Zagadnienie 3:

Czujniki inteligentne

Opracowała: Dominika Uruska

Wrocław, 02.04.2007

Smart sensor - definicja

Smart sensor – to przetwornik lub aktuator, który
nie tylko generuje reprezentację mierzonej
wielkości
(np.: temperatury, ciśnienia), lecz także
przetwarza tę informację na potrzeby użytkownika
dzięki wbudowanym funkcjom.
Na przykład inteligentny przetwornik temperatury
ma wbudowany moduł instrukcji (TEDS -
Transducer Electronic Data Sheet), dzięki którym
może dokonać konwersji napięcie-temperatura w
jednostkach wymaganych przez użytkownika.

Funkcjonalność

Funkcjonalność czujnika inteligentnego ułatwia
jego zastosowanie w środowisku sieciowym.
Smart sensor posiada wbudowany cyfrowy
interfejs do komunikacji pomiędzy sensorem a
kontrolerem sieciowym.

Smart sensor składa się z dwóch głównych

komponentów:

• moduł interfejsu przetwornika (TIM – Transducer

Interface Module)

• procesor do zastosowań sieciowych (NCAP –

Network Capable Application Processor)

Dwa integralne moduły
czujnika (TIM)

Moduł interfejsu przetwornika (TIM)

zawiera:

• interfejs
• przetwornik analogowo - cyfrowy, cyfrowo –

analogowy

• przetwornik wielkości mierzonej

(składający się z pojedynczego czujnika lub
aktuatora) bądź moduł przetworników
(składający się z wielu czujników i
aktuatorów razem)

Dwa integralne moduły czujnika
(NCAP)

Procesor do zastosowań sieciowych (NCAP)
zawiera zarówno hardware jak i
oprogramowanie zapewniające kanał
komunikacyjny pomiędzy interfejsem
przetwornika (TIM), a siecią. NCAP jest
mediatorem pomiędzy TIM a siecią
wyższego poziomu.

Standard IEEE 1451 definiuje komunikację
pomiędzy NCAP bądź procesorem hosta a
jednym lub wieloma przetwornikami (TIM).

Inteligentny kanał
przetwornika

Kanał przetwornika można nazwać
inteligentnym ze względu na 3 jego cechy:

• jest opisany przez specyfikację

przetwornika (TEDS - Transducer
Electronic Data Sheet) czytelną dla
przetwornika

• rozkazy i dane są cyfrowe
• poprawne funkcjonowanie kanału jest

wspomagane układem sterowania

Przykład operacji pomiędzy NCAP i
TIM

Smart Sensor Plug and Play

Standard IEEE 1451 zapewnia podłączenie
modułów przetworników (TIM) do systemu
bez specjalnych modyfikacji czy driver’ów.
Dlatego operacja ta nazywa się Plug and
Play – wystarczy podłączyć do sieci i
działa. A wszystko dzięki wbudowanym
podstawowym instrukcjom oraz
wbudowanej cyfrowej specyfikacji
przetwornika.

Hot swap

Kolejną zaletą jest możliwość
podłączenia do aktywnego interfejsu
nowego modułu przetwornika lub
jego odłączenie nawet
w czasie transmisji danych, co ma
jedynie chwilowy wpływ na
transmisję. Taką cechę nazywa się
hot swap.

Standard IEEE 1451 (1)

Standard IEEE 1451 dla czujników

inteligentnych został ustanowiony przez

Institute of Electrical and Electronics

Engineers (IEEE), profesjonalną organizację

zrzeszającą ponad 360 tys. członków.

Standard ten zapewnia dobrą komunikację,

redukcję danych, oraz inteligentne

pozyskanie danych, a przez to redukcję

kosztów. Standard umożliwia użytkownikowi

efektywne

i inteligentne podejmowanie decyzji

w pozyskaniu i analizowaniu danych.

Standard IEEE 1451 (2)

IEEE 1451 pozwala na podłączenie wielu
zróżnicowanych sensorów i systemów
różnych producentów, tak by pozyskiwanie
z nich danych było ujednolicone i
stosunkowo łatwe. Ułatwia podłączenie i
zespolenie różnych smart sensorów.
Zastosowanie standardu kosztuje mniej w
porównaniu z konwencjonalnym systemem.
Coraz większa ilość producentów stosuje
standard, by spełnić wymagania rynku.