智能传感器的实现途径
仪器网 · 2012-07-14 23:39 · 48164 次点击
目前传感技术的发展是沿着三条途径实现传感器的智能化。
1.非集成化实现
将传统传感器(仅有拾取信号的功能)、信号调理电路、带数据总线接口的微处理器组合为一个整体而构成的一个智能传感器系统,其框图如图9-3所示。
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图9-3中的信号调理电路将传感器输出信号进行放大并转换为数字信号后送人微处理器.再山微处理器通过数据总线接口挂在现场数据总线上,这是一种实现智能传感器的最快途径与方式。通过开发配备通信、控制、自校正、自补偿、自诊断等智能化软件,从而实现智能传感器。例如,美国罗斯蒙特公司、SMAR公司生产的电容式智能压力(差)变送器就是此类非集成化智能传感器。
2.集成化实现
采用微机械加工技术和大规模集成电路工艺技术,利用硅作为摹体材料制作敏感元件、信号调理电路、微处理器单元,并把它们集成在一块芯片上,即构成大规模集成电路钾能传感器。这类传感器具有多功能、一体化、精度高、适宜于大批量生产、体积小和便于使用等优点,是智能传感器发展的必然趋势,它的实现最终取决于半导体集成化工艺水平的提高与发展。在一块芯片上实现智能传感器还存在许多困难和棘手的难题。例如,由于芯片面积有限以及制作敏感元件与数字电路的优化工艺不兼容,微处理器系统及可编程只读存储器的规模、复杂性与完善性受到很大限制;在一块芯片内如何减小功耗与自热、如何减小电磁祸合带来的相互影响等。因此就目前来看,仅有少数此类的智能传感器作为产品投人市场,如美国报尼韦尔公司的ST-3000智能变送器,摩托罗拉公司的单片COMS压力传感器等。
3.混合实现
根据需要和可能,将系统各个集成化环节,如敏感单元、信号调理电路、微处理器单元及数据总线接口,以不同的组合方式集成在两块或三块芯片上,并装在一个外壳里。如图9-4所示的几种形式。
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图9-4中,集成化敏感单元包括弹性敏感元件(对结构型传感器而言)和变换器;信号调理电路包括多路开关、运算放大器、A/D转换器等,其中还具有部分智能化功能.如自动零点校正电路和温度补偿电路等;微处理器单元包括数据存储器(EPROM,RUM,RAM),1/O接口、微处理器、D/A转换器等。
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