朱海棠，管芳景

（無錫城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院 物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院，江蘇 無錫 214000）

近年來，隨著社會的發(fā)展與科技的進步，人們的居住環(huán)境得到了極大的改善，各種智能家居產(chǎn)品紛至沓來，家居的現(xiàn)代化和智能化是當前的潮流和趨勢。其中，將各種不同類型的傳感器應(yīng)用于智能家居系統(tǒng)，是目前研究的熱點和重點。

1 智能家居系統(tǒng)

眾所周知，智能家居系統(tǒng)是融合計算機、網(wǎng)絡(luò)通訊和綜合布線等技術(shù)，將家庭安防、燈光控制、窗簾控制、電視機控制、地暖控制和溫濕度控制等各方面有效結(jié)合在一起，通過智能控制網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)便捷生活。圖1為智能家居系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖1 智能家居系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

如圖1所示，傳感器可采集家居設(shè)備的各種信息（如：溫度、濕度和煙霧濃度等），經(jīng)過處理后，通過無線通信技術(shù)傳遞到網(wǎng)絡(luò)中，主機發(fā)出相應(yīng)的指令到控制端；控制端根據(jù)指令，做出相應(yīng)的動作。在智能家居系統(tǒng)中，傳感器是基本單元，使用不同類型的傳感器準確采集各種信號尤為重要。

2 傳感器技術(shù)

在智能家居系統(tǒng)中，要用各種不同類型的傳感器來監(jiān)視和控制各參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)，甚至是最佳狀態(tài)。傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，能完成信息獲取任務(wù)，并轉(zhuǎn)換成便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理和顯示的電信號。在智能家居系統(tǒng)中，主要使用運動傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、氣敏傳感器、紅外傳感器和流量傳感器等。

（1）運動傳感器。在家庭安防中，防盜是非常重要的環(huán)節(jié)。運動傳感器能夠感受到移動的人與物，當有人非法進入屋里，運動傳感器可以把采集到的信號直接發(fā)送到主人的手機上或者控制終端上，根據(jù)監(jiān)控探頭拍攝的畫面，主人可實時了解家里的情況，做出決策。

（2）溫度傳感器。智能家居系統(tǒng)中，溫度控制需要及時和精準。根據(jù)不同季節(jié)、不同氣候，系統(tǒng)可以自動調(diào)節(jié)并達到適宜的溫度，以滿足人們的需求。在日常生產(chǎn)和生活中，可使用熱電偶、金屬熱電阻或熱敏電阻，進行測溫。在智能家居系統(tǒng)中，測量的溫度，目前最常用的是溫度傳感器DS18B20。DS18B20數(shù)字溫度傳感器是DALLAS公司生產(chǎn)的集成元件，具有線路簡單、體積小、適用電壓寬和價格便宜等特點。測量溫度范圍為-55～+125℃。在測溫過程中，以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。DS18B20溫度傳感器外形及引腳圖如圖2所示。

圖2 DS18B20溫度傳感器外形及引腳圖

（3）濕度傳感器。環(huán)境污染加劇，霧霾時有發(fā)生，氣候變化頻繁，如同溫度測量一樣，濕度的測量越來越受到人們的關(guān)注。濕度是最難準確測量的參數(shù)之一，因此對室內(nèi)環(huán)境濕度的測量顯得特別重要。家具、家用電器，風(fēng)濕，咳嗽和哮喘等，都和濕度有著重大關(guān)系。環(huán)境濕度的變化，導(dǎo)致濕敏傳感器的電容量發(fā)生改變，并且電容的變化量與相對濕度成正比。智能家居系統(tǒng)中，常采用集成濕度傳感器HS1101，由法國Humirel公司生產(chǎn)，其測量范圍是0%～100%RH，電容量變化范圍為162pF～200pF，誤差不大于±2%RH，響應(yīng)時間小于 5s。HS1101濕度傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便等特點。圖3為HS1101實物圖。

圖3 HS1101實物圖

（4）氣敏傳感器。一氧化碳中毒、可燃氣體泄漏等時刻危害人們的生活。家用燃氣報警器，可以對空氣中的可燃氣體濃度進行檢測，當濃度超過一定范圍時，發(fā)出報警信號。氣敏傳感器可以用來檢測氣體類別、濃度和成分，將氣體種類及濃度等有關(guān)信息轉(zhuǎn)換成電信號。使用時，可以將氣敏傳感器與家里的換氣扇或排風(fēng)扇連接在一起，當發(fā)現(xiàn)濃度超標時，報警器開始工作且換氣扇自動啟動。在智能家居系統(tǒng)中，多采用MQ-2氣敏傳感器，對液化氣和天然氣靈敏度高，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。MQ-2氣敏傳感器由微型Al2O3陶瓷管、SnO2敏感層、測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件，固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。圖4為氣敏傳感器結(jié)構(gòu)圖及實物圖。MQ-2氣敏傳感器可以將可燃氣體的濃度變化轉(zhuǎn)變成電阻值的變化，一般工作在200℃以上，需要加熱器進行加熱。

圖4 MQ-2氣敏傳感器結(jié)構(gòu)圖及實物圖

（5）紅外傳感器。智能家居系統(tǒng)中，自動門和自動感應(yīng)燈的使用隨處可見。為了檢測人體目標，采用熱釋電人體紅外傳感器。熱釋電紅外傳感器一般采用差動平衡結(jié)構(gòu)，由敏感元件、場效應(yīng)管、濾光窗等組成，其特點是只對運動的人體敏感，當溫度變化趨于穩(wěn)定時，無信號輸出。一般來說，為了增大傳感器的檢測范圍，通常在熱釋電紅外傳感器外面覆蓋一層菲涅爾透鏡。當人體在透鏡的監(jiān)視視野范圍中運動時，熱釋電單元將輸出一系列的交變信號。在智能家居系統(tǒng)中，常常選用RE200B熱釋電紅外傳感器，其外形圖如圖5所示，配以BISS0001處理芯片和外接少量元件就可構(gòu)成熱釋電紅外開關(guān)，BISS0001能自動快速啟動自動門、各類白熾燈、電風(fēng)扇和烘干機等裝置。

圖5 熱釋電紅外傳感器外形圖

（6）流量傳感器。流量傳感器利用霍爾元件的霍爾效應(yīng)，用于檢測熱水器的水流量。當熱水器工作時，流量傳感器可以將水壓的大小轉(zhuǎn)換為電信號，然后傳遞給調(diào)節(jié)閥門，從而達到調(diào)節(jié)水溫的目的。流量傳感器具有反應(yīng)靈敏，壽命長，安全可靠和使用方便等特點。

3 結(jié)語

智能家居的出現(xiàn)極大地方便了人們的生活，家居產(chǎn)品的舒適性、現(xiàn)代化和智能化是人們追求的目標。在智能家居系統(tǒng)中，使用傳感器進行信號的采集是基本環(huán)節(jié)，也是最重要的步驟之一。文章主要研究了智能家居系統(tǒng)的基本組成，在智能家居系統(tǒng)中使用的各種不同類型的傳感器，根據(jù)使用場合和不同需求，合理選擇傳感器，具有一定的實用性。

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