摘要：本文就传感器的定义、工作原理、实际作用和具体分类展开讨论和简单分析,并且以生活中几种常用电器的一部分传感器为典例,进行简单的研究。结合我国发展的基本国情,在符合实际生活的需求的基础上,对未来电子传感器的发展前景十分以及如何使其更好地服务家庭,从而实现智能家居作出了合理的规划和展望。未来,人类的生活会因智能化产品快速发展而进步。
关键词：电子传感器; 工作原理; 技术应用;
Application of electronic sensor in family life
Jiang Shuangyan
Suzhou higher vocational and technical school
Abstract：In this paper,the definition,working principle,practical function and specific classification of sensors are discussed and simply analyzed,and some sensors of several common electrical appliances in daily life are taken as typical examples for simple research.Combined with the basic national conditions of China’s development,on the basis of meeting the needs of real life,the development prospect of electronic sensors in the future is very good,and how to make it better serve the family,so as to achieve smart home made a reasonable planning and outlook.In the future,human life will progress with the rapid development of intelligent products.
1 传感器的基本定义及工作原理
传感器即是能够把化学量或物理量转化成更加便于利用和观察电信号的电学器件的总称。传感器结构的基本原理是在某段特殊弹性轴上贴上一种专门由侧扭应片构成的变桥,这就组成了最基本简易的扭矩传感器,弹性轴上需要固定初级线圈组成的环形信号变压器,同时在轴上再印刷一个电路板,其中由多种电路,放大电路和稳压电路等;能源的环变形设备次级线圈。电子传感设备的外部:信号的环变压设备线圈,环能源环的变压设备初级线圈,信号处理线路。电子传感器设备内部结构如图1所示。
图1 电子传感器设备内部结构图
2 传感器基本构成及其类型
2.1 传感器的基本构成
实际应用中,传感器主要由软件元件、敏感元件、辅助电源以及变换线路等部分组成。各组成部分有着不同的作用,却又息息相关,通过协调合作传感流程。敏感元件用于接受各种外界信息,然后将其转换为电信号向转换元件传输,经转换元件放大、整理,辅助电源则提供变化电路和转换元件所需的电能,进而传感器的一个工作流程完成。传感器的主要作用是外界信息的获取、转换与输出。获得的信息经传感器转换成电信号,然后再由控制器处理,经执行器输出。其工作流程如图2所示。
图2 流程图
2.2 常见电子传感仪器类型
2.2.1 光电传感仪器
光电管或者光敏电阻是组成光电传感仪器的部件。在自动化的设备中光电管的应用比较广泛。比如自动化控制的路灯就是其中的一种。例如街灯光电管的控制应用,模拟电路中,光电管A,电磁继电设备B,照明电源C,路灯D。关闭开关,白天在日光照射下,逸出电子,电子逸出后通过加速至阳极,接通电路,衔铁被强电流吸下,电路断开,灯泡熄灭。夜间,没有电子逸出现象,断开电路,在弹簧拉力作用下衔铁上拉,接通电路,从而实现白天路灯熄灭,晚上路灯亮的目的。
2.2.2 力电传感仪器
力电传感设备的功能实现主要是将加速度、速度、位移等力学信号通过敏感元件、变组设备转换成电学信号。其中,包括角速度计、加速度计、位移传感仪器、声电传感仪器、电磁脉冲式传感仪器等。例如,M物体沿着轨道做平行移动,在其带动下电阻器滑竿发生位移,位移大小由电压表以数据的形式反映出来。其工作原理如图3所示。
图3 工作原理图
2.2.3 电容传感仪器
电容传感仪器工作原理为电容与电极板距离成反比关系,与正对面积和介电常数为正比例关系,主要用于测量小麦、砂石等大容器填料。例如,电容传感设备应用到液面高度测量。将绝缘物质涂抹在金属芯外部,然后放置在导电液体内,从而构成电容器。
2.2.4 电热传感仪器
热敏电阻是电热传感仪器的重要部件,其工作原理是随着温度的改变热敏电阻阻值发生变化。日常家用电器温控系统匀应用到电热传感仪器,比如空调、热水器、电饭煲等温控系统。例如,电饭煲温控系统。保温指示灯为黄灯,加热指示灯为红灯,R1 、R2 为限流电阻。限温开关S1,通过手动方式将其闭合,自动断开温度为100°。温控开关S2,在温度不超过60°时,自动关闭;温度超过70°时断开。
图4 工作原理图
3 传感技术在日常生活中的应用
3.1 家电领域的应用
随着人们生活水平的不断提高,家电中电器传感技术的应用越来越广泛,通过传感设备,智能化家电逐渐走入了人们的生活,生活质量发生了巨大变革。温控传感设备在日常生活应用较多,例如,空调制造中通过温度传感设备,接收、监测环境温度,然后将温度自动调控到所需范围,为人们营造舒适的生活环境;另外还有空气净化设备,利用传感器进行风力的自动调节,通过检测室内空气,自动进行加湿、负离子、除菌、净化等工作;同时,温度传感设备的应用也比较普遍。在温度传感设备的作用下,电路温度会根据使用需求得到相应调节,确保电器运行正常;此外,传感仪器也是空调系统的重要构件,通过传感设备实现温度的自动调控。洗碗机内装置传感设备,可适当调节水的温度,同时达到合理使用水源的目的。日常生活中,电子传感设备的应用,不仅为人们带来了极大便利,同时也使水电资源得到有效节约,有力促进人类社会能源节约的健康发展。
3.2 智能汽车领域的应用
当代社会发展迅速,日常生活中已经出现了自动驾驶汽车,此项技术是传感器在智能汽车领域应用的典例,虽然该技术还不够完善,并不能完全实现自动驾驶,只能在安全路段自动驾驶,并不能在繁华地段的人潮中穿行,那这也足以体现传感器在智能汽车领域应用的独特优势。其中传感器主要设置在车身控制系统,发动机控制系统和底盘控制系统,其主要作用是检测周围环境的距离情况,保证汽车在符合安全距离的条件下发动,例如在倒车时,汽车尾部的传感器会自动检测与障碍物的距离,适时发出防撞警报。当今人们生活水平逐步提高,对出行的要求也更加严格,因此,汽车安全性,舒适性,高效率等条件必不可少,而在此过程中,传感器即相当于汽车的触觉和感官,主动采集周围环境情况数据信息,以便完善汽车车自动化程度。同时,由于汽车的正常运行,气缸、发电机、循环液等均需要适当的温度环境,这就离不开温度传感设备对温度进行精密调控。其中热敏、线绕、热偶等类型的电阻传感设备的适当应用,可将车内温度控制在安全范围内。
3.3 智能手机领域的应用
目前,手机成为人们日常生活必不可少的通讯工具,其功能的实现离不开电子传感设备。就通话功能而言,在手机前置话筒位置设置一个具有距离传感功能的传感设备,电话接打时确保通话正常。通话过程中,头部会接触到手机屏幕,手机会接收错误指令,通话质量受到影响。而距离传感设备的使用可有效避免该种现象的发生,当头部皮肤同手机屏幕发生接触时,传感设备接收到触碰信号后,自动熄灭手机屏幕,当传感设备接收到头部离开手机或者通话结束的信号时,自动控制手机使其屏幕亮起,方便继续使用手机;就手机显示功能而言,手机通过光敏传感设备结合使用环境光线的强度,对其亮度进行自动调控,确保手机的使用不受光线转变的影响。此外,光敏传感设备在手机拍照上也发挥了应有的功能,通过传感设备检测外界光线,调控至最佳成像的亮度,取得清晰的成像效果;重力传感设备的功能在手机旋转过程中,实现图像显示横竖屏的自动转换。同时该种传感设备还在手机的一些其他功能上发挥着重要作用,例如,类似摇一摇等娱乐小程序或者小游戏等等。在传感设备的作用下,大大丰富了手机的使用功能,为人们的生活增添了更多的便利和趣味。
3.4 医学和人体健康监测方面的应用
随着生活水平日益提高,人类对个人身体健康也更加重视,在全民养生健身的大背景下,智能手环等电子运动产品也应运而生,其中手环测心率和体脂的功能便应用到了传感器技术,传感器主要是通过检测人在运动时手腕脉搏处的汗液多少来检测实时心率,这种检测方法方便快捷,因此智能手环拥有广大市场。另一种更为精密的传感器,则运用在医学领域,用于检测生命体征和信息,例如在临床医学检测,化学检测,生命体征数据的监控,神经心血管等疾病的防控与治疗方面,运用到的都是更加精密严谨的传感器。当今社会,传感器技术在医学领域的运用已经十分广泛。
3.5 工业生产和控制领域的应用
工业生产能力是推动国家发展的主要动力之一。在我国,相较于南方,北方工业基地的发展更为发达,因此,公益领域传感器技术的应用也主要以北方工业基地为切入点。在工业生产的实际过程中,若使用人工操作,则很容易产生操作误差,从而导致不堪设想的后果,因此在此情况下,若使用传感器来进行精密的工业操作,控制机器精准度,则会大幅度减少生产误差,在工业生产方面具有独到的优越性。除此之外还有智能安装系统,数控机床等工业领域都运用到传感器技术,传感器在工业生产方面应用十分广泛,其大幅度提高了工业监测的准确性和自动化水平。
4 日常生活中传感器技术的未来发展前景
传感器这一科技产物实用且能够走进大众日常生活中,很大程度上改善了人类的生活水平,极具应用价值。虽然如今常感激技术正在逐步走向成熟和完善,但对于传感器领域的研究仍需不断深入。随着时代的不断进步,科技水平的不断提升,传感器正朝向多功能,高智能,高效率,高精度的方向发展,其在家庭日常生活中所占有的地位也会愈加重要,如智能家具的应用,建筑材料的感应技术等,都将大量运用到家庭日常生活中,传感器技术的不断进步使人类生活自动化得以实现,为我们的生活增添色彩。由此观之,电子传感器的应用也将具有美好的发展前景。
5 结束语
在新时代中国特色社会主义的大背景下,结合我国基本国情,智能化产品的发展将会是一种潮流趋势,人类对智能化产品的需求也会不断增加。在智能产品引领生活的未来,其背后是传感器技术的飞速发展和广泛应用,电子传感器技术将会使我们的生活更加便捷。让我们跟随传感器技术变革的步伐,走向更加美好的智能时代。
参考文献
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