣過(guò)程詳見第8韋。

溫度傳感器在智能化家具中的應(yīng)用

溫度傳感器使一種將溫度變化轉(zhuǎn)化為電量變化的裝置，在各種熱電式傳感器中，把溫度量轉(zhuǎn)化為電視和電阻的方法最為普遍，其中將溫度轉(zhuǎn)換為電勢(shì)的傳感器叫熱電偶，將溫度轉(zhuǎn)換為電阻值的熱電式傳感器叫熱電阻，這兩種傳感器目前在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，并且可以選用定型的顯示儀表和記錄儀進(jìn)行顯示和記錄。

本設(shè)計(jì)中利用熱敏電阻檢測(cè)溫度，主要原因如下

①靈敏度高，通常溫度變化rc阻值變化約丨％～6%,電阻溫度系數(shù)絕對(duì)值比一般金屬電阻大10～100倍。

②體積小，恰好滿足智能化衣柜控制器尺寸設(shè)計(jì)要求。

③使用方便，價(jià)格低，一個(gè)熱敏電阻平均幾元左右。

但熱敏電阻主要缺點(diǎn)是其阻值與溫度變化呈非線性關(guān)系，元件穩(wěn)定性和互換性較差。最常見的熱敏電阻器是用金屬氧化物半導(dǎo)體材料制成。將各種氧化物在不同條件下燒成半導(dǎo)體陶瓷，以獲得熱敏特性。溫度傳感器采樣電路與采樣過(guò)程詳見第8章，

智能化家具系統(tǒng)對(duì)傳感器的技術(shù)要求

智能化家具系統(tǒng)的檢測(cè)系統(tǒng)一般是由傳感器和信號(hào)加工兩個(gè)部分構(gòu)成。傳感器將物理量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)或其他易于計(jì)算機(jī)處理的信號(hào)，如將壓力轉(zhuǎn)換為電壓變化等：信號(hào)加工則是將傳感器轉(zhuǎn)換的電信號(hào)進(jìn)行放大，濾波等處理或進(jìn)行某種變換。

在智能化家具系統(tǒng)中，無(wú)論何種傳感器，作為測(cè)量與自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)，必須具有快速、準(zhǔn)確、可靠而又經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)換的基本要求。為保證檢測(cè)過(guò)程中能夠準(zhǔn)確地把所需信息從信號(hào)源通過(guò)其載體信號(hào)傳輸?shù)捷敵龆?/span>，對(duì)傳感器和檢測(cè)系統(tǒng)的基本要求如下:

①求智能化家具系統(tǒng)中使用的傳感器有足夠的容量，響應(yīng)速度快，工作穩(wěn)定，可靠性好’工作范圍或量程足夠大，具有一定的過(guò)載能力。這些因素是保證智能化家具產(chǎn)品質(zhì)量的前提。