现代智能传感技术及应用ppt课件

1、现代智能传感技术及运用现代智能传感技术及运用 一 智能传感器的构成 智能传感器主要由传感器，微处置器或微计算机及相关电路组成，其原理框图如图1-1所示。传感器将被丈量转换成电信号，由信号调理电路进展滤波，放大，模数转换等处置后送入微处置器微计算机。微处置器是智能传感器的中心，它不但可以对传感器丈量的数据进展计算，存储，数据处置，还可以经过反响回路对传感器进展调理。计算机在此充分发扬了它的软件优势，完成硬件难以完成的义务，从而大大降低传感器制造的难度，提高传感器的性能，降低本钱。 图1-1 智能传感器原理框图二 传感器的智能化 数据处置与控制功能微处置器或微计算机是在智能传感器系统的中心，传感器

2、将被丈量转换成电信号，由信号调理电路一定的硬件电路处置后送人微处置器。微处置器根据驻留在内存的程序，对传感器丈量的数据进展数据处置以及各种控制。 2.1数据处置功能数据处置功能包括工程量的转换、函数运算、系统误差的消除、随机误差的处置。 2.2控制功能 在智能传感器中，丈量过程可以经过预先编制好的程序，在微型计算机的控制下实现自动化丈量。其控制内容普通有：键盘控制功能；量程自动转换；机制判别与超限警报、自动校准；丈量结果显示及打印方式选择等。三 常用智能传感器集成电路芯片 3.1 数据输出接口 智能传感器输出的数字信号，具有远程通讯才干。常规仪器仪表中的传感器将输出信号处置、显示单元中，工控系

3、统中的传感器那么挂在数据总线上，经过总线进展数据传输。目前模拟信号有相应的工业规范，而数字信号无一致规范。为理处理分布式控制和监测问题，如今工控领域出现一种新的现场总线技术，各大公司都按本人的规范开发产品，但其规范接口及协议各不一样。目前国际有关规范化组织正在积极推出一致的国际规范。作为过渡,制定了智能传感器的通讯协议HART，它与现有的420mA模拟系统兼容，在模拟信号上叠加专业频率信号即可运用。因此，按照这个协议模拟信号和数字信号可以同时通讯。3.2 微处置器 微处置器是智能传感器的心脏，能控制丈量过程并进展数据处置。它的设计和选用要思索传感器的丈量速度、精度、分辨率及数据处置才干。对于集

4、成传感器，设计的微处置器既要思索产质量量和可靠性，又要思索降低本钱，简化构造，满足芯片尺寸的要求。目前大量实践开发研制的是模块化、积木式构造，普通选用现成的微处置器，及单片机如8031,8XC552，PIC等产品。近年来由于多芯片组件技术(MCM-MULTI-CHIP-MODULES)的开展可将智能传感器分布在几个芯片上的部件组装起来。随着传感器技术、微机械加工技术的开展，可将智能传感器分布在几个芯片上的部件组装起来。随着传感技术,微机械加工技术的开展，智能传感器的集成度将越来越高。 3.3 智能传感器的接口芯片 如今已研制出一些专门的集成电路芯片，用来对敏感元件的信号进展放大、滤波、A/D转

5、换以及数据处置。 3.3.1 通用传感器接口芯片USIC USIC具有智能传感器所需求的各种处置才干，并能在大多数场所只需少量的外围元件就可提供复杂的高质量处置才干。如图3-1所示为USIC的方框图。该芯片中每一部分的输出均有管脚引出，因此可以方便地组成各种电路，由用户选择能否运用运放或多路开关，可以根据本人的需求灵敏地组织运用。 图3-1 USIC框图 3.3.2 信号调理电路SCA2095 SCA2095是利用压阻效应，采用全桥设计的传感器如压力传感器、应立技、加速度技等的信号调理电路的集成芯片，如图3-2所示。它采用EEPROM进展校准、温度补偿，并具有传感器输出维护和诊断的功能，还可以更好地调理增益和传感器电桥偏移，能修正灵敏度误差。芯片的外部数据接口采用三线制，即串行时SLCK，数据输出D0，数据输入Di。经过CPU的操作，设置零点漂移存放器、温度存放器、零点温度补偿存放器、输出基准存放器、增益温度补偿存放器等。这些存放器的值经过D/A转换器变成模拟量叠加在调理电路中，从而改动了传感器特性。 图3-2 SCA2095信号调理电路图 3.3.3 其他接口芯片 AD7705由多路转换器、缓冲器、可编程增益放大器以及数字串行接口组成，它具有两路差分模拟输入，因此可以方便地进展温度补偿、AM401包括电流输出，电压输出以及比例输出和开关输出，可以同各种气体