傳感器在物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統設計中的作用

在設計高效、有效的嵌入式物聯(lián)網(wǎng)系統時(shí)，許多人都摸不著(zhù)頭腦。傳感器在物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統設計中是一個(gè)至關(guān)重要的方面，但往往被忽視。
為設計找到正確的傳感器并不容易。但，這是普通系統與頂級系統之間的區別。通過(guò)智能傳感器的選擇和集成，確實(shí)具有挑戰性。在本文將能了解工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)戰略的傳感器類(lèi)型、好處、挑戰以及未來(lái)趨勢。

● 物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統設計中的傳感器類(lèi)型

龐大的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)網(wǎng)絡(luò )將物理設備集成到數字領(lǐng)域。這種集成主要依賴(lài)于傳感器和嵌入式系統。

· 內置溫度傳感器

這些光傳感器是許多物聯(lián)網(wǎng)應用不可或缺的一部分，特別是與氣候控制或工業(yè)過(guò)程相關(guān)的應用。其監控環(huán)境條件，并相應地修改系統操作。

· 運動(dòng)傳感器

運動(dòng)傳感器對于安全系統、自動(dòng)化和用戶(hù)交互至關(guān)重要。其識別其范圍內的運動(dòng)，根據相關(guān)數據和預先建立的規則煽動(dòng)具體行動(dòng)。

· 光和接近傳感器

探測光的傳感器可以根據環(huán)境條件調整照明水平，幫助管理能源消耗。相反，當物體接近其一定距離時(shí)，接近傳感器就會(huì )識別出來(lái)——這一功能對于工業(yè)環(huán)境中的安全預防或消費品的交互體驗至關(guān)重要。

● 傳感技術(shù)在微機電系統中的作用

微機電系統(MEMS)將機械元件與電子元件在微觀(guān)尺度上融合，也廣泛使用傳感技術(shù)。MEMS供應商、傳感器企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)通用計算嵌入式系統工作，在改變當代嵌入式系統設計的同時(shí)，創(chuàng )造出適用于包括汽車(chē)行業(yè)在內的各個(gè)行業(yè)的高靈敏度設備。
半導體企業(yè)的嵌入式軟件和硬件解決方案之間的協(xié)同作用，使現代嵌入式系統能夠比傳統系統更有效地支持物聯(lián)網(wǎng)功能，從而提高傳感器在多個(gè)市場(chǎng)的采用率，例如工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)亞太地區代表了一個(gè)新興市場(chǎng)，由于服務(wù)提供商對將先進(jìn)技術(shù)集成到現有基礎設施中的興趣，這些趨勢可以顯著(zhù)觀(guān)察到。
所有這些發(fā)展都有助于創(chuàng )建一個(gè)豐富的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，其中每個(gè)人的體驗都是個(gè)性化的，這要歸功于通過(guò)在不同場(chǎng)景中使用的各種基本傳感器類(lèi)型實(shí)現的高效數據收集方法。

● 在物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統中實(shí)現傳感器時(shí)面臨的挑戰

將傳感器集成到支持物聯(lián)網(wǎng)的智能嵌入式系統中也帶來(lái)了獨特的挑戰。許多嵌入式系統的主要問(wèn)題是功耗。
這些系統通常依靠電池供電，這一現實(shí)凸顯了節能解決方案的必要性。來(lái)自傳感器的連續數據傳輸可能會(huì )迅速耗盡電池，導致頻繁更換或充電——這在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中可能是不切實(shí)際的，因為設備部署在遠程或不可訪(fǎng)問(wèn)的位置。
除此之外，信號干擾也構成重大挑戰。
在由傳統嵌入式系統轉變?yōu)橹С治锫?lián)網(wǎng)功能的環(huán)境中，多個(gè)設備可能在鄰近范圍內同時(shí)運行。這種情況可能會(huì )導致信號重疊，并且由于提供傳統嵌入式系統硬件服務(wù)的半導體企業(yè)使用的各種傳感器類(lèi)型之間的串擾，可能會(huì )導致數據的誤解?，F代嵌入式系統設計需要仔細的規劃和策略，以便與不斷監控傳感器市場(chǎng)趨勢和進(jìn)步的服務(wù)提供商進(jìn)行有效的系統集成。

● 不同環(huán)境下的傳感器性能

在現代設計中采用濕度傳感器時(shí)的另一個(gè)復雜因素是，確保在不同環(huán)境條件下的可靠性能，例如波動(dòng)的溫度或不同的濕度水平，同時(shí)保持準確性。
這些挑戰強調了為什么MEMS供應商、傳感器企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)資源必須提供強大的傳感技術(shù)在此方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，但必須承受溫度波動(dòng)或濕度水平等因素，同時(shí)保持準確性。
隨著(zhù)繼續探索物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統傳感器技術(shù)的未來(lái)趨勢，例如人工智能驅動(dòng)解決方案的小型化和提高精度，這些挑戰將繼續發(fā)展，需要創(chuàng )新的方法來(lái)解決這些問(wèn)題。

● 將傳感器集成到物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統設計中的最佳實(shí)踐

將傳感器集成到支持物聯(lián)網(wǎng)的智能嵌入式系統中似乎具有挑戰性。然而，遵循一些最佳實(shí)踐可以很容易地改造當前的嵌入式系統系統。
1. 了解應用需求
要開(kāi)始這個(gè)過(guò)程，必須徹底了解應用需求，確定關(guān)鍵的物聯(lián)網(wǎng)功能以及功耗和成本等因素。這包括考慮可能影響工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)或其他環(huán)境中傳感器采用的環(huán)境條件。
2. 選擇正確的傳感器類(lèi)型
在設計支持各種領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)功能的現代嵌入式系統時(shí)，如通用計算系統或工業(yè)應用，選擇正確的傳感器類(lèi)型至關(guān)重要。提供集成硬件解決方案的MEMS供應商和半導體企業(yè)是探索這個(gè)巨大傳感器市場(chǎng)的寶貴資源。
3. 維持功耗和性能之間的平衡
在任何成功的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施中，功耗和性能之間的平衡至關(guān)重要。亞太地區是一個(gè)理想的模型，在這一模型中，傳感技術(shù)對于在這些設備內實(shí)現高效的能源管理戰略至關(guān)重要，同時(shí)又不影響其功能要求。

· 分析在更大的生態(tài)系統中聯(lián)網(wǎng)設備的無(wú)縫運行所需的必要操作系統集成。

· 內置溫度傳感器等需要仔細校準，以確保在不同條件下的最佳性能。

● 為物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統設計選擇正確傳感器的考慮因素

設計一個(gè)強大、高效、有效的支持物聯(lián)網(wǎng)的智能嵌入式設備系統，取決于精心選擇的傳感器。所做的選擇不僅會(huì )顯著(zhù)影響應用程序的性能，還會(huì )顯著(zhù)影響其可靠性。
從本質(zhì)上講，在選擇正確的傳感器時(shí)，需要充分考慮幾個(gè)關(guān)鍵因素。

· 傳感器規模和成本：平衡需求與預算限制

必須在規模要求和成本限制之間實(shí)現最佳平衡。緊湊但經(jīng)濟實(shí)惠的解決方案可以作為可行的選擇，而不會(huì )影響功能需求或超出預算限制。

· 精度和功耗：一個(gè)微妙的平衡

高精度的傳感技術(shù)在確?？煽康臄祿占矫姘l(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用，這推動(dòng)了現代嵌入式系統中的決策過(guò)程。
然而，精度通常會(huì )導致功耗增加，這可能會(huì )帶來(lái)挑戰，特別是如果涉及需要長(cháng)期運行的電池供電設備或工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用。

· 根據環(huán)境條件選擇定制傳感器

如果設計的設備要在惡劣的環(huán)境條件下使用，比如極端溫度或濕度水平，那么選擇內置溫度傳感器等堅固的傳感器將是有益的。

● 物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統的傳感器技術(shù)的未來(lái)趨勢

傳感器技術(shù)正在發(fā)生重大變革，特別是在支持物聯(lián)網(wǎng)的智能嵌入式系統中。這種演變源于幾個(gè)新興趨勢，這些趨勢有望重新定義這些智能傳感器的操作方式以及與環(huán)境的交互方式。

· 傳感器小型化

塑造未來(lái)格局的一個(gè)關(guān)鍵趨勢是傳感器的小型化。這一過(guò)程需要創(chuàng )造更小但同樣有效的組件，這是由領(lǐng)先的半導體企業(yè)和MEMS供應商推動(dòng)的一項倡議。這些進(jìn)步有助于集成到各種設備中，包括那些空間有限的設備，這是我們走向更緊湊、更高效設計的關(guān)鍵因素。

· 通過(guò)人工智能提高準確性

除了縮小尺寸外，人們還越來(lái)越重視通過(guò)人工智能(AI)提高準確性。在這方面，人工智能已證明有助于提高各種重要傳感器類(lèi)型的精度水平，例如在現代嵌入式系統中廣泛使用的溫度或壓力傳感器。

· 傳感器數據的融合

除了單獨的改進(jìn)本身，另一個(gè)上升趨勢是"傳感器融合"。其合并了從多種來(lái)源收集的數據，提供了比獨立獲得的更豐富的信息，從而顯著(zhù)提高了整體系統性能，特別是在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下部署時(shí)。

圖文轉自千家網(wǎng)