Czym jest czujnik pasywny?

Autor: Li Ai
Źródło: Ulink Media

Czym jest czujnik pasywny?

Czujnik pasywny nazywany jest również czujnikiem konwersji energii. Podobnie jak w przypadku Internetu Rzeczy, nie wymaga on zewnętrznego zasilania, co oznacza, że ​​jest to czujnik, który nie wymaga zewnętrznego zasilania, ale może również pobierać energię za pośrednictwem czujnika zewnętrznego.

Wszyscy wiemy, że czujniki można podzielić na czujniki dotyku, obrazu, temperatury, ruchu, położenia, gazu, światła i ciśnienia, w zależności od różnych fizycznych wielkości percepcji i detekcji. W przypadku czujników pasywnych, energia świetlna, promieniowanie elektromagnetyczne, temperatura, energia ruchu człowieka i źródło wibracji wykrywane przez czujniki stanowią potencjalne źródła energii.

Przyjmuje się, że czujniki pasywne można podzielić na trzy kategorie: pasywne czujniki światłowodowe, pasywne czujniki wykorzystujące powierzchniowe fale akustyczne i pasywne czujniki bazujące na materiałach energetycznych.

• Czujnik światłowodowy

Czujnik światłowodowy to rodzaj czujnika bazujący na pewnych cechach światłowodów opracowanych w połowie lat 70. XX wieku. Jest to urządzenie, które przetwarza mierzony stan na mierzalny sygnał świetlny. Składa się ze źródła światła, czujnika, detektora światła, układu kondycjonowania sygnału i światłowodu.

Charakteryzuje się wysoką czułością, wysoką odpornością na zakłócenia elektromagnetyczne, dobrą izolacją elektryczną, wysoką adaptacją do warunków środowiskowych, zdalnym pomiarem, niskim poborem mocy i jest coraz bardziej dojrzały w zastosowaniach Internetu Rzeczy. Na przykład, hydrofon światłowodowy to rodzaj czujnika dźwięku, w którym światłowód pełni rolę elementu czułego, a światłowód – czujnika temperatury.

• Czujnik fal akustycznych powierzchniowych

Czujnik powierzchniowej fali akustycznej (SAW) to czujnik wykorzystujący jako element detekcyjny urządzenie wykorzystujące powierzchniową falę akustyczną. Zmierzona informacja jest odbijana przez zmianę prędkości lub częstotliwości powierzchniowej fali akustycznej w urządzeniu SURFACE i przetwarzana na sygnał wyjściowy czujnika elektrycznego. Jest to złożony czujnik z szeroką gamą czujników. Obejmuje on głównie czujnik ciśnienia powierzchniowej fali akustycznej, czujnik temperatury powierzchniowej fali akustycznej, czujnik genów biologicznych powierzchniowej fali akustycznej, czujnik gazów chemicznych powierzchniowej fali akustycznej oraz czujnik inteligentny itp.

Oprócz pasywnego czujnika światłowodowego o wysokiej czułości, umożliwiającego pomiar odległości i charakteryzującego się niskim poborem mocy, pasywne czujniki fal akustycznych powierzchniowych wykorzystują technologię Hui do określania zmian częstotliwości, co pozwala na bardzo precyzyjne odczytanie zmian prędkości na zewnątrz. Jednocześnie, dzięki niewielkim rozmiarom, niewielkiej wadze i niskiemu poborowi mocy, czujnik ten charakteryzuje się dobrymi właściwościami termicznymi i mechanicznymi, co zapoczątkowało nową erę bezprzewodowych, małych czujników. Czujniki te są szeroko stosowane w podstacjach, pociągach, lotnictwie i innych dziedzinach.

• Czujnik pasywny oparty na materiałach energetycznych

Pasywne czujniki oparte na materiałach energetycznych, jak sama nazwa wskazuje, wykorzystują powszechną energię życiową do konwersji energii elektrycznej, takiej jak energia świetlna, cieplna, mechaniczna itd. Pasywne czujniki oparte na materiałach energetycznych charakteryzują się szerokim pasmem częstotliwości, silną odpornością na zakłócenia, minimalnym wpływem na mierzony obiekt, wysoką czułością i są szeroko stosowane w pomiarach elektromagnetycznych, takich jak wysokie napięcie, wyładowania atmosferyczne, silne pole promieniowania, mikrofale o dużej mocy itd.

Połączenie czujników pasywnych z innymi technologiami

W dziedzinie Internetu Rzeczy (IoT) czujniki pasywne są coraz szerzej stosowane, a ich powstanie przyniosło wiele nowych rozwiązań. Na przykład, powstały czujniki z NFC, RFID, a nawet Wi-Fi, Bluetooth, UWB, 5G i innymi technologiami bezprzewodowymi. W trybie pasywnym czujnik pobiera energię z sygnałów radiowych z otoczenia za pośrednictwem anteny, a dane z czujnika są przechowywane w pamięci nieulotnej, która jest zachowywana nawet po odłączeniu zasilania.

Bezprzewodowe pasywne czujniki naprężenia tekstyliów oparte na technologii RFID łączą technologię RFID z materiałami tekstylnymi, tworząc urządzenia z funkcją pomiaru naprężenia. Czujnik naprężenia tekstyliów RFID wykorzystuje tryb komunikacji i indukcji technologii pasywnych tagów RFID UHF, działa w oparciu o energię elektromagnetyczną, ma potencjał miniaturyzacji i elastyczności, stając się potencjalnym wyborem w urządzeniach noszonych.

Na końcu

Pasywny Internet Rzeczy to przyszły kierunek rozwoju Internetu Rzeczy. Jako ogniwo pasywnego Internetu Rzeczy, wymagania dotyczące czujników nie ograniczają się już do miniaturowych rozmiarów i niskiego poboru mocy. Pasywny Internet Rzeczy będzie również kierunkiem rozwoju wartym dalszego rozwoju. Dzięki ciągłemu rozwojowi i innowacjom technologii czujników pasywnych, ich zastosowanie będzie coraz szersze.