Lab in Your Pocket的運作原理
傳感元件探測周邊的數據,以模擬訊號形式傳遞到藏於3D打印盒子裡的微型處理器。
微型處理器扮演了中介的角色,解讀從傳感器接收的訊號,將數據串列以藍芽形式廣播至周邊的藍芽裝置。
當流動裝置透過藍芽配對到微型處理器時,Lab in Your Pocket應用程式便將數據直接呈現出來,用家可加以儲存並分析。
集氣溫、氣壓傳感器於一身,氣溫傳感器量度經過熱敏電阻的電流判斷氣溫,而氣壓傳感器則利用半導體在不同氣壓下的特性,當微型處理器接收到電子訊號,便可以將其轉化成氣溫與氣壓的數值。
微型處理器以模擬訊號直接接收電流值,電流愈高,接收到的模擬訊號愈強,電流傳感器的內阻值非常低,以免因過度攤分串聯電路的電流而影響準確性。
像傳統實驗室的探測線圈,霍爾傳感器的運作其實就是依靠一個超微型的線圈,當磁場垂直通過線圈時,便會在線圈產生電流,微型處理器將接收到的電流值轉化成相應的磁場強度。
電壓傳感器的運作原理頗為複雜而且五花八門,一般而言,內裡有一個電壓分流器將電壓分流,使其可以量度更高的電壓。電壓傳感器的內阻非常高,故甚少影響並聯電路的電阻值。
當固定強度的光束通過空氣時,愈多的懸浮粒子會將愈大部份的光束散射到不同方向,從而令對面的光敏元件吸收較少光線。光敏元件受光線照射時會產生光電流,此電流由微型處理器加以運算並轉化成懸浮粒子的濃度。懸浮粒子後面的數字(最常見與呼吸健康相關的PM2.5及PM10)代表懸浮粒子的直徑(以微米作單位)。
氧傳感器的運作涉及電化學機制,傳感器內的電壓轉出與氧濃度成正比。二氧化碳傳感器則利用與懸浮粒子傳感器相似的原理,分別就是這裡採用的「光束」是紅外線,而眾所周知:二氧化碳是高效吸收紅外幅射的溫室氣體。
此兩組傳感器的運作原理如上述所指,氣溫傳感器量度經過熱敏電阻的電流判斷氣溫,光度傳感器則利用愛因斯坦著名的光電效應,感光元件吸收光線時產生不同程度的光電流,而光電流即被微型處理器轉化成光強度。
將光度傳感器相似,紫外線傳感器載有一個針對紫外光譜的光敏元件,吸收光線時產生不同程度的光電流。土壤酸鹼度傳感器由陽極和陰極組成,運用酸鹼度最根本的定義 - 氫原子濃度,泥土的導電性愈高,則電流愈高,表示愈高的氫原子濃度(代表愈酸、酸鹼值愈低)。
現今的加速度計在電子設計上稍為複雜,但物理學上的原理運用卻是不變的,取代了以往用金屬走珠,現時的加速度計採用了三軸的「多晶矽彈簧」,當出現慣性改變(即加速度)時,這些「彈簧」的輕微變形會導致電容改變。儘管加速度計在市面的流動裝置裡已是十分普遍,我們的研發團隊依然發展了這個外置的加速度計,減低您的流動裝置在實驗中不慎損毀的風險!
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