淺談當(dāng)代智能傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

[摘要]隨著時(shí)代的發(fā)展，國(guó)內(nèi)有些企業(yè)對(duì)智能集成化傳感系統(tǒng)進(jìn)行了大量研究，如今也取得了很大的成就。對(duì)當(dāng)代智能傳感器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

[關(guān)鍵詞]智能傳感器；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

[中圖分類號(hào)]TP212.9 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2096-0603（2017）27-0097-01

如今，智能傳感器的發(fā)展朝著更高可靠性、更高精度、更寬溫度范圍以及微型方向在不斷進(jìn)步。由于智能傳感器系統(tǒng)是一個(gè)很強(qiáng)的現(xiàn)代性技術(shù)，因此，我國(guó)想要推動(dòng)在自動(dòng)化方面的飛速發(fā)展，掌握智能傳感器的技術(shù)與應(yīng)用是極為重要的。

一、智能傳感器的設(shè)計(jì)

如今，在設(shè)計(jì)智能傳感器時(shí)，應(yīng)考慮到其智能化、微型化以及網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)該往多功能集成化系統(tǒng)去設(shè)計(jì)。智能傳感系統(tǒng)在綜合了計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)控制、信號(hào)控制以及最主要的傳感器技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的。智能傳感系統(tǒng)的發(fā)展與這些技術(shù)的發(fā)展是離不開(kāi)的。智能傳感系統(tǒng)是由信號(hào)處理模塊、傳感模塊以及通訊模塊三個(gè)模塊組成的。

（一）信號(hào)處理模塊

信號(hào)處理模塊的核心是微處理器。考慮到智能傳感器的可靠性高、功率低、體積微小等特點(diǎn)，因此，由于性價(jià)比高、程序空間大、速度快，使得來(lái)自WINBOND公司所生產(chǎn)的W78E58單片機(jī)顯得尤為合適。傳感器與其檢測(cè)控制設(shè)備之間的互連是由網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)現(xiàn)的。規(guī)劃中，網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)該滿足共同的協(xié)議，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)馬上插即刻就能適用的功能。信號(hào)處理單元包括存儲(chǔ)器和微處理芯片，用來(lái)將傳感器的廠家信息，偏移、校準(zhǔn)信息以及靈敏度等物理特征儲(chǔ)存在傳感器中，同時(shí)微處理器為了輸出校準(zhǔn)以及處理和補(bǔ)償現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)，則需要根據(jù)實(shí)際情況處理和變換傳感器的輸入。這是一個(gè)主要完成數(shù)字信號(hào)處理、A/D轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)輸出調(diào)度方面的模塊。

（二）傳感模塊

傳感模塊是由具體的傳感元來(lái)實(shí)現(xiàn)物理量到電量的轉(zhuǎn)換，數(shù)字量、模擬量以及開(kāi)關(guān)量等都是它的輸出量。例如，光敏傳感單元、溫濕度傳感單元以及氣敏傳感單元等。MAX1400內(nèi)部的電路工作狀況是由一組包括8個(gè)可單獨(dú)尋址的內(nèi)部寄存器控制著，而傳感模塊需要通過(guò)對(duì)MAX1400來(lái)進(jìn)行編程從而實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的檢測(cè)。在這其中，內(nèi)部寄存器的訪問(wèn)則是由通信寄存器來(lái)主要控制的。

（三）通訊模塊

為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳送本地?cái)?shù)據(jù)和遠(yuǎn)程控制命令的接受，智能傳感系統(tǒng)需要用到通訊模塊。工業(yè)上的應(yīng)用如今采用的網(wǎng)絡(luò)形式繁多，如今大多采用各種現(xiàn)場(chǎng)總線等。目前TCP協(xié)議很流行，由于聯(lián)網(wǎng)方便、成本較低、速度較快、可靠性較高并且具有更廣的開(kāi)放性，因此可以在單片機(jī)中將協(xié)議寫(xiě)入從而驅(qū)動(dòng)網(wǎng)卡來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接口。目前，可以通過(guò)軟件方式和硬件方式來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接口。

二、智能傳感系統(tǒng)的應(yīng)用

（一）智能仿生感覺(jué)傳感系統(tǒng)應(yīng)用與醫(yī)學(xué)

目前，智能傳感系統(tǒng)逐漸應(yīng)用于醫(yī)學(xué)中，通過(guò)對(duì)生物體的結(jié)構(gòu)和有機(jī)分子進(jìn)行研究，對(duì)傳感器進(jìn)行設(shè)計(jì)和改進(jìn)，使人的身體的感官功能出現(xiàn)在傳感器上，來(lái)修復(fù)或替代人體受損的感受器官，例如人工鼻、人工眼睛、人工四肢等感覺(jué)器官。

（二）智能傳感系統(tǒng)在汽車安全囊系統(tǒng)的應(yīng)用

如今，雖然交通部門對(duì)行車的檢查和酒駕等行為進(jìn)行了嚴(yán)厲的處罰，但車禍仍然屢見(jiàn)不鮮，因此汽車安全囊系統(tǒng)顯得尤為重要。將智能傳感系統(tǒng)運(yùn)用于汽車安全囊系統(tǒng)，這種安全囊系統(tǒng)的組成元件是電路連接器、控制系統(tǒng)、加速度傳感器以及氣囊。因此在汽車發(fā)生碰撞時(shí)，由于智能傳感器系統(tǒng)賦予了安全囊系統(tǒng)智能化，智能傳感器會(huì)將感受到的減加速度通過(guò)電信號(hào)的形式傳送到控制單元中，然后通過(guò)處理分析后將數(shù)學(xué)模型建立出來(lái)，從而處理和分析加速度的作用時(shí)間和幅值。

（三）在廚衛(wèi)上應(yīng)用智能傳感系統(tǒng)

如今，智能傳感系統(tǒng)也在廚衛(wèi)方面有所應(yīng)用，例如全自動(dòng)洗碗機(jī)。智能傳感器是全自動(dòng)洗碗機(jī)必不可少的零部件，在洗碗過(guò)程中，水的溫度由溫度的高低傳感器所控制，水位的高低由水位傳感器進(jìn)行控制，各個(gè)方面都由各自的傳感器進(jìn)行控制，使智能傳感系統(tǒng)在一臺(tái)小小的全自動(dòng)洗碗機(jī)中得到了充分體現(xiàn)。當(dāng)然，相關(guān)零部件以及電氣部分也是洗碗機(jī)必不可少的結(jié)構(gòu)。

（四）霍爾集成智能傳感器的應(yīng)用

將放大器、輸出電路、恒流源以及霍爾元件集成到一塊芯片上，這就是霍爾集成智能傳感器，這是一種比較完善、比較簡(jiǎn)單的磁傳感器。它的應(yīng)用很廣泛，可以在數(shù)字式高斯計(jì)上應(yīng)用，可以在照明控制裝置上應(yīng)用，也可以在開(kāi)門報(bào)警裝置上應(yīng)用，也可以在霍爾計(jì)數(shù)裝置以及自動(dòng)供水裝置等上面應(yīng)用，體現(xiàn)了霍爾集成智能傳感器的廣泛應(yīng)用性。

綜上所述，隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，科技不斷的創(chuàng)新，智能傳感器系統(tǒng)作為新興研究方向沒(méi)有理由停止發(fā)展的步伐。智能傳感器的研究將隨著材料技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展成更高精度、更小型化、功能更多的傳感器。同時(shí)研究者也應(yīng)該對(duì)傳感器的應(yīng)用途徑進(jìn)行探究從而來(lái)完善智能元器件的設(shè)計(jì)方法。當(dāng)代智能傳感器系統(tǒng)的技術(shù)將更加成熟，在各方面的應(yīng)用也將更加廣泛。