一百多年前出现的传感器最早的一些用途涉及直接驱动控制。想想水银恒温器。热响应线圈随着温度的变化而移动,并使水银室倾斜,直到它关闭一组触点,打开家庭或办公楼中的加热器。一旦达到预设限制,触点打开以关闭加热器。
类似地,在汽车中,一个真空或压力感应室,其杆可以随着压力变化而移动,例如减震器,可以打开、关闭或调节化油器或其他机构中的阀门。
这些传感设备的读数/测量/结果没有被额外的电子设备放大、传输或解释,当然也没有连接到计算设备。与今天的传感设备不同,这些早期的传感器严格地是机电的,强调机械方面。他们提供了控制理论所称的“砰砰”控制器。传感器为控制机制从一种状态转变为另一种状态提供了一个指定的设定值反馈。通过感应某些物理变化来打开或关闭触点,这已发展到使用电位器来获得更精细的控制。使用功率、压力、速度或温度作为感测参数,直接驱动装置,也称为调节器,可以提供稳定的、可调节的控制。
追溯到1911年,煤矿传感器中的金丝雀探测到矿井空气中一氧化碳的危险水平。这个过程分为两步:(1)看到倒下的金丝雀;然后(2)迅速向出口移动脚。(注意,金丝雀通常会在坠落后苏醒过来。)这种基于生物的化学传感器最终在1986年被电子鼻所取代。
反思这些早期的传感技术通常是有趣和有用的,特别是在考虑具有许多传感器的产品(如智能手机)时。这些传感器可以结合使用传感器融合和其他先进的控制技术提供更大和更精确的控制。高端智能手机中的现代传感器包括:
- 加速度计
- 陀螺仪
- 磁强计
- 全球定位系统(GPS)
- 近距离传感器
- 环境光传感器
- 麦克风
- 触摸屏传感器
- 指纹传感器
- 计步器
- 条形码/QR码传感器
- 气压计
- 心率传感器
- 温度计
- 空气湿度传感器
- 盖革计数器
- 单独的传感器
将智能手机连接到一个小得多的智能手表上,可以增加几个传感器。基于生物电阻抗(或生物阻抗)分析(BIA),这些传感器包括:
- Photoplethysmogram (PPG),
- 心电图(ECG),
- 皮肤温度,
- 皮肤电反应(GSR)
通过人工智能(AI)和云连接,这些传感器的输入可以为用户提供上下文、建议和其他响应,包括预测。例如,谷歌的Soli传感器利用雷达的电磁波来探测人的精确手势和动作。它已经展示了检测和解读简单手势的能力,这样用户就可以在预先编程的基础上激活小睡闹钟或暂停音乐,而无需实际触摸智能手机。研发工程师已经设想并采取了下一步措施,使这项技术能够感知和解释日常运动,从而做出新的选择,甚至采取更大的行动。
参考文献
罗纳德·K·尤尔根,汽车电子手册2nd版
https://www.smithsonianmag.com/smart-news/story-real-canary-coal-mine-180961570/
https://www.gotechtor.com/smartphone-sensors/
https://www.wired.com/story/google-soli-atap-research-2022/
了下:传感器提示
