傳感器及其組成
傳感器
人對外界和周圍環(huán)境的感覺或感知，是通過五官完成的。感覺器官從外界獲取信息，傳輸?shù)酱竽X神經(jīng)中樞進(jìn)行信息處理和加工，然后根據(jù)輸出信息控制肌肉來產(chǎn)生相應(yīng)的動作。在智能化家具系統(tǒng)中，外界信息是通過傳感器進(jìn)行檢測和測量，然后經(jīng)過單片機(jī)控制各執(zhí)行裝置完成特定任務(wù)和功能。
事實上，傳感器就是人類感覺器官的模擬物，負(fù)責(zé)信息的收集和處理，是實現(xiàn)檢測和傳感的物理器件,通常由直接響應(yīng)于被測量的敏感元件和產(chǎn)生可用信號輸出的轉(zhuǎn)換元件以及相應(yīng)的電子線路所組成。在智能化家具中，傳感器需要檢測的物理量主要有溫度、濕度、光等物理量。這些物理量需要經(jīng)過傳感器的變換，并經(jīng)過放大、調(diào)制與解調(diào)、濾波和運(yùn)算等處理，將有用信號檢測出來，反饋給控制裝置或進(jìn)行顯示。
傳感器組成
傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測量電路三部分組成，有時還需要加輔助電源
智能化家具系統(tǒng)用典型傳感器
傳感器的分類有助于智能化家具的研究以及產(chǎn)品設(shè)計使用，一般按輸入量的不同將傳感器分為溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、濕度傳感器等=該分類方法為智能化家具的設(shè)計提供了方便，可直接根據(jù)測量對象選擇所需要的傳感器。
傳感器種類繁多,本節(jié)僅對智能化衣柜實物設(shè)計中使用的溫度和濕度兩種傳感器作詳細(xì)介紹。
濕度傳感器在智能化家具中的應(yīng)用
顧名思義，濕度傳感器用來檢測濕度這個物理量，根據(jù)所使用的材料不同，分為電解質(zhì)型、陶瓷型、高分子型和半導(dǎo)體型■■從總體性能來說，無論哪一種材料制成的傳感器，都有它各自的特點(diǎn)，即有長處，也有短處，它們分別能滿足某些方面的要求，主要參數(shù)包括濕度量程、相對濕度特性、感濕靈敏度、特征量溫度系數(shù)、響應(yīng)時間等。
本論文中智能化衣柜的設(shè)計使用KHM-HR高分子型濕度傳感器，利用有機(jī)高分子材料吸濕性與脹縮性制成。某些高分子電解質(zhì)吸濕后，介電常數(shù)明顯改變，制成了電容式濕度傳感器；某些高分子電解質(zhì)吸濕后，電阻明顯變化，制成電阻式濕度傳感器。KHM-HR屬于電阻式濕度傳感器，利用高分子材料極強(qiáng)的吸水性，吸水后電離，在其水溶液里就含有大量的離子，吸濕量不同，阻值也不同，根據(jù)阻值的變換可以測量相對濕度，其阻值與輸出電壓值見表2-1。
當(dāng)環(huán)境濕度變化時，該傳感器在整個濕度范圍內(nèi)均有感濕特性，其阻值與輸出電壓的關(guān)系近似為一直線，見圖2-12，該濕度傳感器的優(yōu)點(diǎn)是線性度較好。
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表2-1濕度輸出電壓值(Ta=25r)
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一切電阻式濕度傳感器都必須使用交流電源,否則性能會劣化甚至失效。對于濕度傳感器，必須組成相應(yīng)的電路才能進(jìn)行濕度的測量與控制，論文中智能化衣柜設(shè)計濕度測量電路與傳感器數(shù)據(jù)采樣過程詳見第8韋。
溫度傳感器在智能化家具中的應(yīng)用
溫度傳感器使一種將溫度變化轉(zhuǎn)化為電量變化的裝置，在各種熱電式傳感器中，把溫度量轉(zhuǎn)化為電視和電阻的方法最為普遍，其中將溫度轉(zhuǎn)換為電勢的傳感器叫熱電偶，將溫度轉(zhuǎn)換為電阻值的熱電式傳感器叫熱電阻，這兩種傳感器目前在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，并且可以選用定型的顯示儀表和記錄儀進(jìn)行顯示和記錄。
本設(shè)計中利用熱敏電阻檢測溫度，主要原因如下
①靈敏度高，通常溫度變化rc阻值變化約丨％～6%,電阻溫度系數(shù)絕對值比一般金屬電阻大10～100倍。
②體積小，恰好滿足智能化衣柜控制器尺寸設(shè)計要求。
③使用方便，價格低，一個熱敏電阻平均幾元左右。
但熱敏電阻主要缺點(diǎn)是其阻值與溫度變化呈非線性關(guān)系，元件穩(wěn)定性和互換性較差。最常見的熱敏電阻器是用金屬氧化物半導(dǎo)體材料制成。將各種氧化物在不同條件下燒成半導(dǎo)體陶瓷，以獲得熱敏特性。溫度傳感器采樣電路與采樣過程詳見第8章，
智能化家具系統(tǒng)對傳感器的技術(shù)要求
智能化家具系統(tǒng)的檢測系統(tǒng)一般是由傳感器和信號加工兩個部分構(gòu)成。傳感器將物理量轉(zhuǎn)換為電信號或其他易于計算機(jī)處理的信號，如將壓力轉(zhuǎn)換為電壓變化等：信號加工則是將傳感器轉(zhuǎn)換的電信號進(jìn)行放大，濾波等處理或進(jìn)行某種變換。
在智能化家具系統(tǒng)中，無論何種傳感器，作為測量與自動控制的首要環(huán)節(jié)，必須具有快速、準(zhǔn)確、可靠而又經(jīng)濟(jì)的實現(xiàn)信息轉(zhuǎn)換的基本要求。為保證檢測過程中能夠準(zhǔn)確地把所需信息從信號源通過其載體信號傳輸?shù)捷敵龆?/span>，對傳感器和檢測系統(tǒng)的基本要求如下:
①求智能化家具系統(tǒng)中使用的傳感器有足夠的容量，響應(yīng)速度快，工作穩(wěn)定，可靠性好’工作范圍或量程足夠大，具有一定的過載能力。這些因素是保證智能化家具產(chǎn)品質(zhì)量的前提。
②精度、靈敏度和分辨率髙，即要求其輸出信號與被測輸入信號成確定關(guān)系（通常為線性)，且比值要大，傳感器的靜態(tài)相應(yīng)與動態(tài)相應(yīng)的準(zhǔn)確度能滿足要求。
③適用性和適應(yīng)性強(qiáng)，體積小，重量輕，動作能量小，對被測對象的狀態(tài)影響��；內(nèi)部噪聲小而又不易受外界千擾的影響;其輸出力求采用通用或標(biāo)淮形式,以便與系統(tǒng)對接。
使用經(jīng)濟(jì)，成本低，壽命長，且便于使用，維護(hù)和校準(zhǔn)。