Modulul senzor este un modul funcțional care integrează mai multe componente senzore, circuite de procesare a semnalului și interfețe într-un singur, cu caracteristici de miniaturizare, integrare ridicată și implementare ușoară, utilizate pe scară largă în industrie, electronică de consum, asistență medicală și alte domenii. Următoarele analizează logica și cazurile tipice de aplicare din șase scenarii de bază:

Automatizarea industrială și fabricația inteligentă

Valori de bază: monitorizarea stării echipamentului, controlul automatizării liniei de producție, optimizarea parametrilor de proces

Monitorizarea sănătății echipamentului (PHM)

Scenarii de aplicare: avertizare timpurie de uzură a arborelui mașinilor CNC, diagnosticarea defecțiunilor cu cutia de viteze a echipamentelor eoliene

Compoziția modulului: senzor de vibrații (accelerometru) + senzor de temperatură + variabilă de tensiune + circuit de reglementare a semnalului

Un caz: o întreprindere eoliană a instalat un modul vibrator-temperatură în cutia de viteze a ventilatorului, iar atunci când amplitudinea de vibrație depășește 20g și temperatura crește brusc la 15 ° C, sistemul avertizează automat uzura vitezelor (cu o precizie de până la 92%), reducând costurile de întreținere cu 30%.

2. Automatizarea logisticii şi depozitării

Scenarii de aplicare: protecție AGV, monitorizarea inventarului de rafturi inteligente

Compoziția modulului: radar cu laser (ToF) + senzor cu ultrasunete + senzor de înclinare

Caz: AGV-ul de depozit pentru comerț electronic este echipat cu un modul compus laser-ultrasunet, care realizează modelarea tridimensională a barierelor în intervalul de 20 m, timp de răspuns de evitare a barierelor <50 ms și creștere a eficienței logistice cu 40%.

Electronica de consum și casa inteligentă

Valori de bază: interacțiunea om-computer, percepția mediului și inteligența dispozitivelor

1. Smartphone-uri și dispozitive purtabile

Scenarii de aplicare: recunoașterea gesturilor telefonice, monitorizarea sănătății ceasurilor inteligente

Compoziția modulului: accelerometru MEMS + giroscop + senzor geomagnetic (6 axe IMU) + senzor de frecvență cardiacă

Cazul: Modulul Compozit Batea Inimii - Sport al Apple Watch, care utilizează senzorul optic PPG în combinație cu accelerometrul cu trei axe pentru un calcul precis al consumului de calorii de sport (eroare < 5%).

Monitorizarea mediului de acasă inteligentă

Aplicații: monitorizarea calității aerului interior, controlul inteligent al luminii

Compoziția modulului: senzor PM2.5 + senzor de temperatură și umiditate + senzor de lumină + senzor de gaze (VOC)

Caz: o marcă de detector de aer inteligent integrat modul de mediu cinci în un, monitorizarea în timp real PM2.5 (precizie ± 5 μg / m³), temperatura și umiditatea, formaldehid și alți parametri, aerul condiționat conectat reglează automat mediul interior.

Sănătate și monitorizare biologică

Valori de bază: detectarea semnelor vitale, senzorul dispozitivelor medicale, diagnosticul portabil

1. Echipamente medicale portabile

Scenarii de aplicare: glucometru casnic, monitorizare electrocardiografică dinamică

Compoziția modulului: senzor electrochimic (testarea zahărului din sânge) + electrod cardio + senzor de temperatură

Un caz: un modul de glucometru portabil care monitorizează nivelul de zahăr din sânge la fiecare 15 minute prin senzori electrochimici puțin invasivi, sincronizează datele cu aplicația mobilă și controlează erorile la ±10% (standardul ISO 15197).

Robotică chirurgicală și imagini medicale

Scenarii de aplicare: feedback de forță mecanică chirurgicală laparoscopică, poziționarea echipamentului de imagini medicale

Compoziția modulului: senzor de forță micro + giroscop cu fibră optică + senzor de poziționare magnetică

Caz: Un modul de senzor de forţă şase dimensiuni integrat la capătul braţului robotic al robotului chirurgical da Vinci poate detecta variaţii subtile ale forţei de 0,1 N, ajutând medicul să manipuleze cu precizie (de exemplu, controlul presiunii la 0,5-1 N la cusiturile vaselor).

Electronica auto și transportul inteligent

Valorile de bază: siguranța călătoriei, conducerea autonomă și percepția rețelei

Conducerea autonomă (L2-L4)

Aplicații: percepția mediului, recunoașterea obstacolelor, controlul posturii corpului

Compoziția modulului: radar cu laser (1550nm) + radar cu unde mm (77GHz) + senzor de vedere (camera CMOS)

Caz: Modulul de fuziune multi-senzor al sistemului Tesla FSD, cu o distanță de detectare laser de până la 200 m (10% reflecție), cu radar de unde milimetrice care pătrunde ceața de ploaie și modelează mediul pe tot parcursul timpului în colaborare cu o cameră vizuală.

Rețeaua mașinilor și monitorizarea stării șoferului

Scenarii de aplicare: alertă de oboseală, reglare a mediului în mașină

Compoziția modulului: Camera de recunoaștere facială + senzor de frecvență cardiacă + radar de monitorizare a respirației

Un vehicul comercial, dotat cu un modul de monitorizare a stării șoferului, detectează în timp real frecvența clipirii ochilor (<10 alerte/minut) și frecvența respirației prin intermediul unei camere infraroșii și radarului de unde milimetrice, reducând rata accidentelor de conducere obositoare cu 60%.

Monitorizarea mediului și orașele inteligente

Valori de bază: colectarea de date ecologice, gestionarea infrastructurii urbane

1. Monitorizarea ecologică

Aplicații: monitorizarea calității apei, avertizarea timpurie a incendiilor forestiere

Compoziția modulului: senzor de pH + senzor de turbiditate + senzor de oxigen dizolvat (monitorizarea calității apei); Senzor de imagini termice infraroșii + senzor de fum (monitorizarea incendiilor)

Caz: Boaja de monitorizare a calității apei din bazinul Yangtze integrează un modul de calitate a apei cu nouă parametri, monitorizează în timp real indicatorii COD (precizie ± 5mg / L), azotul de amoniac, temperatura apei și altele, transferând datele către platforma de protecție a mediului prin intermediul 5G.

Infrastructură urbană inteligentă

Scenarii de aplicare: lumina stradală inteligentă, monitorizarea sănătății podurilor

Compoziția modulului: senzor de lumină + senzor de vibrații + senzor de înclinație + senzor de mediu

Caz: o lumină de stradă inteligentă din Shenzhen integrează un modul de senzor 5-în-1, care poate monitoriza intensitatea luminii (reglarea automată a luminozității), viteza vântului (alerta timpurie a tifonului), temperatura (alerta timpurie a supraîncălzirii cablului), în timp ce camera este echipată pentru monitorizarea securității.

Aerospațial și apărare

Valori de bază: controlul poziției aeronavelor, monitorizarea mediului extrem

Navigația și ghidarea navelor spațiale

Scenarii de aplicare: reglarea poziției prin satelit, monitorizarea motorului de rachetă

Compoziția modulului: Giroscop cu fibră optică (precizie 0,001 ° / h) + accelerometru (rezoluție 10-6g) + senzor de temperatură (-200 ℃ ~ + 400 ℃)

Caz: modulul de navigație inerțială al satelitului Beidou, prin trei seturi de giroscopi și accelerometri de fibră optică ortogonală, pentru a obține o precizie de poziționare orbitală de ≤ 10 cm, pentru a satisface cerințele de navigație.

Monitorizarea stării echipamentelor de apărare

Scenarii de aplicare: alerta timpurie a defecțiunilor motorului tancului, percepția mediului dronelor

Compoziția modulului: senzor de vibrații (rezistență la temperaturi ridicate până la 125 °C) + senzor de ulei și lichid (detectare a particulelor metalice) + senzor de presiune

Caz: Modulul de monitorizare a sistemului de propulsie al unui anumit tip de tanc principal de luptă analizează uzura uneltelor în timp real prin senzorul de particule metalice de ulei și lichid (precizie de detectare de 5 μm), scurtând ciclul de întreținere predictivă la 72 de ore.

Tendențe și frontiere în proiectarea modulelor

Fuziune cu mai mulți senzori: module compuse, cum ar fi radarul laser + vizualizarea + inertia, pentru a îmbunătăți rezistența percepției în scenarii complexe (cum ar fi conducerea autonomă în zilele ploioase).

Miniaturizare și consum redus de energie: Procesul MEMS conduce la reducerea dimensiunilor modulului la nivelul de mm (de exemplu, grosimea modulului de frecvență cardiacă al ceasului Huawei < 2 mm), împreună cu cipul AI pentru calculul marginii (consumul de energie < 1 mW).

Inteligență și auto-calibrare: Modulele integrate cu algoritmi AI compensează automat drifta senzorului (de exemplu, compensarea driftei la temperatură pentru modulul de temperatură și umiditate, cu o precizie îmbunătățită până la ±1% RH).