浅说传感器概念误区

2019-06-18 11:19:08
易天物联
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摘要:最常见的误区,是把传感器本身和周边设备混为一谈。普通大众说的传感器,是指传感器本身,而真正进入物联网应用环境的“传感器”三个字代称了“传感器+数据采集处理器+通信器 ”
想深入、系统地了解传感器,可买《传感器技术大全》一书(上、中、下三册),涵盖了图示5000幅和附表1000个。

你知道么?相机也是传感器的一种应用。胶片相机和数码相机,都是传感器的应用。

我们最常见的误区,是把传感器本身和周边设备混为一谈。普通大众说的传感器,是指传感器本身,而真正进入物联网应用环境的“传感器”三个字代称了“传感器+数据采集处理器+通信器 ”。这样称呼从用户角度来说是简便,但也的确容易形成概念误导。到最后,连很多所谓的“专业人士”也糊涂了。

普通大众在网上买的传感器,只是单纯传感器。不包括数据采集处理器+通信器。

以数码相机为例,感光部分是CCD,即电荷耦合元件, 把光信号转换成电信号,经过放大和模数转换,在中央处理器的帮助下实现图像的获取、存储、传输、处理和复现。CCD传感器这一部分体积很小,占整个相机的成本很小的比例。相机只有CCD一个传感器是不行的。


最常见的温湿度传感器有几百种细分类型,我们最常用的就是体温计,几块钱一支,夹在胳肢窝测体温,护士眼睛一看度数,给你记到病历上。
而你想在千里之外知道半夜里某个蔬菜大棚的温度,用的联网温度计,包括温度传感器+数据采集处理器+通信器三部分,所以价格就贵了。
传感器本身+数据采集处理器+通信器,构成了物联网传感器的整体。不同的传感器,不同的数据采集处理器,不同的通信方法,使得每个厂家生产的物联网传感器性能、价格、应用场景各不相同。换种说法,不同的应用场景,决定用什么传感器、什么数据采集算法和通信方式。
正是将传感器本身(俗话说的“探头”)当成了全部,所以认知就出现了偏差。买一盆花,只把花薅走,花泥和盆都不要,能活吗?买相机,只买CCD,能拍照吗?
传感器技术实际上是基础材料学层面的竞争。 全球传感器市场主要由美国、日本、德国的几家龙头公司主导。美国、日本、德国及中国合计占据全球传感器市场份额的72%,其中中国占比约11%。与全世界生产的超过2万种产品品种相比,中国国内仅能生产其中的约1/3,整体技术含量也较低。
将外界变化情况通过某种材料变成电信号,传感器研发机构已经走完了第一步,也是最难的一步。这一步基本上都是龙头大公司干的。生产出来的就是传感器本身。
第二步,解决算法问题,采集分析,纠偏补偿,形成数据。再选择用什么方式输出,也就是按照什么数据格式吐出来。 这一步或者是原厂或者是第三方公司来做。硬件上的成本就是MCU和周边设备,软件上的成本就是嵌入式开发人工的投入。这一步也非常关键,算法上细微的差异决定整个产品的成败。很多成套传感器卖的就是这一步的技术含量。传感器不一样,算法也不一样。温度传感和酸碱度传感器的算法绝对不一样,甚至同类型传感器不同的生产商,算法也不一样。想省钱,你有本事,你可以自己研发。
第三步,将数据以什么通信方式送达并呈现给用户。无线手段如Wi-Fi、蓝牙、红外、ZigBee、LoRa,有线手段如光纤、网线、电缆等等。这一步中,硬件上的成本新增了通信芯片和周边电路,软件上成本激增,干巴巴的数据要以多种方式呈现出来,绝非易事。
第二步和第三步合计的费用远远大于第一步传感器本身的成本。
我们在网上买传感器,要提醒自己:是买“传感器+数据采集处理器+通信器 ”,还是只买传感器本身?
除此之外,自己组装整套传感器,必须要懂得第二步和第三步,否则没有公司乐意为几个传感器投入巨大的人工成本去猜谜语。
有一些朋友,不懂得什么是通信协议,往往把别人卖的传感器本身(没有带主板)就拿来,让我们来猜;要不就是拿来了采集器主板和传感器,不告诉我们通信协议和数据格式,让我们来猜;要不就是拿来了采集器主板 和传感器,让我们凭一个商标或者是发货单,替他跟卖家联系要协议和数据格式,其实还是让我们自己撞运气。 一个传感器几百块钱。一个软硬件工程师猜了十几天的谜语,人工成本伤不起。
成套传感器有时会将三大部分封装起来,传感器+数据采集处理器+通信器合并为一,再封装到某个具体的产品中,就更容易让人分不清。PLC模拟量输入,由于不用展示和呈现,采集和分析由PLC芯片完成,传感器赤裸裸地输入电信号, 直接处理,就更容易将“聪明人”带到沟里去。
说到传感器精度(分辨率),大家都有一个共同的误区:你的传感器如何、他的传感器如何。实际上,传感器行业的技术,绝大部分都垄断在国外公司手里,我们中国人只是拿来用,而没有能力去做研发。客户需要多大精度的传感器,物联网公司就去找多大精度的传感器,回来接上交付客户。物联网公司只是传感器的搬运工。
千万不要以为物联网公司自己生产传感器,基本上大家都是根据客户精度的需要,采购相应精度的传感器,接上信号采集主板后交货。举例来说,最简单的温度传感器,有几百种规格,上千种封装形式。

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