Samsung ARTIK™, eine integrierte IoT-Plattform, die Hardware, Software, die Cloud, Sicherheitsfunktionen und das Partner-Ökosystem zusammenbringt, ist eine entscheidende Ressource für viele, die qualitativ hochwertige IoT-Anwendungen entwerfen und herstellen. Falls Sie einer der versierten Pioniere sind, die diese Ressourcen nutzen, bieten Samsung ARTIK™ und seine Module eindrucksvolle Funktionalitäten für schlankes Prototyping und Design und die Möglichkeit, sich auf die Realisierung Ihres Produkts zu fokussieren – z. B. durch die Integration spezifischer Sensorfunktionen. Praktischerweise lassen sich die hochintegrierten Samsung ARTIK™-Module, wie der 530 und der 710, mit jedem Sensor verbinden, der über I2C, SPI oder analoges oder digitales E/A angesprochen werden kann.
Wir haben über zwei Dutzend Sensoren-Unterkategorien. Viele davon integrieren Funktionalitäten, mit denen Sie mit Sicherheit vertraut sind und die Sie eventuell bereits für Ihr Design in Betracht gezogen haben. Dennoch wissen wir, dass echte Pioniere oft auf der Suche nach dem Unerwarteten sind. Deshalb wollen wir Ihnen zehn unterschätzte spezialisierte Sensoren vorstellen, die mit dem Samsung ARTIK™ zusammenarbeiten.
Kapazitiver Berührungssensor
Der erste unterschätzte Sensor, den wir Ihnen vorstellen wollen, ist ein kapazitiver Berührungssensor. Diese Sensoren sind nicht darauf angewiesen, dass der Benutzer tatsächlich den Bildschirm berührt, wie das bei resistiven Sensoren der Fall ist. Die Sensoren arbeiten statt dessen mit der Kapazitätsänderung, die sofort stattfindet, wenn sich ein Objekt in das Gebiet um den Sensor hinein bewegt.
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Die Sensoren selbst sind oft sehr einfach aufgebaut und erfordern Nachbearbeitung, weshalb viele kapazitive Berührungssensoren zusätzlich eine Steuerung, Filter und eine automatische Rekalibrierung enthalten, um tatsächlich nutzbare Daten an einen Mikrocontroller zu liefern.
3D-Orientierungssensor mit Click-Erkennung
Im Gegensatz zu einem Beschleunigungsmesser benutzt ein Orientierungssensor ausschließlich die Gravitationskraft, um sechs eindeutige Positionen zu bestimmen. Diese Sensoren werden für gewöhnlich in Geräten wie Tablets eingesetzt, um zwischen Hoch- und Querformat zu unterscheiden. Der FC30 von STMicroelectronics ist eine Besonderheit, weil er, ähnlich wie eine Maus die Funktionalität integriert, einfaches und zweifaches Tippen als Interrupts zu erkennen. Dies macht aus dem Sensor ein wirklich eigenständiges Gerät, das für Human-Interface-Anwendungen, wie digitale Bilderrahmen oder jegliche durch Bewegungen ausgelöste Ereignisse geeignet ist.
Laufzeitsensor
Lassen Sie uns eines klarstellen – Laufzeitsensoren werden Ihnen nicht sagen, wie lange etwas wie eine Drohne in der Luft ist. Der Begriff kommt daher, wie lange das Licht benötigt, um vom Emitter zurück zum Empfänger zu gelangen.
Auch Time-of-Flight-(ToF)-Sensoren genannt, handelt es sich im Wesentlichen um Abstand- und Näherungsschalter. Einige, wie der VL53L0CX nutzen Technologien wie Laser-Entfernungsmessung für verbesserte Genauigkeit und geringere Beeinträchtigung durch Oberflächen mit niedrigem Reflexionsgrad. Dieses Modul kann sogar für 1D-Gestenerkennung oder zur Beschleunigung von Kamera-Autofokussystemen eingesetzt werden.
Digitaler Feuchtigkeits-, Druck- und Temperatursensor
Kombinierte Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren sind eigentlich nichts Besonderes, doch die Ergänzung um einen Drucksensor sichert dem BME280-Chip von Bosch einen Platz in der Spezialkategorie und macht ihn zu einer attraktiven Option für verschiedene IoT-Anwendungen. Das Bauteil ist winzig und verbraucht 0,1 uA wenn es ausgeschaltet ist, perfekt für batterie-betriebene IoT-Geräte, GPS-Verstärker oder einfach zur Erfassung des Umgebungskontextes.
Farbsensoren
Für bestimmte Anwendungen ist es ausreichend, den Lichteinfall mit einer einfachen Fotodiode zu erfassen. Der Nutzer erhält dadurch quantitative Daten über die Lichtstärke für Anwendungen wie Smart Lighting. Andere Anwendungen benötigen jedoch qualitative Daten über die Lichtfarbe. Der TCS3472 von ams AG ist ein Licht-zu-Digital-Umwandler und erzeugt eine digitale (I2C)-Ausgabe von Rot-, Grün-, Blau- und Helligkeitswerten mit integriertem IR-Sperrfilter. Der VEML6040 von Vishay liefert ebenfalls RGBW-Farb- und Intensitätsdaten, wobei die Spezialität dieses Sensors in der Integration einer speziellen Filtertechnologie besteht, die ein Spektrum ähnlich der Reaktionen des menschlichen Auges bereit stellt.
UV-Index-Sensor
Umgebungslichtsensoren werden für viele Anwendungen eingesetzt. Der SI1132 von Silicon Labs fügt zusätzliche Funktionalität hinzu, mit einem integrierten UV-Index-Sensor, der überall funktioniert – hinter dunklem Glas ebenso wie in direktem Sonnenlicht. Der Sensor ist sehr robust gegen Rauschen und kann im Innen- sowie im Außenbereich für viele Anwendungen eingesetzt werden. Der UV-Sensor macht das Bauteil attraktiv für Verbraucherprodukte im Gesundheits- und Fitnessmarkt, indem es dem Nutzer wichtige Informationen über die UV-Strahlungsintensität geben kann, welche bekanntermaßen gesundheitliche Auswirkungen haben kann.
Staubsensor
Wir alle kennen das Aufleuchten eines Lichtstrahls beim Auftreffen auf Partikel in der Luft, aber wo die meisten von uns zum Staubwedel greifen würden, sahen die Ingenieure bei Amphenol eine Analyse-Gelegenheit.
Der SMART-Staubsensor benutzt eine IR-LED und einen Fotosensor (ähnlich wie IR-Näherungsschalter), um Partikel in der Luft aufzuspüren und anhand ihrer Reflektion zu identifizieren. Er kann mit einer PWM-Ausgabe zwischen kleinen Partikeln, wie Zigarettenrauch, und großen, wie gewöhnlichem Hausstaub, unterscheiden.
Piezo-Vibrationssensoren
Piezosensoren sehen nicht nach Hightech aus. Es handelt sich um ein dünnes Material mit besonderen Eigenschaften (in diesem Fall ein piezoelektrischer PVDC-Polymerfilm), laminiert und mit metallischen Anschlüssen versehen. Jedoch lässt sich die Information, die diese Sensoren liefern können, vielseitig konfigurieren.
Aus dem Datenblatt für den TE Connectivity Sensor 1005447-1:
Wenn die Anordnung durch direkten Kontakt abgelenkt wird, fungiert das Bauteil als flexibler „Schalter”, dessen erzeugte Ausgabe ausreicht, um eine MOSFET- oder CMOS-Stufe direkt anzusteuern. Wenn die Anordnung an den Kontakten unterstützt wird und frei im Raum vibrieren kann (indem die Trägheit des angeklemmten/freien Stabs Biegespannung erzeugt), operiert das Bauteil als Beschleunigungsmesser oder Vibrationssensor. Durch Hinzufügen von Masse oder Veränderung der freien Länge des Elements durch Klemmen können die Resonanzfrequenz und Empfindlichkeit des Sensors für bestimmte Anwendungen verändert werden. Eine Multiachsen-Antwort erhält man, wenn das Bauteil exzentrisch platziert wird.
Luftqualitätssensor
Flüchtige organische Verbindungen (Volatile Organic Compounds, VOCs) ist ein Oberbegriff für viele der schädlichen Partikel, die zu einer schlechten Luftqualität beitragen. Wenn wir über Filamente für 3D-Drucker sprechen, besteht der Hauptvorbehalt gegen starke und flexible ABS in der relativ hohen Menge an VOCs, die diese bei Erhitzung auf Drucktemperatur freisetzen. Ein Sensor wie der AS-MLV-P2 von amu AG misst sowohl VOCs als auch Kohlenmonoxid und liefert somit umfassende Luftqualitätsdaten, die zur intelligenten Steuerung von Ventilatoren oder zur Warnung von anwesenden Personen vor Gefahren in der Arbeitsumgebung eingesetzt werden können.
Füllstandssensor
Manche spezialisierten Sensoren sind ganz gewöhnliche Standardsensoren mit einem speziellen Betätiger. Der 59630 von Littelfuse sieht in einem Schaltplan wie ein gewöhnlicher Reedschalter aus, wird jedoch aktiviert, wenn eine Flüssigkeit den in einem Schaum von niedriger Dichte eingebetteten Magneten von seinem Sensorgehäuse weg aufsteigen lässt.
Dieses simple Design braucht keine Standby-Energie, kann bis zu 10 A schalten und ist zuverlässiger für Langzeitanwendungen als jede andere Flüssigkeitspegelschalter-Technologie.
Das waren unsere zehn unterschätzten Sensoren zur Übernahme in Ihr Design, während Sie weiterhin die Vorteile der hochintegrierten Samsung ARTIK™-IoT-Plattform für sich nutzen.