不同类型传感器的结合应用可以起到的数据效果
传感器很难提供对世界的全面了解。以压力传感器为例。在许多工业和汽车过程中,压力和温度之间通常存在密切关系。降低的压力可能是变速箱中漏油的迹象。但这也有可能是温度升高引起的,说明可能根本没有问题,或者问题比预想的更严重。温度升高可能表明系统内部摩擦过度,需要维护人员快速响应。
压力传感器已进入包括消费领域在内的许多应用领域,其设计展示了传感器融合的强大功能。智能手机和平板电脑制造商已经展示了集成运动传感器在开辟新应用和改善用户体验方面的强大能力,他们正在寻求添加更多功能。压力传感器提供测量高度的能力。全球定位系统(GPS)等导航辅助设备可以使用来自多颗卫星的信号来提供有关高度、纬度和经度的信息。高度读数高度依赖于视野中的卫星数量,在密集的城市环境中无法保证这一点。相反,可用的GPS数据可以与压力传感器提供的数据相结合,以提高整体精度。
同时使用多个传感器信号的能力还可用作数据的完整性检查——允许系统软件暂时减少错误读数,或更好地纠正它们。例如,压力传感器中使用的材料根据温度膨胀和收缩。尽管它们被设计为对小波动不敏感,但汽车和工业系统中可能遇到的温度大波动会影响压力读数。温度测量让固件应用校准曲线。
添加湿度和温度感测允许系统分析其他环境因素。例如,可以计算露点,这在需要湿度控制的建筑系统中是一个重要优势。
组合多个传感器可以扩展自动化系统的功能。除了用于核心空调功能的温度和湿度传感器外,还可以添加化学探测器来确定空气质量并在污染物负荷超过阈值时加速新鲜空气交换。甚至麦克风也能发挥作用。玻璃破碎通常会产生麦克风可以接收到的特征性高频脉冲。在不久的将来温度突然变化将表明需要注意的窗户破损。
多功能传感器有助于满足这种对扩展功能的需求。将多个基于MEMS的传感器集成到同一模块中通常会导致整体解决方案更小。他们可以利用新颖的3DIC和系统级封装组装技术,与传统PCB上的单独封装IC相比,它们占用的空间要少得多。联合包装还可以降低系统成本并优化材料使用。集成后,传感器可以通过相同的总线接口进行寻址,这进一步有助于最大限度地减少PCB空间。消除多个I2C或SPI连接还可以简化固件开发并减少所需的电路板走线和微控制器I/O端口的数量。
一个不太明显的优势是功耗。通用功能(包括数字总线控制器和数据转换器)的共享减少了需要供电的组件数量。此外,传输到主微控制器的数据可以在一组中收集和执行,而不是强制固件单独轮询多个部分。传感器控制器可以安排测量,以便在任何时候只有一个传感器处于活动状态,从而减少电池所需的突发能量。这可以优化电池寿命。