Sensorstrukturer

Sensorstrukturer beskriver hur sensorer organiseras inom ett system för att samla in, bearbeta och leverera mätdata. En sensorstruktur kan omfatta olika sensorer, hur deras signaler omvandlas till användbar elektrisk information och hur denna information integreras med styrenheter, lagring och kommunikation. Denna struktur avgör hur exakt, pålitlig och snabb datainsamlingen är samt hur robust den är i varierande miljöer.

De grundläggande komponenterna i en sensorstruktur inkluderar känselsensorelementet, som uppfattar en fysikal storhet såsom temperatur, tryck eller ljus; en omvandlare som konverterar påverkan till elektriska signaler; signalbehandling som förstärker, filtrerar och ibland konverterar analoga signaler till digitala; och en kommunikations- eller datalag som överför data till en processor eller moln. Många system kräver även kalibrering, delvis automatisk, för att bibehålla noggrannhet över tid. Fysiskt kan strukturen vara integrerad i en enhet eller distribuerad över flera platser i ett nätverk.

Vanliga arkitekturer inkluderar enskilda sensorer, sensorarrayer, modulära eller utbytbara sensorenheter och distributed sensing där flera sensorer kopplas samman i ett nätverk. Centraliserad bearbetning samlar data i en hubb, medan kant- eller edge-behandling gör bearbetning närmare källan. Kommunikationen kan använda protokoll som I2C, SPI, CAN, Ethernet, ZigBee eller MQTT, beroende på applikation.

Användningsområden sträcker sig från industriell automation och fordonssektorn till medicinska enheter och miljöövervakning. Viktiga designfrågor är noggrannhet, känslighet, brusnivå, temperatur- och fuktkänslighet, kraftförsörjning, kostnad och säkerhet. Förväntade trender inkluderar modulära standarder, ökad sensorfusion och edge computing för snabbare beslut.