即插即用傳感器(05-100)

　　“即插即用(P&P)傳感器”意指一種簡(jiǎn)單地插入一個(gè)特殊的管殼的容易安裝和使用的智能元件。無需拼命地打印數(shù)據(jù)表，閱讀使用手冊(cè)，敲打鍵盤，新型匹配好的一對(duì)高技術(shù)部件就能完成相應(yīng)的工作。這就是說，傳感器和用戶選定的數(shù)據(jù)采集(DA)已正成功地交換著信息。

　　P&P概念是從計(jì)算機(jī)行業(yè)流行起來的，特指對(duì)用戶系統(tǒng)影響極小，甚至沒有影響的計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備(打印機(jī)、掃描儀、傳真機(jī))等互連技術(shù)。盡管P&P的含 義在使用初期有些混亂，但一經(jīng)開放標(biāo)準(zhǔn)的具體表述，立即被廣泛地接受，且很大程度上甚至是必備的性能。鑒于它的可訪問性和使用方便性，在傳感器行業(yè)也出現(xiàn)了采用P&P的呼聲。其好處是不言而喻的，安裝與維修成本低和使用壽命長(zhǎng)。

　　P&P傳感器

　　在傳感器行業(yè)，P&P表示具備了機(jī)器可讀取信息的一種增強(qiáng)型傳感元件，以便完成傳感器界面的自動(dòng)設(shè)置。設(shè)置過程通常承擔(dān)：將傳感器連接至DA系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或其它較高級(jí)別需要傳感器數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。信號(hào)的收集和解釋需要了解重要的傳感器特性和應(yīng)用詳細(xì)信息。

 

　　圖1 P&P智能傳感器的基本功能組件

　　對(duì)最簡(jiǎn)單的事例，這些詳細(xì)信息包括：將測(cè)得的電信號(hào)變換為實(shí)際被測(cè)量的傳感器校正因子和被測(cè)量的物理單位。這一簡(jiǎn)單的事例假設(shè)是一種線性傳感器且是很多應(yīng)用的有用近似。其它的事例可能需要更多的傳感器詳細(xì)信息：如工作的動(dòng)態(tài)范圍、未作測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的偏移信號(hào)幅度、頻率響應(yīng)、非線性校正、溫度效應(yīng)補(bǔ)償以及老化校正。

　　這一組完整的信息常常稱為傳感器電子數(shù)據(jù)表(TEDS)。雖然每一種協(xié)議對(duì)TEPS中的字段有自己的定義，但是IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)確定了必選的和可選的TEDS類型，這樣便能提供更多的信息。當(dāng)傳感器實(shí)際地連接至較高級(jí)系統(tǒng)時(shí)(圖1)，P&P傳感器自動(dòng)告知某些因子或全部因子，最低限度減少用戶的參與。

　　P&P傳感器承擔(dān)著將傳感器專用特性傳送給較高級(jí)系統(tǒng)的任務(wù)，因而需要一組標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則或協(xié)議來規(guī)范通信的雙方，預(yù)期獲取什么信息，向?qū)Ψ絺魉褪裁葱畔⑦@些協(xié)議是長(zhǎng)期協(xié)商和探討的成果，其中一組就是IEEE通過的IEEE1451家庭智能傳感器標(biāo)準(zhǔn)(表1)。還有其它機(jī)構(gòu)和專業(yè)部門也制訂了自己的協(xié)議。這里不存在“最佳”解決方案，每種應(yīng)用的要求有助于最佳P&P方案的確定。

　　這些準(zhǔn)規(guī)定了傳感器設(shè)置期間傳送內(nèi)容的詳細(xì)信息、數(shù)據(jù)格式和有關(guān)傳感器與較高級(jí)系統(tǒng)間通信過程的技術(shù)信息。某些P&P傳感器系統(tǒng) 還有一個(gè)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)過程，它在不斷地掃描端口，以確定是否連接了一個(gè)新器件。其它的系統(tǒng)則在電氣連接傳感器后啟動(dòng)一個(gè)設(shè)置過程。一旦設(shè)置參數(shù)傳送完畢，那未基于傳送的信息，傳感器的模擬/數(shù)字信號(hào)就能變換成有確定的物理單位且已校正的物理量。依據(jù)某些P&P傳感器的智能化程度，它也能發(fā)送其它相關(guān)信息：傳感器位置、序列號(hào)、狀態(tài)以及最新校正數(shù)據(jù)。倘若傳感器連接至網(wǎng)絡(luò)，在特性中也要解決連接事項(xiàng)。如果未提供此類信息，則要留意其它信號(hào)接口事項(xiàng)。