传感器教学PPT.ppt

传统的传感器技术已达到其技术极限。 它的价格性能比不可能再有大的下降。 当传感器的输出为规定的标准信号时，则称为变送器。 变送器的概念是将非标准电信号转换为标准电信号的仪器，传感器则是将物理信号转换为电信号的器件， 美国霍尼韦尔(Honeywell)公司于 1983 年率先推出了智能化的压力变送器ST—3000。其敏感元件是在同一块硅片上(130×175平方密耳),用离子注入等IC技术，配置差压、静压和温度三种传感元件， 有效地解决了静压、 差压以及温度之间交叉灵敏度对测量的影响问题， 使之具有高精度、 高稳定性等特点。ST—3000 变送器的内部除传感器调理电路外， 还带有微处理器、存储器以及I/O接口等，具有双向通信能力和完善的自诊断功能。变送器的输出有两种形式：一种为标准的4～20 mA的模拟信号输出；一种为数字信号输出。 它由两部分组成：一部分为传感芯片及调理电路；另一部分为微处理器及存储器。 整个变送器的测压原理为：待测压力首先作用在传感芯片的硅膜片上， 引起传感器的电阻值的相应变化，此阻值的变化由形成于传感器芯片上的惠斯登电桥检出，桥路输出信号经调理电路进行调理，并由A/D转换器转换成数字信号，送入微处理器。与此同时，在此传感芯片上形成的两个辅助传感器(温度传感器和静压传感器)检测出表体温度和过程静压。辅助传感器的输出也被转换成数字信号并送至微处理器。在微处理器内， 来自三个传感器的数字信号进行运算处理，转换成一个对应的4～20 mA 的模拟输出信号或数字输出信号。 在ST—3000 变送器的制作过程中，对每一台变送器的待测压力特征数据、环境温度特征数据以及静压特性数据，都要事先存储在PROM中。这些特征数据是由生产线的计算机采集的，尔后送入存储器储存。实际工作时，传感芯片上三个传感器的信号经多路切换开关、调理电路以及A/D转换器，分别进入微处理器。 微处理器利用事先存储在PROM中的特征数据，对三种信号进行程序运算处理，最终产生一个高精度的特性优异的待测压力信号输出。此外，由于存储在PROM中的特性数据是传感器宽范围内的情况，故ST—3000 智能变送器的量程比可做得非常大，且精度高、重复性好。 静压：单位体积气体具有的势能，表现为气体在各个方向上作用于器壁的压力；动压：单位体积气体具有的动能，是使气体流动的压力；全压：气体在管道中流动具有的总能量，即动压和静压和． * DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。 * 温湿度的测量在农业大棚管理,仓储管理、生产制造、气象观测、恒温恒湿的空调房、科学研究及日常生活中被广泛应用。传统的模拟式湿度传感器需设计信号调理电路并要经过复杂的校准、标定过程, 测量精度难以得到保证,且在线性度、重复性、互换性、一致性等方面往往不尽人意。瑞士Sensirion 公司推出的新一代基于CMOSensTM 技术的数字式温湿度传感器则很好地解决了温湿度传感器存在的上述问题,实现了数字式输出、免调试、免标定、免外围电路及全互换功能。 全校准数字输出相对湿度、温度; 温度值分辨率为14 位,湿度值分辨率为12 位,可编程降至12 位和8 位; 具有露点计算输出功能; 无需外围元件; 小体积(7 mm ×5 mm ×3 mm) ,可表面贴装和4 引脚封装; 卓越的长期稳定性; 自动休眠功能; 工业标准I2 C 总线接口; 可靠的CRC 传输校验。 SH T11 数字式温湿度传感器将温度传感器、湿度传感器、信号调理、模/ 数转换器、标定参数及IC总线接口全部集成到传感器内部,既提高了传感器的性能,又降低了成本、减少了体积,同时也非常便于和微控制器接口。该传感器的应用结果表明非常适合于需快速,多点测量,无人值守的仓库,农业大棚内温湿度测量与控制,洁净厂房,实验室,宾馆空调系统,及随身携带的测量仪器。因此该传感器也是嵌入式系统温湿度测量的理想选择。 * 智能传感器节点是由三部分构成：传统意义上的传感器、网络接口和处理单元。 控制节点由微处理器、网络接口及人机接口是输入输出设备组成。 将所有的传感器连接在一个公共的网络上。 网络中所有的节点能够满足共同的协议。使得传感器节点和控制节点实现即插即用。 * 传感器网络化是实现信息获取网络化的重要环节,其需要通过标准的智能接口模块(smart transducer interface module STIM)实现传感器与网络之间的接口, 根据IEEE 1451，传感器被分为两部分：带传感元件、适当的信号调理电路以及A/D转换器的智能传感器接口模块（STIM），和传感器电子数据表（TEDS）——一块标明传感器类型、组成与型号、校准参数及比例系数等内容的存储器