స్మార్ట్ సెన్సార్లు మరియు వాటి ఉపయోగం

GOST R 8.673-2009 GSI ప్రకారం "ఇంటెలిజెంట్ సెన్సార్లు మరియు ఇంటెలిజెంట్ కొలిచే వ్యవస్థలు. ప్రాథమిక నిబంధనలు మరియు నిర్వచనాలు ”, ఇంటెలిజెంట్ సెన్సార్‌లు పని అల్గారిథమ్‌లు మరియు బాహ్య సిగ్నల్‌ల నుండి మారుతున్న పారామితులను కలిగి ఉన్న అనుకూల సెన్సార్‌లు మరియు దీనిలో మెట్రోలాజికల్ స్వీయ-నియంత్రణ యొక్క పనితీరు కూడా అమలు చేయబడుతుంది.

స్మార్ట్ సెన్సార్ల యొక్క విలక్షణమైన లక్షణం ఒక వైఫల్యం తర్వాత స్వీయ-స్వస్థత మరియు స్వీయ-నేర్చుకునే సామర్ధ్యం. ఆంగ్ల భాషా సాహిత్యంలో, ఈ రకమైన సెన్సార్లను "స్మార్ట్ సెన్సార్" అని పిలుస్తారు. ఈ పదం 1980ల మధ్యలో నిలిచిపోయింది.

నేడు, స్మార్ట్ సెన్సార్ అనేది ఎంబెడెడ్ ఎలక్ట్రానిక్స్‌తో కూడిన సెన్సార్, వీటిలో: ADC, మైక్రోప్రాసెసర్, డిజిటల్ సిగ్నల్ ప్రాసెసర్, సిస్టమ్-ఆన్-చిప్ మొదలైనవి. మరియు నెట్‌వర్క్ కమ్యూనికేషన్ ప్రోటోకాల్‌లకు మద్దతుతో డిజిటల్ ఇంటర్‌ఫేస్. ఈ విధంగా, స్మార్ట్ సెన్సార్‌ను వైర్‌లెస్ లేదా వైర్డు సెన్సార్ నెట్‌వర్క్‌లో చేర్చవచ్చు, ఇతర పరికరాలతో కలిసి నెట్‌వర్క్‌లోని స్వీయ-గుర్తింపు ఫంక్షన్‌కు ధన్యవాదాలు.

స్మార్ట్ సెన్సార్ యొక్క నెట్‌వర్క్ ఇంటర్‌ఫేస్ దానిని నెట్‌వర్క్‌కు కనెక్ట్ చేయడానికి మాత్రమే కాకుండా, దానిని కాన్ఫిగర్ చేయడానికి, కాన్ఫిగర్ చేయడానికి, ఆపరేటింగ్ మోడ్‌ను ఎంచుకుని, సెన్సార్‌ను నిర్ధారించడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది. ఈ కార్యకలాపాలను రిమోట్‌గా నిర్వహించగల సామర్థ్యం స్మార్ట్ సెన్సార్‌ల ప్రయోజనం, అవి ఆపరేట్ చేయడం మరియు నిర్వహించడం సులభం.

ఫిగర్ స్మార్ట్ సెన్సార్ యొక్క ప్రాథమిక బ్లాక్‌లను చూపించే బ్లాక్ రేఖాచిత్రాన్ని చూపుతుంది, సెన్సార్‌ను పరిగణనలోకి తీసుకోవడానికి అవసరమైన కనీస పరిమాణం. ఇన్‌కమింగ్ అనలాగ్ సిగ్నల్ (ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ) విస్తరించబడి, తదుపరి ప్రాసెసింగ్ కోసం డిజిటల్ సిగ్నల్‌గా మార్చబడుతుంది.

ROM అమరిక డేటాను కలిగి ఉంటుంది, మైక్రోప్రాసెసర్ అందుకున్న డేటాను క్రమాంకనం డేటాతో సహసంబంధం చేస్తుంది, దానిని సరిదిద్దుతుంది మరియు అవసరమైన కొలత యూనిట్లకు మారుస్తుంది - అందువలన వివిధ కారకాల ప్రభావంతో (జీరో డ్రిఫ్ట్, ఉష్ణోగ్రత ప్రభావం మొదలైనవి) లోపం ఏర్పడుతుంది. పరిహారం మరియు పరిస్థితి ప్రాథమిక ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌తో ఏకకాలంలో అంచనా వేయబడుతుంది, ఇది ఫలితం యొక్క విశ్వసనీయతను ప్రభావితం చేస్తుంది.

ప్రాసెసింగ్ ఫలితంగా పొందిన సమాచారం వినియోగదారు ప్రోటోకాల్ ఉపయోగించి డిజిటల్ కమ్యూనికేషన్ ఇంటర్‌ఫేస్ ద్వారా ప్రసారం చేయబడుతుంది. వినియోగదారు సెన్సార్ యొక్క కొలత పరిమితులు మరియు ఇతర పారామితులను సెట్ చేయవచ్చు, అలాగే సెన్సార్ యొక్క ప్రస్తుత స్థితి మరియు కొలతల ఫలితాల గురించి సమాచారాన్ని పొందవచ్చు.

ఆధునిక ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌లు (చిప్‌లోని సిస్టమ్‌లు) మైక్రోప్రాసెసర్‌తో పాటుగా, మెమరీ మరియు ఖచ్చితత్వంతో కూడిన డిజిటల్-టు-అనలాగ్ మరియు అనలాగ్-టు-డిజిటల్ కన్వర్టర్‌లు, టైమర్‌లు, ఈథర్‌నెట్, USB మరియు సీరియల్ కంట్రోలర్‌లు వంటి పెరిఫెరల్స్‌ను కలిగి ఉంటాయి. ఇటువంటి ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌లకు ఉదాహరణలు అనలాగ్ పరికరాల నుండి ADuC8xx, Atmel నుండి AT91RM9200, టెక్సాస్ ఇన్‌స్ట్రుమెంట్స్ నుండి MSC12xx.

ఇంటెలిజెంట్ సెన్సార్ల పంపిణీ నెట్‌వర్క్‌లు సంక్లిష్ట పారిశ్రామిక పరికరాల పారామితులను నిజ-సమయ పర్యవేక్షణ మరియు నియంత్రణను ప్రారంభిస్తాయి, ఇక్కడ సాంకేతిక ప్రక్రియలు తమ స్థితిని అన్ని సమయాలలో డైనమిక్‌గా మారుస్తాయి.

స్మార్ట్ సెన్సార్ల కోసం ఒకే నెట్‌వర్క్ ప్రమాణం లేదు మరియు వైర్‌లెస్ మరియు వైర్డు సెన్సార్ నెట్‌వర్క్‌ల క్రియాశీల అభివృద్ధికి ఇది ఒక రకమైన అడ్డంకి. అయినప్పటికీ, నేడు అనేక ఇంటర్‌ఫేస్‌లు ఉపయోగించబడుతున్నాయి: RS-485, 4-20 mA, HART, IEEE-488, USB; పారిశ్రామిక నెట్‌వర్క్‌లు పని చేస్తాయి: ProfiBus, CANbus, Fieldbus, LIN, DeviceNet, Modbus, Interbus.

ఈ పరిస్థితి సెన్సార్ తయారీదారుల ఎంపిక ప్రశ్నను లేవనెత్తింది, ఎందుకంటే ప్రతి నెట్‌వర్క్ ప్రోటోకాల్‌కు అదే మార్పుతో ప్రత్యేక సెన్సార్‌ను ఉత్పత్తి చేయడం ఆర్థికంగా లాభదాయకం కాదు. ఇంతలో, IEEE 1451 ప్రమాణాల సమూహం "ఇంటెలిజెంట్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్ ఇంటర్‌ఫేస్ స్టాండర్డ్స్" యొక్క ఆవిర్భావం పరిస్థితులను సులభతరం చేసింది, సెన్సార్ మరియు నెట్‌వర్క్ మధ్య ఇంటర్‌ఫేస్ ఏకీకృతం చేయబడింది. ప్రమాణాలు అనుసరణను వేగవంతం చేయడానికి రూపొందించబడ్డాయి - వ్యక్తిగత సెన్సార్ల నుండి సెన్సార్ నెట్‌వర్క్‌ల వరకు, అనేక ఉప సమూహాలు సెన్సార్‌లను నెట్‌వర్క్‌కు కనెక్ట్ చేయడానికి సాఫ్ట్‌వేర్ మరియు హార్డ్‌వేర్ పద్ధతులను నిర్వచించాయి.

ఈ విధంగా, IEEE 1451.1 మరియు IEEE 1451.2 ప్రమాణాలలో రెండు తరగతుల పరికరాలు వివరించబడ్డాయి. మొదటి ప్రమాణం స్మార్ట్ సెన్సార్‌లను నెట్‌వర్క్‌కు కనెక్ట్ చేయడానికి ఏకీకృత ఇంటర్‌ఫేస్‌ను నిర్వచిస్తుంది; ఇది NCAP మాడ్యూల్ యొక్క స్పెసిఫికేషన్, ఇది సెన్సార్ యొక్క STIM మాడ్యూల్ మరియు బాహ్య నెట్‌వర్క్ మధ్య ఒక రకమైన వంతెన.

రెండవ ప్రమాణం STIM స్మార్ట్ కన్వర్టర్ మాడ్యూల్‌ను నెట్‌వర్క్ అడాప్టర్‌కు కనెక్ట్ చేయడానికి డిజిటల్ ఇంటర్‌ఫేస్‌ను నిర్దేశిస్తుంది. TEDS భావన నెట్‌వర్క్‌లో దాని స్వీయ-గుర్తింపు అవకాశం కోసం సెన్సార్ యొక్క ఎలక్ట్రానిక్ పాస్‌పోర్ట్‌ను సూచిస్తుంది.TEDSలో ఇవి ఉంటాయి: తయారీ తేదీ, మోడల్ కోడ్, క్రమ సంఖ్య, అమరిక డేటా, అమరిక తేదీ, కొలత యూనిట్లు. ఫలితంగా సెన్సార్‌లు మరియు నెట్‌వర్క్‌ల కోసం ప్లగ్ అండ్ ప్లే అనలాగ్, సులభమైన ఆపరేషన్ మరియు రీప్లేస్‌మెంట్ హామీ. చాలా మంది స్మార్ట్ సెన్సార్ తయారీదారులు ఇప్పటికే ఈ ప్రమాణాలకు మద్దతు ఇస్తున్నారు.

నెట్‌వర్క్‌లోని సెన్సార్‌ల ఏకీకరణ అందించే ప్రధాన విషయం ఏమిటంటే, సెన్సార్ రకం మరియు నిర్దిష్ట నెట్‌వర్క్ ఎలా నిర్వహించబడుతుందనే దానితో సంబంధం లేకుండా సాఫ్ట్‌వేర్ ద్వారా కొలత సమాచారాన్ని యాక్సెస్ చేసే అవకాశం. ఇది సెన్సార్లు మరియు వినియోగదారు (కంప్యూటర్) మధ్య వంతెనగా పనిచేసే నెట్‌వర్క్‌గా మారుతుంది, ఇది సాంకేతిక సమస్యలను పరిష్కరించడంలో సహాయపడుతుంది.

ఈ విధంగా, స్మార్ట్ మీటరింగ్ సిస్టమ్‌ను మూడు స్థాయిల ద్వారా సూచించవచ్చు: సెన్సార్ స్థాయి, నెట్‌వర్క్ స్థాయి, సాఫ్ట్‌వేర్ స్థాయి. మొదటి స్థాయి సెన్సార్ యొక్క స్థాయి, కమ్యూనికేషన్ ప్రోటోకాల్‌తో కూడిన సెన్సార్. రెండవ స్థాయి సెన్సార్ నెట్‌వర్క్ స్థాయి, సెన్సార్ వస్తువు మరియు సమస్య పరిష్కార ప్రక్రియ మధ్య వంతెన.

మూడవ స్థాయి సాఫ్ట్‌వేర్ స్థాయి, ఇది ఇప్పటికే వినియోగదారుతో సిస్టమ్ యొక్క పరస్పర చర్యను సూచిస్తుంది. సెన్సార్ల డిజిటల్ ఇంటర్‌ఫేస్‌తో నేరుగా ముడిపడి లేనందున ఇక్కడ సాఫ్ట్‌వేర్ పూర్తిగా భిన్నంగా ఉంటుంది. వ్యవస్థలో ఉపవ్యవస్థలకు సంబంధించిన ఉప-స్థాయిలు కూడా సాధ్యమే.

ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, స్మార్ట్ సెన్సార్ల అభివృద్ధి అనేక దిశలను తీసుకుంది.

1. సెన్సార్ లోపల శక్తివంతమైన కంప్యూటింగ్ అవసరమయ్యే కొత్త కొలత పద్ధతులు. ఇది సెన్సార్‌లను కొలిచిన పర్యావరణం వెలుపల ఉండేలా చేస్తుంది, తద్వారా రీడింగ్‌ల స్థిరత్వాన్ని పెంచుతుంది మరియు కార్యాచరణ నష్టాలను తగ్గిస్తుంది. సెన్సార్లకు కదిలే భాగాలు లేవు, ఇది విశ్వసనీయతను మెరుగుపరుస్తుంది మరియు నిర్వహణను సులభతరం చేస్తుంది.కొలిచే వస్తువు యొక్క రూపకల్పన సెన్సార్ యొక్క ఆపరేషన్ను ప్రభావితం చేయదు మరియు సంస్థాపన చౌకగా మారుతుంది.

2. వైర్‌లెస్ సెన్సార్‌లు కాదనలేని విధంగా ఆశాజనకంగా ఉన్నాయి. అంతరిక్షంలో పంపిణీ చేయబడిన కదిలే వస్తువులు వాటి ఆటోమేషన్ సాధనాలతో, కంట్రోలర్‌లతో వైర్‌లెస్ కమ్యూనికేషన్ అవసరం. రేడియో సాంకేతిక పరికరాలు చౌకగా మారుతున్నాయి, వాటి నాణ్యత పెరుగుతోంది, వైర్లెస్ కమ్యూనికేషన్ తరచుగా కేబుల్ కంటే మరింత పొదుపుగా ఉంటుంది. ప్రతి సెన్సార్ దాని స్వంత టైమ్ స్లాట్ (TDMA), దాని స్వంత ఫ్రీక్వెన్సీ (FDMA) లేదా దాని స్వంత కోడింగ్ (CDMA)తో, చివరకు బ్లూటూత్‌పై సమాచారాన్ని ప్రసారం చేయగలదు.

3. మినియేచర్ సెన్సార్‌లను పారిశ్రామిక పరికరాలలో పొందుపరచవచ్చు మరియు ఆటోమేషన్ పరికరాలు సాంకేతిక ప్రక్రియను నిర్వహించే పరికరాలలో అంతర్భాగంగా మారతాయి, బాహ్య అదనంగా కాదు. అనేక క్యూబిక్ మిల్లీమీటర్ల వాల్యూమ్ కలిగిన సెన్సార్ ఉష్ణోగ్రత, పీడనం, తేమ మొదలైనవాటిని కొలుస్తుంది, డేటాను ప్రాసెస్ చేస్తుంది మరియు నెట్‌వర్క్ ద్వారా సమాచారాన్ని ప్రసారం చేస్తుంది. పరికరాల ఖచ్చితత్వం మరియు నాణ్యత పెరుగుతుంది.

4. బహుళ-సెన్సార్ సెన్సార్ల ప్రయోజనం స్పష్టంగా ఉంది. ఒక సాధారణ కన్వర్టర్ అనేక సెన్సార్ల నుండి డేటాను సరిపోల్చడం మరియు ప్రాసెస్ చేస్తుంది, అంటే అనేక ప్రత్యేక సెన్సార్లు కాదు, కానీ ఒకటి, కానీ మల్టీఫంక్షనల్.

5. చివరగా, సెన్సార్ల మేధస్సు పెరుగుతుంది. విలువ అంచనా, శక్తివంతమైన డేటా ప్రాసెసింగ్ మరియు విశ్లేషణ, పూర్తి స్వీయ-నిర్ధారణ, తప్పు అంచనా, నిర్వహణ సలహా, లాజిక్ నియంత్రణ మరియు నియంత్రణ.

కాలక్రమేణా, స్మార్ట్ సెన్సార్లు మరింత మల్టీఫంక్షనల్ ఆటోమేషన్ సాధనాలుగా మారతాయి, దీని కోసం "సెన్సార్" అనే పదం కూడా అసంపూర్ణంగా మరియు కేవలం షరతులతో కూడుకున్నదిగా మారుతుంది.