本文的关键要点
・传感器本质上是一种可以“转换物理量的器件或装置”。
・由于传感器在物联网领域的应用范围非常广泛,因此对传感器的要求也是多样化的。
从很早以前,传感器就已经被广泛应用于各种设备和系统中,甚至不是电子工程师的人也能看到或使用过传感器。
尤其是近年来,随着物联网的发展,传感器更是成为不可或缺的存在。在物联网领域中,不仅是智能手机和电脑,就连医疗设备、可穿戴设备、车辆、自然环境、基础设施等都可以联网,通过信息共享提高社会的便利性和安全性。而要实现这些,用来检测各种状态和信息的传感器是必不可少的组成部分。
在ROHM官网R课堂 IoT的新板块“传感器基础”中,我们将从各种传感器中抽取与IoT(物联网)设备相关的产品进行重点介绍。
什么是传感器?
传感器本质上是一种可以“转换物理量的器件或装置”。为了获取检测和控制用的信息,需要将物体的状态、性质、物理变化量等转换成电量等,并需要使用各种物理定律来进行物理量转换。传感器检测并转换的具有代表性的物理量包括温度、光、颜色、压力、磁力和加速度等。另外,很多传感器是物理传感器和化学传感器。近年来,使用生物传感器检测有机物质的应用也越来越广泛。
典型传感器示例
最简单的传感器仅由敏感元件组成。敏感元件是一种可以将物理量转换为电量的元件。要使用敏感元件,还需要能够高精度地捕捉微小信号并进行数字化处理的信号处理电路。近年来的主流产品主要是集成了敏感元件和信号处理电路等的传感器模块,而传感器模块常常被简称为“传感器”。此外,将具有显示器和通信功能的单元称为“传感器”的情况也并不少见,因此提起传感器,从广义上看其实包含着多种产品形态。
目前,输出数字信号的传感器越来越多,但敏感元件输出的基本上是电压或电流的模拟量,而且大多是微小信号。要想利用这些信号,就需要先进的模拟和数字处理技术。传感技术包括检测某种现象用的敏感元件的研发、以及高精度处理传感器信号的模拟前端(利用放大器、滤波器、AD转换器等器件来调整模拟信号的电路)的开发设计,是工业控制领域的核心技术之一。在工业控制领域,来自传感器的信息主要作为系统的一部分发挥作用,比如传感器信息经过计算机处理后被用于系统的闭环控制等应用。
而在物联网领域,由于传感器的应用范围很广,因此对传感器的要求也是多样化的。当然,像工业控制领域一样需要高级传感技术的应用还有很多,比如将温度等相对简单的数据视情况直接发送到云端,并从所积累的大量数据中分析征兆和趋势等,这类用作单一的数据采集设备的应用案例也越来越多。因此,目前对传感器的要求不仅限于性能,还包括便于开发和设计、以及小型和轻量化等重要因素。