当你需要探测我们的环境时,最大限度地降低功耗是一件非常有益的事情。这不仅因为能源生产会对我们的气候产生负面影响,而且降低能耗也会在市场上创造新的机会。
在空气质量正成为我们最大的全球问题之一的时代,测量目标和标准是什么与我们的关系更紧密。测量有助于我们为我们的星球和我们自己的健康与安全做出更好的选择。降低传感器的能耗不仅会对节能经济产生影响,还会创造新的市场机会从根本上改善我们的决策方向。
随着越来越多的事物开始相互链接,物联网的进步也以同样的速度增长。在基于云解决方案中收集数据变得越来越流行,市场已经认识到拥有更多测量点的优势。与此同时,客户也表示需要电池供电的测量解决方案。
电池供电的设备创造了许多新机会,传感器电池可以通过收集环境能量(太阳能、热能、风能或任何其他绿色能源)进行充电。这意味着我们现在可以在不进一步影响环境的情况下增加测量点,因为传感器可以放置在没有固定电源的地点。
这样有其他代价吗?
答案是可能的。所有电子传感器的输入功率和测量分辨率之间有一个基本关系:您在测量中输入的电能越多,读数就越准确。因此,使用低功耗传感器获得高分辨率测量是一个巨大挑战。
传感器读数的准确性受到系统误差和随机误差的限制。系统误差由光学系统的稳定性、校准质量、电子学系统误差和所用算法的质量决定。这些错误与电源无关。相反,传感器中材料的质量和传感器制造商的技能是影响因素。
另一方面,随机误差与我们输入传感器的功率直接相关。这种错误的性质称为电噪声,是随机的。每次进行测量时,检测电子设备“掷骰子”,并在测量中添加一个随机数。如果使用两个传感器,则可以使用两个传感器的平均结果作为测量值,以减少随机误差。此解决方案可行,但您需要双倍的功率。
如果想要无需额外硬件即可获得相同结果,另一种方法是打开传感器的红外光源并进行两次测量。通过取两次测量的平均值,可以提高分辨率或降低噪声。但是,给光源通电两次需要的能量是发光的两倍。从统计参数来看,我们发现分辨率与投入功率的平方根成正比。因此,当减小功率时,分辨率将与功率的平方根成比例地变差。这意味着,如果我们想将功耗降低100倍,分辨率将降低10倍。

另一种在分辨率和能量中获取平衡的方式是通过信号强度。由于噪声是由检测电子设备产生的,我们可以通过增加信号强度来获得分辨率。让我们假设,如果我们将光源的光通量加倍,我们将在相同的噪声下将获得两倍的信号,这会产生两倍的分辨率。如果光功率降低100倍,分辨率也将降低100倍。
在优化低功耗产品时,经验丰富的传感器设计师将首先为检测电子设备选择低噪声组件,并优化光学设计以获得最大信号。之后,必须权衡光源、电源功率和测量占空比,以满足分辨率、电池寿命和测量周期的要求。
为了通过减少环境影响(同时节省资金)最大限度地利用这一市场机会,您需要考虑三件事:功耗、读数精度和传感器的寿命,我们建议您确保选择的供应商了解所有这三个标准。
Senseair瑞典森尔的专业技术使我们能够选择极佳的传感设置,尤其是低功耗传感器,无论是通过LP8中的强辐射白炽发射器,还是Sunrise的超高效LED发射器,我们充分了解两者的利弊,并且可以为客户提供最好的解决方案。