每个人都在谈论物联网(IOT),并有很好的理由。物联网将连接开/关状态,并且更到互联网和云的温度,压力,流量,无数的传感器,同时还允许通过智能控制器或浏览器设定热,速度和运动控制的致动器。
这些传感器和执行器将在家庭,办公室,商店和工厂,专为相对简单的任务,如家用空调和远程安全监控,以及在时间要求严格的应用,如在工厂地板上的机械状态和工艺更新。物理点,地点和机器将彼此作为与人谁可以监控并决定采取行动,沟通方便的反馈和控制操作,以及。
究竟有多庞大是这个市场?市场研究公司IHS预计,安装基础的互联网连接设备将从2013年12.1十亿设备增长49.8十亿设备2025年收入从物联网市场只是一个部分 - 基于半导体的传感器- 预计从$ 8.9成长今年超过$ 10.6十亿在2017年Gartner Group的的预测十亿也是巨大的,有26个十亿连接的物联网设备,到2020年。
无处不在任何到任何地方的IoT连接成为可能,部分地通过云服务的可用性,它提供了一个数据轨道具有的开/关坡道一个邻近无限数目以及相关的进站(存储区域)。据皮特·史密斯,老,应用工程师TE连接传感器解决方案,“怎么也需要是......但没有明显的或公开的...是一个显著量的物理硬件 - 在传感器,执行器,各种连接器的形式,I / O端口,有线和无线链路,互联网网关的连接,等等。而这除了互联网骨干网,网关,服务器和路由器的关键要素。“
在物联网应用程序的结构
当人们谈论物联网的连接,他们经常从一个基本框图如图1.正确的,它大大简化了实际的互连情况。然而,通过在一个简单的装置寻找诸如智能家居恒温器,实际的复杂性变得显着更清楚,如图2。
简单的物联网图图片
图1:简单的物联网图。
智能家居温控器零件图片
图2:智能家居温控器部分。
一个老式的自动调温器(也有几百万仍在使用),不需要任何电源;它简单地通过关闭其触点接通加热系统上,当温度下降到低于所希望的程度,并通过打开触点当温度上升到高于它们关闭系统。
与此相反,情况更为复杂的智能恒温器(图3)。除控制功能,它包括一个无线网络链接到房主的无线网络来连接许多传感器(热,运动,和连灯,等等),因此它可以根据更开/关操作使有关系统的智能决策不是仅仅环境温度。使这一切连接实际是微小的内部连接器等感应/控制点,用户LCD显示屏,内部电路板之间,一个USB接口,以及更多。
“曾经是一个几乎微不足道,温度检测ON / OFF开关,无需操作电源,现在挤满了十几个集成电路,传感器,照明显示,Wi-Fi无线电,和按钮智能设备, “史密斯说。物料清单(BOM)帐户的完全法案将展示众多的传感器和连接器的信号,电源和天线这种相对简单的温度控制设备 - 这种情况在物联网设备复制一遍又一遍。
智能调温的图像连接到无线网络
图3:连接到无线网络的智能温控器。
考虑一个智能调温的内部连接和外部I / O连接的要求。空间是非常宝贵的,因为这恒温器必须包含许多新的功能,特征,和用户接口组成的壳体,其大约是上了年纪,基本单位的大小。这就是为什么组件,如TE的柔性印刷电路(FPC)连接器是一个很好的匹配(图4)。用于PC板或PC板之间的离板部件,如液晶显示器,这些低调的,节省空间的连接器,同时支持电源和信号的联系,并与标准的SMT(表面贴装技术)兼容拾 - 放置组装机,以降低生产成本。
对TE Connectivity的柔性印刷电路(FPC)连接器图片
图4:TE的柔性印刷电路(FPC)连接器。
不是所有的设计有一个灵活的PC板。对于那些具有一个半刚性板,而不是一个灵活的,TE的单件的压缩板对板连接器提供了一种低成本,高可靠性的互连的解决方案,是可伸缩的高度,间距和点数,以精确匹配应用程序需要无不需要的接触点(图5)的尺寸和成本负担。
对TE Connectivity的一体式压缩板对板连接器图片
图5:TE的一体式压缩板对板连接器。
对于温控器及类似产品,还需要有线,外部I / O连接,以及一个无线Wi-Fi连接(通常首选出厂设置和测试和用户现场配置),微型USB接口是一个很好的选择(图6)。这些连接器可用于PC板的安装,以及相匹配的电缆组件,并支持完整的USB 2.0规格的数据传输速率和功率处理。他们的小尺寸和低姿态是非常适合这些消费类应用的紧密PC电路板空间和高度的限制。
微型USB连接器的图像
图6:微型USB接口。
国家的最先进的此外,温度和湿度传感器是非常微小的表面贴装封装,有的小2.5毫米×2.5毫米×0.8毫米以上。这些帮助设计师将更多的功能到用于现代物联网产品的紧凑的电路设计。
物联网也意味着手机
主要的物联网产品开发的另一个领域是活动的监测和跟踪的耐磨,便携式医疗和健身应用程序(图7),以及专门的高度计,指南针手表,自行车,电脑,潜水表。不像恒温器,这些设备只有无线连接,但它们必须检测,跟踪,和报告多个临界物理参数如体温和在封装攀登距离(高度/压力)即远小得多。
典型的健身手表图片
图7:典型的健身手表。
为了满足这些单元的要求,一个新一代的高分辨率高度表传感器,如从TE连接的MS5806-02BA与SPI和I2C总线接口是一个良好的匹配(图8)。这种不透气地密封的传感器不需要外部的支持部件,以及感官和相应于高度,具有24位分辨率的环境压力(相当于20厘米高度变化)以上的300正常操作范围转换到1100毫巴,温度为-40跨度至+ 85°C。其设计具有非常低的滞后和压力和温度信号,对这些应用的关键的高稳定性,并且仅仅6.4毫米的尺寸封装尺寸×4.0中毫米×2.75毫米。
TE连接MS5806-02BA高分辨率的高度计传感器的图像
图8:TE MS5806-02BA高分辨率的高度计传感器。
这些单位的无线链路的标准是最常见的基于标准的,如无线网络,Zigbee或蓝牙低功耗(也称为蓝牙智能)在免授权的2.4 GHz频段工作,虽然频率如902 928 MHz和甚至5.4 GHz频带也可使用。不论标准和频带的选择,该发射/接收天线是RF信号链中的关键部分。为了提供这种功能,天线如1513164-1模塑加盖单元是一个可行的选择(图9)。
TE连接1513164-1 802.11图片/ B双频段天线
图9:TE 1513164-1模压冲压的802.11a / b双频天线。
这个16毫米直径的表面贴装冰球式天线,仅有6毫米高,是一个很好的适合了许多风格耐磨产品的非常有限的封装和PCB空间。随着4 dB增益,它同时支持2.4至2.483.5 MHz的操作(支持蓝牙,ZigBee和Wi-Fi的),以及越来越流行的5.150到5.875 MHz频段。
另一个重要的因素在穿戴和便携式应用到被感测为温度,这是最常见的测量物理参数。以使这些应用,TE已经开发组件如TSYS02数字温度传感器。这个微小的2.5毫米×2.5毫米×0.8mm)的集成电路的感官,将温度转换成数字值与16位分辨率,提供所需的校准系数,并通过I2C接口报告数字化的价值和校准因素。随着±0.2℃的精确度基本在-5°C至+ 50°C,并与下12.5μA在一个转换/秒的速率,减少0.14μA的待机吝啬电流消耗,这是一个不错的选择极电源-constrained的情况。
摘要
当炒作和Buzz围绕物联网被回吐回来了,它的实施时间,物联网前提和物理现实归结为传感和连通性。这需要许多类型的物理参数和多个连接器,包括低电压传感器,高电压的功能,电池电源,交流电源,直流电源,有线接口,无线链路和天线专门的传感器。
一个广泛的在线传感器和连接器供应商所做的不仅仅是列出的目录中许多部件,并提供样品给设计师。相反,它也提供了重要的洞察力和信息,帮助设计人员做出合适的选择很多不可避免的权衡之间的应用经验...然后在时间和数量交付所承诺的部分。