在不斷發(fā)展的科技世界中，認(rèn)識(shí)到這一功能可能是勝負(fù)的決定因素。許多人在設(shè)計(jì)高效、有效的嵌入式物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)都摸不著頭腦。

物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的傳感器是一個(gè)至關(guān)重要的方面，但經(jīng)常被忽視

為您的設(shè)計(jì)找到合適的傳感器并不容易。但這正是普通系統(tǒng)與高性能系統(tǒng)的區(qū)別。智能傳感器的選擇和集成確實(shí)具有挑戰(zhàn)性。在這篇文章中，您將了解工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略的傳感器類型、優(yōu)勢(shì)、挑戰(zhàn)和未來趨勢(shì)。

物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的傳感器類型

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

什么是內(nèi)置溫度傳感器？

這些光傳感器是眾多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用不可或缺的一部分，特別是與氣候控制或工業(yè)過程相關(guān)的應(yīng)用。他們監(jiān)視環(huán)境條件并相應(yīng)地修改系統(tǒng)操作。

運(yùn)動(dòng)傳感器

運(yùn)動(dòng)傳感器對(duì)于安全系統(tǒng)、自動(dòng)化和用戶交互至關(guān)重要。這些識(shí)別其范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，并根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)和預(yù)先制定的規(guī)則發(fā)起具體行動(dòng)。

光和接近傳感器

檢測(cè)光線的傳感器根據(jù)環(huán)境條件調(diào)整照明水平，有助于管理能源消耗。相反，接近傳感器可以識(shí)別物體何時(shí)接近距它們一定的距離——此功能對(duì)于工業(yè)環(huán)境中的安全預(yù)防措施或消費(fèi)產(chǎn)品的交互體驗(yàn)至關(guān)重要。

傳感技術(shù)在微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS) 中發(fā)揮重要作用

微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS)在微觀尺度上將機(jī)械元件與電子器件相結(jié)合，也廣泛使用傳感技術(shù)。MEMS 供應(yīng)商、傳感器公司和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過通用計(jì)算嵌入式系統(tǒng)工作，創(chuàng)造了適用于包括汽車行業(yè)在內(nèi)的各個(gè)行業(yè)的高靈敏度設(shè)備，同時(shí)改變了當(dāng)代嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

半導(dǎo)體公司的嵌入式軟件和硬件解決方案之間的協(xié)同作用使現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)能夠比傳統(tǒng)系統(tǒng)更有效地支持物聯(lián)網(wǎng)功能，從而提高工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等多個(gè)市場(chǎng)的傳感器采用率亞太地區(qū)是一個(gè)新興市場(chǎng)，在該市場(chǎng)中可以明顯觀察到這些趨勢(shì)，因?yàn)榉?wù)提供商有興趣將先進(jìn)技術(shù)集成到現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施中。

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(yàn)都是個(gè)性化的，這要?dú)w功于通過在不同場(chǎng)景中使用的各種基本傳感器類型實(shí)現(xiàn)的高效數(shù)據(jù)收集方法。

在物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)中實(shí)施傳感器時(shí)面臨的挑戰(zhàn)

將傳感器融入支持物聯(lián)網(wǎng)的智能嵌入式系統(tǒng)面臨著獨(dú)特的挑戰(zhàn)。許多嵌入式系統(tǒng)最關(guān)心的問題是功耗。

這些系統(tǒng)通常依靠電池供電的現(xiàn)實(shí)凸顯了對(duì)節(jié)能解決方案的需求。傳感器的連續(xù)數(shù)據(jù)傳輸會(huì)迅速耗盡電池，導(dǎo)致頻繁更換或充電——在設(shè)備遠(yuǎn)程部署或難以訪問的位置的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，這項(xiàng)任務(wù)可能不切實(shí)際。

除此之外，信號(hào)干擾也是一個(gè)重大挑戰(zhàn)

在傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹С治锫?lián)網(wǎng)功能的環(huán)境中，多個(gè)設(shè)備可能會(huì)在附近同時(shí)運(yùn)行。由于提供傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)硬件服務(wù)的半導(dǎo)體公司使用的各種傳感器類型之間的串?dāng)_，這種情況可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)重疊和潛在的數(shù)據(jù)誤解?，F(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要仔細(xì)的規(guī)劃和策略，以便與不斷監(jiān)控傳感器市場(chǎng)趨勢(shì)和進(jìn)步的服務(wù)提供商進(jìn)行有效的系統(tǒng)集成。

不同環(huán)境條件下的傳感器性能

在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中實(shí)施濕度傳感器時(shí)的另一個(gè)復(fù)雜問題是確保在不同環(huán)境條件下（例如溫度波動(dòng)或濕度水平變化）下具有可靠的性能，同時(shí)保持精度。

這些障礙凸顯了為什么 MEMS 供應(yīng)商、傳感器公司和互聯(lián)網(wǎng)資源必須提供強(qiáng)大的傳感技術(shù)，該技術(shù)在這里發(fā)揮著關(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)保持精度。

當(dāng)我們探索物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)傳感器技術(shù)的未來趨勢(shì)時(shí)，例如通過人工智能驅(qū)動(dòng)的解決方案實(shí)現(xiàn)小型化和提高準(zhǔn)確性，這些挑戰(zhàn)將繼續(xù)發(fā)展，需要?jiǎng)?chuàng)新的方法來解決這些問題。

將傳感器集成到物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(tǒng)中似乎具有挑戰(zhàn)性。然而，遵循一些最佳實(shí)踐可以輕松改變當(dāng)代嵌入式系統(tǒng)。

（1）了解您的申請(qǐng)要求

要開始此過程，必須徹底了解您的應(yīng)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）選擇合適的傳感器類型

在設(shè)計(jì)支持跨不同領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)功能（例如通用計(jì)算系統(tǒng)或工業(yè)應(yīng)用）的現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)時(shí)，選擇合適的傳感器類型至關(guān)重要。提供集成硬件解決方案的MEMS 供應(yīng)商和半導(dǎo)體公司是探索這個(gè)廣闊的傳感器市場(chǎng)的寶貴資源。

（3）保持功耗和性能之間的平衡

功耗和性能之間的平衡對(duì)于任何成功的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施都至關(guān)重要。亞太地區(qū)代表了一個(gè)理想的模型，其中傳感技術(shù)對(duì)于在這些設(shè)備中實(shí)現(xiàn)高效的能源管理策略至關(guān)重要，同時(shí)又不影響其功能要求。

（1）分析在更大的生態(tài)系統(tǒng)中聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備無縫運(yùn)行所需的必要操作系統(tǒng)集成。

（2）內(nèi)置溫度傳感器需要仔細(xì)校準(zhǔn)，以確保在不同條件下實(shí)現(xiàn)最佳性能。

為物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇合適傳感器的注意事項(xiàng)

強(qiáng)大、高效且有效的物聯(lián)網(wǎng)智能嵌入式設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)取決于仔細(xì)選擇傳感器。所做的選擇不僅會(huì)顯著影響應(yīng)用程序的性能，還會(huì)影響其可靠性。

從本質(zhì)上講，在選擇合適的傳感器時(shí)，需要仔細(xì)考慮幾個(gè)重要因素。

傳感器尺寸和成本：平衡需求與預(yù)算限制

必須在尺寸要求和成本限制之間實(shí)現(xiàn)最佳平衡。緊湊且經(jīng)濟(jì)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(yù)算限制。

精度與功耗：微妙的權(quán)衡

（1）傳感技術(shù)的高精度在確?？煽康臄?shù)據(jù)收集方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，從而推動(dòng)現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)中的決策過程。

（2）然而，精度通常會(huì)導(dǎo)致功耗增加，這可能會(huì)帶來挑戰(zhàn)，特別是在涉及需要長(zhǎng)期運(yùn)行的電池供電設(shè)備或工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用時(shí)。

根據(jù)環(huán)境條件定制傳感器選擇：

如果您要設(shè)計(jì)在極端溫度或濕度等惡劣環(huán)境條件下使用的設(shè)備，選擇內(nèi)置溫度傳感器等堅(jiān)固的傳感器將會(huì)很有幫助。

物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)傳感器技術(shù)的未來趨勢(shì)

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(tǒng)中。這種演變?cè)从趲追N新興趨勢(shì)，這些趨勢(shì)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

塑造未來格局的一個(gè)關(guān)鍵趨勢(shì)涉及傳感器的小型化。這一過程需要?jiǎng)?chuàng)建更小但同樣有效的組件，這是由領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司和 MEMS 供應(yīng)商推動(dòng)的舉措。這些進(jìn)步有助于集成到各種設(shè)備中，包括那些空間有限的設(shè)備——這是我們邁向更緊湊、更高效的設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素。

通過人工智能提高準(zhǔn)確性

除了減小尺寸之外，人們還越來越關(guān)注通過人工智能 (AI) 提高準(zhǔn)確性。在這方面，事實(shí)證明，人工智能有助于提高各種重要傳感器類型的精度水平，例如現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)中廣泛使用的溫度或壓力傳感器。

傳感器數(shù)據(jù)融合

除了個(gè)體改進(jìn)本身之外，另一個(gè)上升趨勢(shì)在于“傳感器融合”。它合并從多個(gè)來源收集的數(shù)據(jù)，提供比獨(dú)立獲取的信息更豐富的信息，從而顯著提高整體系統(tǒng)性能，特別是在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下部署時(shí)。

傳感器在通用計(jì)算系統(tǒng)中的作用迅速發(fā)展

傳感技術(shù)所發(fā)揮的作用繼續(xù)以驚人的速度擴(kuò)大，這主要?dú)w功于全球范圍內(nèi)準(zhǔn)確解讀市場(chǎng)動(dòng)態(tài)的服務(wù)提供商的支持所帶來的最新發(fā)展，再加上亞太地區(qū)的采用率不斷增長(zhǎng)。

常見問題解答- 傳感器在物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的作用

傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的作用是什么？

傳感器通過從環(huán)境中收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來在物聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，然后對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并用于做出明智的決策或自動(dòng)化流程。

嵌入式系統(tǒng)中使用哪些傳感器？

在嵌入式系統(tǒng)中，溫度、壓力、運(yùn)動(dòng)、光和接近度等傳感器最常用于特定任務(wù)。

什么是物聯(lián)網(wǎng)中的嵌入式傳感器？

物聯(lián)網(wǎng)中的嵌入式傳感器是指集成到物體中的微型設(shè)備，用于收集數(shù)據(jù)并與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的其他連接設(shè)備共享數(shù)據(jù)。

傳感器和執(zhí)行器在嵌入式系統(tǒng)中的作用是什么？

傳感器收集有關(guān)環(huán)境條件的信息，而執(zhí)行器則根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)執(zhí)行操作。它們共同實(shí)現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)與其周圍環(huán)境之間的交互。

接下來會(huì)發(fā)生什么？未來將呈現(xiàn)令人興奮的趨勢(shì)，例如小型化和人工智能驅(qū)動(dòng)的解決方案，這些解決方案有望實(shí)現(xiàn)更高的精度。

本質(zhì)上：了解傳感器在物聯(lián)網(wǎng)嵌入式設(shè)備和系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的作用是釋放技術(shù)開發(fā)新可能性的關(guān)鍵。