Mga matalinong sensor at ang kanilang paggamit

Ayon sa GOST R 8.673-2009 GSI "Mga intelligent na sensor at intelligent na mga sistema ng pagsukat. Mga pangunahing termino at kahulugan ", ang mga intelligent na sensor ay mga adaptive sensor na naglalaman ng mga algorithm ng trabaho at mga parameter na nagbabago mula sa mga panlabas na signal, at kung saan ipinatupad din ang pag-andar ng metrological self-control.

Ang isang natatanging tampok ng mga matalinong sensor ay ang kakayahang magpagaling sa sarili at matuto sa sarili pagkatapos ng isang kabiguan. Sa panitikan sa wikang Ingles, ang mga sensor ng ganitong uri ay tinatawag na "smart sensor". Ang termino ay natigil noong kalagitnaan ng 1980s.

Ngayon, ang smart sensor ay isang sensor na may naka-embed na electronics, kabilang ang: ADC, microprocessor, digital signal processor, system-on-chip, atbp., at isang digital interface na may suporta para sa mga protocol ng komunikasyon sa network. Sa ganitong paraan, maaaring isama ang smart sensor sa isang wireless o wired sensor network, salamat sa self-identification function sa network kasama ng iba pang device.

Ang interface ng network ng isang matalinong sensor ay nagbibigay-daan sa iyo hindi lamang upang ikonekta ito sa network, ngunit din upang i-configure ito, i-configure ito, pumili ng isang operating mode at i-diagnose ang sensor. Ang kakayahang maisagawa ang mga operasyong ito nang malayuan ay isang kalamangan ng mga matalinong sensor, mas madaling patakbuhin at mapanatili ang mga ito.

Ang figure ay nagpapakita ng isang block diagram na nagpapakita ng mga pangunahing bloke ng isang matalinong sensor, ang minimum na kinakailangan para ang sensor ay maituturing na ganoon. Ang papasok na analog signal (isa o higit pa) ay pinalakas, pagkatapos ay na-convert sa isang digital na signal para sa karagdagang pagproseso.

Ang ROM ay naglalaman ng data ng pagkakalibrate, iniuugnay ng microprocessor ang natanggap na data sa data ng pagkakalibrate, itinatama ito at i-convert ito sa mga kinakailangang yunit ng pagsukat - kaya ang error na nauugnay sa impluwensya ng iba't ibang mga kadahilanan (zero drift, impluwensya sa temperatura, atbp.) ay nabayaran at ang kondisyon ay sinusuri nang sabay-sabay sa pangunahing transduser, na maaaring makaapekto sa pagiging maaasahan ng resulta.

Ang impormasyong nakuha bilang resulta ng pagproseso ay ipinapadala sa pamamagitan ng isang digital na interface ng komunikasyon gamit ang protocol ng user. Maaaring itakda ng user ang mga limitasyon sa pagsukat at iba pang mga parameter ng sensor, pati na rin makakuha ng impormasyon tungkol sa kasalukuyang estado ng sensor at ang mga resulta ng mga sukat.

Kasama sa mga modernong integrated circuit (mga system sa isang chip), bilang karagdagan sa isang microprocessor, memory at peripheral tulad ng mga precision digital-to-analog at analog-to-digital converter, timer, Ethernet, USB at serial controllers. Kasama sa mga halimbawa ng naturang integrated circuit ang ADuC8xx mula sa Analog Devices, AT91RM9200 mula sa Atmel, MSC12xx mula sa Texas Instruments.

Ang mga ipinamamahaging network ng mga intelligent na sensor ay nagbibigay-daan sa real-time na pagsubaybay at kontrol ng mga parameter ng kumplikadong kagamitang pang-industriya, kung saan ang mga teknolohikal na proseso ay dynamic na nagbabago ng kanilang estado sa lahat ng oras.

Walang solong pamantayan ng network para sa mga matalinong sensor at ito ay isang uri ng balakid para sa aktibong pagbuo ng mga wireless at wired sensor network. Gayunpaman, maraming mga interface ang ginagamit ngayon: RS-485, 4-20 mA, HART, IEEE-488, USB; gumagana ang mga pang-industriyang network: ProfiBus, CANbus, Fieldbus, LIN, DeviceNet, Modbus, Interbus.

Ang kalagayang ito ay nagtaas ng tanong tungkol sa pagpili ng mga tagagawa ng sensor, dahil hindi ito matipid sa ekonomiya para sa bawat network protocol upang makabuo ng isang hiwalay na sensor na may parehong pagbabago. Samantala, ang paglitaw ng pangkat ng mga pamantayan ng IEEE 1451 na "Intelligent Transducer Interface Standards" ay nagpapagaan sa mga kondisyon, ang interface sa pagitan ng sensor at ng network ay pinag-isa. Ang mga pamantayan ay idinisenyo upang mapabilis ang pagbagay — mula sa mga indibidwal na sensor hanggang sa mga network ng sensor, ilang mga subgroup ang tumutukoy sa mga pamamaraan ng software at hardware para sa pagkonekta ng mga sensor sa isang network.

Kaya, dalawang klase ng mga device ang inilalarawan sa mga pamantayan ng IEEE 1451.1 at IEEE 1451.2. Ang unang pamantayan ay tumutukoy sa isang pinag-isang interface para sa pagkonekta ng mga matalinong sensor sa network; ito ang detalye ng NCAP module, na isang uri ng tulay sa pagitan ng STIM module ng sensor mismo at ng panlabas na network.

Ang pangalawang pamantayan ay tumutukoy sa isang digital na interface para sa pagkonekta ng isang STIM smart converter module sa isang network adapter. Ang konsepto ng TEDS ay nagpapahiwatig ng isang elektronikong pasaporte ng sensor, para sa posibilidad ng pagkilala sa sarili nito sa network.Kasama sa TEDS ang: petsa ng paggawa, code ng modelo, serial number, data ng pagkakalibrate, petsa ng pagkakalibrate, mga yunit ng pagsukat. Ang resulta ay isang plug and play analog para sa mga sensor at network, madaling operasyon at garantisadong pagpapalit. Sinusuportahan na ng maraming tagagawa ng smart sensor ang mga pamantayang ito.

Ang pangunahing bagay na ibinibigay ng pagsasama ng mga sensor sa isang network ay ang posibilidad ng pag-access ng impormasyon sa pagsukat sa pamamagitan ng software, anuman ang uri ng sensor at kung paano nakaayos ang isang partikular na network. Ito ay lumalabas na isang network na nagsisilbing tulay sa pagitan ng mga sensor at ng user (computer), na tumutulong sa paglutas ng mga problema sa teknolohiya.

Kaya, ang isang matalinong sistema ng pagsukat ay maaaring katawanin ng tatlong antas: antas ng sensor, antas ng network, antas ng software. Ang unang antas ay ang antas ng sensor mismo, isang sensor na may protocol ng komunikasyon. Ang pangalawang antas ay ang antas ng network ng sensor, ang tulay sa pagitan ng bagay ng sensor at ang proseso ng paglutas ng problema.

Ang ikatlong antas ay ang antas ng software, na nagpapahiwatig na ng pakikipag-ugnayan ng system sa user. Ang software dito ay maaaring maging ganap na naiiba dahil hindi na ito direktang nakatali sa digital interface ng mga sensor. Ang mga sub-level na nauugnay sa mga subsystem ay posible rin sa loob ng system.

Sa mga nagdaang taon, ang pagbuo ng mga matalinong sensor ay nagsagawa ng ilang direksyon.

1. Mga bagong paraan ng pagsukat na nangangailangan ng malakas na pag-compute sa loob ng sensor. Ito ay magbibigay-daan sa mga sensor na matatagpuan sa labas ng sinusukat na kapaligiran, sa gayon ay madaragdagan ang katatagan ng mga pagbabasa at binabawasan ang mga pagkalugi sa pagpapatakbo. Ang mga sensor ay walang mga gumagalaw na bahagi, na nagpapabuti sa pagiging maaasahan at pinapasimple ang pagpapanatili.Ang disenyo ng pagsukat na bagay ay hindi nakakaapekto sa pagpapatakbo ng sensor at ang pag-install ay nagiging mas mura.

2. Ang mga wireless sensor ay hindi maikakaila na nangangako. Ang mga gumagalaw na bagay na ipinamamahagi sa kalawakan ay nangangailangan ng wireless na komunikasyon sa mga paraan ng kanilang automation, na may mga controllers. Ang mga teknikal na aparato ng radyo ay nagiging mas mura, ang kanilang kalidad ay tumataas, ang wireless na komunikasyon ay kadalasang mas matipid kaysa sa cable. Ang bawat sensor ay maaaring magpadala ng impormasyon sa sarili nitong time slot (TDMA), sa sarili nitong frequency (FDMA) o sa sarili nitong coding (CDMA), sa wakas ay Bluetooth.

3. Ang mga maliliit na sensor ay maaaring i-embed sa mga kagamitang pang-industriya, at ang mga kagamitan sa pag-automate ay magiging isang mahalagang bahagi ng kagamitan na nagsasagawa ng prosesong teknolohikal, hindi isang panlabas na karagdagan. Ang isang sensor na may dami ng ilang cubic millimeters ay magsusukat ng temperatura, presyon, halumigmig, atbp., magpoproseso ng data at magpapadala ng impormasyon sa network. Ang katumpakan at kalidad ng mga instrumento ay tataas.

4. Ang bentahe ng mga multi-sensor sensor ay halata. Ang isang karaniwang converter ay maghahambing at magpoproseso ng data mula sa ilang mga sensor, iyon ay, hindi ilang magkahiwalay na sensor, ngunit isa, ngunit multifunctional.

5. Sa wakas, ang katalinuhan ng mga sensor ay tataas. Paghula ng halaga, mahusay na pagpoproseso at pagsusuri ng data, buong pagsusuri sa sarili, paghula ng pagkakamali, payo sa pagpapanatili, kontrol sa lohika at regulasyon.

Sa paglipas ng panahon, ang mga matalinong sensor ay magiging mas maraming multifunctional na mga tool sa automation, kung saan kahit na ang terminong "sensor" mismo ay magiging hindi kumpleto at kundisyon lamang.