Wat is een passieve sensor?

Auteur: Li Ai
Bron: Ulink Media

Wat is een passieve sensor?

Een passieve sensor wordt ook wel een energieomzettingssensor genoemd. Net als bij het Internet der Dingen heeft een passieve sensor geen externe stroomvoorziening nodig; het is dus een sensor die geen externe voeding nodig heeft, maar zelf energie kan opnemen.

We weten allemaal dat sensoren kunnen worden onderverdeeld in aanraaksensoren, beeldsensoren, temperatuursensoren, bewegingssensoren, positiesensoren, gassensoren, lichtsensoren en druksensoren, afhankelijk van de verschillende fysische grootheden die ze waarnemen en detecteren. Voor passieve sensoren zijn lichtenergie, elektromagnetische straling, temperatuur, menselijke bewegingsenergie en trillingen die door de sensoren worden gedetecteerd potentiële energiebronnen.

Het is algemeen bekend dat passieve sensoren in de volgende drie categorieën kunnen worden verdeeld: passieve sensoren op basis van optische vezels, passieve sensoren op basis van oppervlakte-akoestische golven en passieve sensoren op basis van energiematerialen.

• Optische vezelsensor

Een optische vezelsensor is een type sensor dat is gebaseerd op bepaalde eigenschappen van optische vezels en werd ontwikkeld in het midden van de jaren zeventig. Het is een apparaat dat een gemeten toestand omzet in een meetbaar lichtsignaal. Het bestaat uit een lichtbron, sensor, lichtdetector, signaalconditioneringscircuit en optische vezel.

Het heeft de kenmerken van hoge gevoeligheid, sterke weerstand tegen elektromagnetische interferentie, goede elektrische isolatie, sterke aanpassingsvermogen aan de omgeving, meting op afstand, laag energieverbruik en wordt steeds vaker toegepast in het Internet der Dingen. Een voorbeeld hiervan is de glasvezelhydrofoon, een geluidssensor die de glasvezel als gevoelig element gebruikt, en de glasvezeltemperatuursensor.

• Oppervlakte-akoestische golfsensor

Een oppervlakte-akoestische golfsensor (SAW-sensor) is een sensor die gebruikmaakt van een oppervlakte-akoestisch golfapparaat als meetelement. De gemeten informatie wordt weergegeven door de verandering in de snelheid of frequentie van de oppervlakte-akoestische golf in het SAW-apparaat en wordt omgezet in een elektrisch signaal. Het is een complexe sensor met een breed scala aan toepassingen. Het omvat hoofdzakelijk oppervlakte-akoestische golfdruksensoren, oppervlakte-akoestische golftemperatuursensoren, oppervlakte-akoestische golfbiosensoren, oppervlakte-akoestische golfgassensoren en intelligente sensoren, enzovoort.

Naast de zeer gevoelige passieve optische vezelsensor die afstanden kan meten en een laag stroomverbruik heeft, gebruiken passieve oppervlakte-akoestische golfsensoren (PAZW's) frequentieveranderingen om snelheidsveranderingen te voorspellen. Hierdoor kunnen veranderingen in de omgeving zeer nauwkeurig worden gemeten. Tegelijkertijd zorgen de kleine afmetingen, het lage gewicht en het lage stroomverbruik voor goede thermische en mechanische eigenschappen. Dit luidt een nieuw tijdperk in voor draadloze, compacte sensoren. Ze worden veelvuldig gebruikt in elektriciteitsonderstations, treinen, de lucht- en ruimtevaart en andere sectoren.

• Passieve sensor gebaseerd op energiematerialen

Passieve sensoren op basis van energiematerialen gebruiken, zoals de naam al aangeeft, alledaagse energiebronnen om elektrische energie om te zetten, zoals lichtenergie, warmte-energie, mechanische energie, enzovoort. Passieve sensoren op basis van energiematerialen hebben als voordelen een brede bandbreedte, een sterke storingsbestendigheid, minimale verstoring van het te meten object en een hoge gevoeligheid. Ze worden veelvuldig gebruikt in elektromagnetische meetgebieden zoals hoogspanning, bliksem, sterke stralingsvelden, krachtige microgolven, enzovoort.

Combinatie van passieve sensoren met andere technologieën

In het domein van het Internet der Dingen worden passieve sensoren steeds vaker gebruikt, en er zijn al diverse soorten passieve sensoren op de markt gebracht. Zo zijn er bijvoorbeeld sensoren ontwikkeld die NFC, RFID en zelfs wifi, Bluetooth, UWB, 5G en andere draadloze technologieën combineren. In de passieve modus verkrijgt de sensor energie uit radiosignalen in de omgeving via de antenne, en worden de sensorgegevens opgeslagen in een niet-vluchtig geheugen, dat behouden blijft wanneer er geen stroomtoevoer is.

Draadloze passieve textielrekmeters op basis van RFID-technologie combineren RFID-technologie met textielmaterialen om apparatuur met rekdetectiefunctie te vormen. De RFID-textielrekmeter maakt gebruik van de communicatie- en inductiemodus van passieve UHF RFID-tagtechnologie, werkt op elektromagnetische energie, heeft potentie voor miniaturisatie en flexibiliteit, en is een veelbelovende optie voor draagbare apparaten.

Aan het einde

Passief Internet der Dingen is de toekomstige ontwikkelingsrichting van het Internet der Dingen. Als onderdeel van passief Internet der Dingen zijn de eisen aan sensoren niet langer beperkt tot miniaturisatie en een laag energieverbruik. Passief Internet der Dingen is dan ook een ontwikkelingsrichting die verder ontwikkeld moet worden. Met de voortdurende volwassenwording en innovatie van passieve sensortechnologie zal de toepassing ervan steeds breder worden.