關(guān)于智能傳感器

智能傳感器包括信息采集、信息傳輸和信息處理三大部分，它們相當(dāng)于人類感官的手、眼、口、鼻、耳、皮膚、毛發(fā)，人類的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，人類的聰慧大腦。由此組成一個(gè)完整的系統(tǒng)就能實(shí)現(xiàn)智能化。智能傳感器的基本架構(gòu)如圖1所示。

今天的電子技術(shù)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)智能傳感器已經(jīng)相對(duì)容易，特別是半導(dǎo)體集成電路技術(shù)和MEMS技術(shù)完全可以滿足智能傳感器的設(shè)計(jì)和工業(yè)化生產(chǎn)的需要。我們可以用MEMS技術(shù)和集成電路技術(shù)大批量、低成本地生產(chǎn)各種壓力、加速度、溫度、熱敏、光敏、紅外等等電子傳感器，還可以用集成電路技術(shù)大批量、低成本地生產(chǎn)各種電量轉(zhuǎn)換、傳輸、信號(hào)放大、信號(hào)處理、模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換、信息存儲(chǔ)、無線收發(fā)等功能的專用集成電路，并將電子傳感器與信號(hào)傳輸、處理的集成電路合成在一個(gè)單元的封裝里，使之應(yīng)用十分簡便，可以將整個(gè)控制系統(tǒng)做得十分精密、小巧。

智能傳感器的最大特點(diǎn)就是將傳感器檢測信息的功能與微處理器的信息處理功能有機(jī)地融合在一起。從一定意義上講，它具有類似于人工智能的作用。智能傳感器具有自校準(zhǔn)和自診斷功能，智能傳感器不僅能自動(dòng)檢測各種被測參數(shù)，還能行自動(dòng)調(diào)零、自動(dòng)調(diào)平衡、自動(dòng)校準(zhǔn)，智能傳感器還能設(shè)置自標(biāo)定功能；具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、邏輯判斷和信息處理功能，能對(duì)被測量進(jìn)行信號(hào)調(diào)理或信號(hào)處理（包括對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理、線性化，或?qū)囟?、靜壓力等參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償?shù)龋?。智能傳感器具有組態(tài)功能使用靈活，在智能傳感器系統(tǒng)中可設(shè)置多種模塊化的硬件和軟件，用戶可通過微處理器發(fā)出指令，改變智能傳感器的硬件模塊和軟件模塊的組合狀態(tài)，完成不同的測量功能；智能傳感器具有雙向通信功能，能直接與微處理器（μP）或單片機(jī)（μC）通信、使用。

典型產(chǎn)品實(shí)例

多功能濕度-溫度-露點(diǎn)智能傳感器是工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)常用的智能傳感器之一。如SHT11/15型高精度、自校準(zhǔn)、多功能智能傳感器能同時(shí)測量相對(duì)濕度、溫度和露點(diǎn)等參數(shù)，兼有數(shù)字濕度計(jì)、溫度計(jì)和露點(diǎn)計(jì)這三種儀表的功能，可廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療儀器、通風(fēng)及空調(diào)設(shè)備等領(lǐng)域。 

SHT11/15型智能傳感器系統(tǒng)，外形尺寸僅為7.62mm（長）×5.08mm（寬）×2.5mm（高），質(zhì)量只有0.1g，其體積與一個(gè)大火柴頭相近。

SHT11/15型智能傳感器是用環(huán)氧樹脂固封在PCB板上的。SHT11/15型智能傳感器表面有一個(gè)可與外界交流的窗口，將外界環(huán)境中的溫度、濕度導(dǎo)入內(nèi)部的相對(duì)濕度傳感器和溫度傳感器。

SHT11/15型智能傳感器內(nèi)部由微型加熱器、相對(duì)濕度傳感器和溫度傳感器、信號(hào)放大器、14位A/D轉(zhuǎn)換器（模數(shù)轉(zhuǎn)換）、校準(zhǔn)存儲(chǔ)器、易失存儲(chǔ)器、控制單元、CRC存儲(chǔ)器、低電壓檢測電路、狀態(tài)寄存器、串行接口等12個(gè)功能模塊組成。它能完成自動(dòng)對(duì)環(huán)境溫度、濕度的檢測，非電量信號(hào)轉(zhuǎn)電量信號(hào)，微弱信號(hào)的放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換，信號(hào)處理，控制信號(hào)輸出等功能。SHT11/15型濕度／溫度傳感器的內(nèi)部電路框圖如圖2所示。

 由SHT15構(gòu)成的相對(duì)濕度／溫度測試系統(tǒng)應(yīng)用電路如圖3所示。該系統(tǒng)能測量并顯示出相對(duì)濕度、溫度和露點(diǎn)。SHT15作為從機(jī)，89C51單片機(jī)作為主機(jī)，二者通過串行總線進(jìn)行通信。分別用數(shù)字顯示被測現(xiàn)場的相對(duì)濕度、溫度、露點(diǎn)。整個(gè)系統(tǒng)十分簡潔，使用方便。

SHTxx相對(duì)濕度／溫度測試系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)：SHTxx是一種單芯片的相對(duì)濕度和溫度多傳感器模塊，包括一個(gè)校準(zhǔn)數(shù)字輸出。工業(yè)CMOS工藝中的應(yīng)用專利的微加工技術(shù)（CMOSens?技術(shù)），確保高的可靠性和出色的長期穩(wěn)定性。此傳感器包括一個(gè)電容式聚合物的傳感元件相對(duì)濕度和溫度傳感器的能帶隙。被測信號(hào)經(jīng)放大后無縫地連接到一個(gè)14位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和一個(gè)串行接口電路，這些功能模塊集成在同一芯片上，這將導(dǎo)致優(yōu)異的信號(hào)質(zhì)量傳遞和處理，快速響應(yīng)時(shí)間和對(duì)外部干擾（EMC）不敏感，因而具有一個(gè)有競爭力的價(jià)格。每個(gè)SHTxx是單獨(dú)校準(zhǔn)精確的濕度室與冷鏡濕度計(jì)作為參考。校準(zhǔn)系數(shù)編程到OTP存儲(chǔ)器。這些系數(shù)過程中在內(nèi)部使用來自傳感器的信號(hào)的測量來校準(zhǔn)。2線串行接口與內(nèi)部的電壓調(diào)節(jié)可以方便、快捷地在系統(tǒng)集成。它的小尺寸和低功耗使其成為現(xiàn)代自動(dòng)化工業(yè)控制的最終選擇，可以使用在最苛刻的環(huán)境中。

●   相對(duì)濕度（空氣中所含壓強(qiáng)與該溫度下飽和水蒸氣的壓強(qiáng)之比，通常用
百分?jǐn)?shù)表示）

測量范圍：0％～99.99％RH；

測量精度：±2％RH

分辨率：0.01％RH 

●  溫度：

測量范圍：－40℃～＋123.8℃

測量精度：±1℃

分辨率：0.01℃ 

●   露點(diǎn)（在水氣冷卻過程中最初發(fā)生結(jié)露的溫度）

測量精度：＜±1℃

分辨率：±0.01℃

小結(jié)

智能傳感器的品種很多，由于篇幅的關(guān)系只能選擇其中一二簡述，更多的是需要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用的需要去選擇。智能傳感器集成信息采集、信息傳輸和信息處理強(qiáng)大功能，必將成為自動(dòng)控制的主流選擇，工農(nóng)生產(chǎn)的自動(dòng)控制需要它，軍工航天航空的自動(dòng)控制需要它，人類的日常生活的電子產(chǎn)品也需要它。智能傳感器的前景遠(yuǎn)大，產(chǎn)品豐富多彩。智能傳感器將為人類創(chuàng)造更美好的未來！