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                智能傳感器的數據采集控制系統

                日期:2018-08-31 / 人氣: / 來源:未知

                隨著物聯網(IoT)和大數據大潮撲面而來,智能傳感器的影響力也越來越大。不管是最新的智能手表的出現,還是恒溫器能夠學習房主的習慣、并據此自動調節加熱和空氣調節,以及電表的無線發射,或者是智能手機APP能夠在車庫門忘記關閉時提供報警,智能儀表在完成數據采集并使其具有可用性方面都起到了重要作用。

                傳統儀表,比如,熱電偶、熱電阻、應力計、線性可變差動傳感器(LVDT)以及流量計,測量的都是用于監視和控制過程的物理參數。很多這樣的設備,輸出低電平模擬量信號,這就需要精確的信號調制功能,這樣儀表才能保持所采集信號的關鍵信息。信號調制功能包括傳感器的勵磁、信號放大、防失真濾波器、低通和高通濾波器、線性化、以及被經常忽視但是非常關鍵的功能——隔離。在信號調制完成后,傳感器信號可以通過數模轉換器完成數字化,并由數據采集系統做進一步的處理。

                傳感器數據采集系統

                01、片上系統

                電子技術的發展,正在快速改變著利用傳感器采集過程數據的方式。微控制器和微處理器已經變得非常復雜,集成了通訊接口、激勵源、高分辨率的模數(A-D)和數模(D-A)轉換器、通用離散I/O、快速架構、更多的支持系統以及低功率模式。這一般被稱之為SoC,或者片上系統,這些微小的設備,在性能上超過以往完整或一半大小的ISA和PCI卡解決方案,但是在費用上要降低很多。集成了數據轉換器的微控制器,可以被封裝到2mm × 3mm大小的芯片內。

                這一切,對于智能傳感器和數據采集來講,意味著什么?智能傳感器分析所采集到的測量數據,并根據被測量的物理參數做出決策,而最重要的是,它還能實現通訊功能。就地的計算能力使得自我測試、自我校準、消除部件隨著時間和溫度的變化所產生的漂移、遠程升級和重新組態成為可能。


                智能感應、分布式信號處理與隔離裝置以及數據采集系統。提供的智能感應解決方案,從在嚴酷工業環境下保持信號的完整性到為客戶的測試和測量應用提供簡單、快捷的解決方案,信號處理模塊、數據采集和控制系統,以及數據通訊產品。

                02、分布廣泛

                低成本和低功耗的電子產品,使得信號調制可以在更靠近傳感器的地方、甚至是傳感器芯片內實現。這就使得處理能力,可以分布在數據采集系統的任何地方,因此就可以獲得更多的信號處理能力,而這在以前根本是不可能的。系統具有更大的靈活性,而且可以升級擴充,傳感器芯片也更牢固,因此系統就具有更高的可靠性。

                以前的老系統,傳感器連接所需的雙絞線必須小心處理,附加特定的屏蔽接地要求,然后結扎成束走線;現在,只需很少的電纜就可以連接多個傳感器,而且不需要嚴格的走線和屏蔽。利用智能傳感器,低電平模擬量信號的電纜可以非常短,因此可以避免環境電磁干擾信號耦合到信號電纜中,這樣就可以維持信號的完整性。當被調制的傳感器數據格式和智能傳感器通訊標準確定了,各種傳感器所測量的物理參數就可以通用了。

                03、智能傳感器

                智能傳感器使數據采集系統更容易設計、使用和維護。也許,智能傳感器被認為是一個分立元件,就像使用了集成電子元件的熱電偶或加速計一樣,但是從廣義來講,隨著電子技術的不斷發展,系統級別的智能傳感和智能信號處理也獲得了長足的進步。過去,數據采集系統一般依賴于安裝在主機上的計算機軟件,來對測量數據進行復雜的計算?,F在,單個信號處理器的輸入和輸出模塊,同時連接1到32個傳感器,就可以在遠離主機的模塊內完成信號處理功能。

                在就地可以對信號監視實現報警功能,并且當信號值達到限值時,執行預設的動作。在嚴酷的工業環境應用中,高性能的信號調制器,可以提供傳感器信號隔離,在瞬態工況時為傳感器提供保護,比如靜電釋放(ESD)或二次累計以及極端過電壓等。

                用于數據采集系統的片上系統微控制器和微處理器中,已經集成了一些經由以太網、USB、CAN和其它現場總線來完成通訊的外圍設備。更快的處理器、支持計算功能、就地內存運行控制功能,比如線性-積分-微分(PID)算法,能夠在系統控制模塊內保存、執行和運行的同時,完成I/O模塊和主機軟件的通訊。

                現在有一種趨勢,很多系統逐步轉向單機系統功能,不再依賴于主機系統來運行應用軟件。數據采集和控制功能完全在數據采集系統內的應用軟件內完成,用戶接口非常簡單,而且在世界上的任何地方通過網絡瀏覽器都可以瀏覽。

                當然,智能傳感器也有其缺點:電子元器件和傳感器的集成增加了系統的成本。當改造現有裝置時,改線的工作量比較大。新硬件和系統的優化運行有其學習曲線。安全和滿足監管標準的要求,也可能限制智能傳感器的應用。每個應用都需要進行專門的分析,以衡量成本和收益。但是總的來說,智能傳感器和智能系統正在改變數據采集的方式及其在應用系統中的使用。


                04、更準確的大數據采集

                在工業應用、生產制造、實驗室、醫藥應用以及家庭生活中,對更多數據的需求是無所不在的。數據被用于實現過程自動化和擴展功能。數據分析可以提供系統部件的健康狀況、過程工藝的效率和故障情況。

                智能傳感器和智能感應是數據采集系統和處理的發展趨勢。智能傳感器可以實現更精確、更有效和更為廣泛的數據采集。在嚴酷的工業環境下,智能感應解決方案,可以為客戶的測試和測量應用提供快速和便捷的解決方案。能提供幫助的產品包括信號調制模塊、數據采集和控制系統以及數據通訊產品。這些產品,在系統設計和開發過程中消除了模擬問題,并為 數據采集控制系統 提供了更好的用戶體驗。




                作者:hzjuxadmin


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