CÁM BIẾN THÔNG MINH potx

CHƯƠNG VII: CẢM BIẾN THÔNG MINH
-Cảm biến thông minh hiện nay tích hợp các thuật toán xử lý tín hiệu số bên
trong. Trước đây, việc tính toán hoàn toàn thực hiện ở một bộ điều khiển
trung tâm. Tuy nhiên, hiện nay các công việc này hoàn toàn được tích hợp
bên trong bản thân mỗi cảm biến.
- Các ưu điểm của cảm biến thông minh:
+ Không có suy hao chất lượng tín hiệu giữa cảm biến và bộ xử lý.
+ Tín hiệu từ cảm biến được xử lý trước và được lọc trên chip.
+ Thuật toán được tích hợp trên chip.
+ Cấu hình riêng biệt.
+ Nhiều cảm biến thông minh có thể kết nối tới trung tâm xử lý qua
một bus chung.
+ Cho phép truyền với khoảng cách xa giữa cảm biến và host.
+ Giảm giá thành trong toàn hệ thống.
Từ các thuận lợi này dẫn đến khái niệm hệ thống cảm biến thông minh
(Intelligent Sensor System ISS) và đã phát triển rất nhanh.
1. Khái niệm
Một hệ thống cảm biến thông minh bao gồm:
+ Một cảm biến analog hoặc số được kết nối bên ngoài hay
on-chip.
+ Bộ tiền khuếch đại và ADC.
+ Bộ lọc số và các thuật toán xử lý.
+ Giao tiếp để cảm biến truyền dữ liệu, cấu hình, điều khiển
hay lái trực tiếp thiết bò.
Các phần này có thể kết hợp với nhau theo nhiều tổ hợp khác nhau
tuỳ thuộc vào yêu cầu của hệ thống.
Để thấy rõ các ưu điểm của hệ thống cảm biến thông minh, ta khảo
sát một ví dụ về một máy sản xuất công nghiệp. Trong hệ thống này,
sử dụng cảm biến thông minh nhằm quan sát các bộ phận di chuyển
trong máy này. Toàn bộ quá trình xử lý được tích hợp toàn bộ trong
một chip ASIC đơn.

Các phần khảo sát:
+ Xu hướng
+ Sự thông minh
+ Các thủ tục tự kiểm tra
+ Các thủ tục tự đònh chuẩn
+ Phần mềm
+ Kết luận
1. Xu hướng
Khi mật độ của các transistor trên một chip liên tục tăng lên
trong khi giá thành giảm xuống, cảm biến thông minh trở thành một
giải pháp nhằm khắc phục các nhược điểm của cảm biến trước đây.
Dựa vào công nghệ ASIC, các linh kiện thông minh tích hợp không
chỉ liên quan đến cảm biến mà còn cung cấp các giải pháp tốt hơn
cho truyền thông của cảm biến. Mặc dù hiện nay, chế tạo dựa vào
công nghệ ASIC tương đối đắt, tuy nhiên, việc ứng dụng ASIC vào
cảm biến thông minh sẽ có hiệu quả về giá thành trong tương lai gần.
Khi công nghệ silicon trở nên phổ biến, sự tiến bộ về công
nghệ, sản xuất, đóng gói, liên kết, kiểm tra và đặc biệt là giá thành
giảm, cảm biến thông minh đã phát triển rất nhanh.
2. Sự thông minh
Khả năng tự kiểm tra, tự đònh chuẩn là một đặc điểm quan
trọng nhất của cảm biến thông minh. Trong Cảm biến thông minh,
ngõ ra analog thường được biến đổi thành tín hiệu số để xử lý.
3. Thủ tục tự kiểm tra
Một số kiểm tra cơ bản có thể thực hiện để tránh các lỗi
thường gặp trong các hệ thống đo lường:
+ Kiểm tra offset: Các ngõ vào bộ khuếch đại được kết nối
tới mass bằng cách thiết lập SW 5 on. Khi đó, ngõ ra bộ khuếch đại
biểu diễn giá trò trò offset, cung cấp vào ADC qua SW 6. Ngõ ra của

ADC được lưu trữ trong hệ thống phụ số (digital sub-system) như giá
trò trôi offset để trừ vào các giá trò đọc sau đó.
+ Kiểm tra độ lợi: một điện áp chuẩn được tạo ra bên trong
được sử dụng như tín hiệu ngõ vào qua SW3. Ngõ ra ADC sẽ được đo
và từ đó tính được độ lợi. Bằng cách sử dụng điện áp chuẩn trong một
khoảng thời gian, hệ thống có thể thực hiện tự kiểm tra độ lợi của nó.