ECN Taiwan

設定為首頁

訂閱印刷版

ECN Asia | ECNA China | ECNA Taiwan | ECNA Korea | ECN | EPN | EPE

Friday, 2008 年 11 月 21 日

前期雜誌內容

電路板及模組

電腦、週邊及聯網器件

電機/機械器件

積體電路

微波及RF元件

光電及顯示器

封裝及內部互連

被動及分離元件

感測器及致動器

軟體

醫用電子

嵌入式系統

電源和調節元件

測試與測量

搜索:

產品信息搜索:

Issue > Jan 2006 > 封面特寫

訂閱免費印刷版

適合列印版本

將本文寄給朋友

Ads by Google

設計智慧型感測系統

( 01 Jan 2006 )
作者：Jon Titus，ECN資深技術編輯

只要在測試系統中放置一些負載單元，就可能得到令人驚訝的原始測量結果。對於給定的恒定壓力，這些感測器可以產生略微不同測量值。這種輕微的變化來源於感測元件的本質，不存在兩個特性完全相同的感測元件。負載單元、加速計以及其他感測器要求定期的仔細標定，從而產生工程人員可用於對感測器資料進行線性化處理的資訊。

感測器製造商提供的資料表通常包含針對每個感測器的標定資料，然而，由於測試系統依賴於大量的感測器，將這種資訊輸入電腦並利用其調整感測器參數值可能會非常麻煩。

為了簡化感測器標定以及其他感測器相關資訊的使用，資料擷取系統的感測器用戶和製造商推動了IEEE 1451標準的開發。該標準包含一個規範感測器電子資料表（TEDS）的章節。大體上說，用於測量負載、轉矩、加速度、位移和壓力的感測器可以包含一片小型記憶體晶片，其中存儲有關該感測器的資料表資訊。IEEE標準規定了電阻及電橋感測器、應力計、熱電偶和加速計等16種常用感測器類型。TEDS可以提供下列資訊：製造商標識（ID）、型號和序列號等基本資訊；靈敏度、響應時間和測量範圍等標準資訊和擴展資訊；還有用戶資訊。

IEEE 1451.4標準建立了一個感測器範本。製造商可以使用已知的格式組織資訊，而用戶則能夠方便地提取和使用這些資訊。這些範本可以包含三種標定子範本，即一個標定資料表、一個標定曲線（多項式）或者一個頻率響應表。

TEDS分類方案
在硬體方面，基於TEDS的感測器可以歸於兩個大類：Class-1和Class-2。Class-1感測器可以作為電壓或電流驅動器件工作（如圖1所示），並且提供同樣的與非TEDS感測器等價的雙線和三線連接。此類感測器與TEDS資料發送共用類比輸出線。在符合IEEE 1451.4標準的資料擷取卡的控制下，感測器將其TEDS資料發送到該卡。

電流驅動的感測器檢測反向電流，並在電源線上產生TEDS資訊。另一方面，電壓驅動的感測器則檢測電流，並在感測器輸出連接上提供TEDS資訊。

TEDS記憶體晶片不會影響感測器的正常工作。因此，Class-1感測器能夠在無法讀取TEDS資料的早期測試系統中工作。同樣，能夠從感測器中接收TEDS資訊的資料擷取卡也可以與非TEDS感測器一起工作。在這種情況下，軟體將無法在感測器中找到TEDS資訊，而是要求用戶手工輸入標定資料。因此，採用Class-1 TEDS感測器並不要求更換現有的資料擷取系統。PCB Piezotronics（Depew，NY）公司是一家加速計製造商，根據其部門經理Craig Aszkler的說法，那些升級測試系統的公司通常在頭一年購買TEDS的感測器，然後在下一年購買TEDS相容的資料擷取設備。這種方法使得他們能夠將設備成本攤分到兩年，同時又不會影響測試系統的性能。

基於TEDS的Class-2感測器提供獨立的資料和感測器連接，因此感測器和TEDS記憶體可以同時獨立地工作（圖2）。對於濕度感測器和pH電極等各種類型感測器的製造商來說，這種記憶體與感測器的分離意味著可以在不關心感測器電子技術的情況下增加Class-2 TEDS能力。感測器製造商只需增加記憶體晶片和兩條專用數位通訊線即可。Class-1和Class-2兩種器件均使用許多積體電路都支援的工業標準單線通訊協定。（請參見：進一步閱讀材料。）

希望利用TEDS技術，而又不想修改測試硬體的公司可以透過虛擬TEDS來獲得感測器專用資料。感測器廠商提供電子形式的TEDS資訊，用戶可以下載（圖3）。透過少量的編程工作，就可以將這些資訊輸入到儀器控制和資料分析軟體中。例如，National Instruments公司的DAQmx驅動程式就具有擷取虛擬TEDS資訊的能力。

基於TEDS的感測器的易用性和即插即用能力，似乎為提供該技術給測試設備的用戶和開發商帶來好處。但是迄今為止，對TEDS能力感興趣的主要還是大型公司。

National Instruments（Austin，TX）公司負責信號調節和TEDS的產品經理Ryan Wynn表示：“在最近8個月中，我們看到John Deere和General Motors等公司採用了基於TEDS的感測器。”John Deere公司定期將其測試台感測器送回內部標定實驗室，然後在實驗室將標定資訊作為一個TEDS檔輸入到生產資料庫中。隨後，當工程人員將感測器安放到生產線測試系統時，可以將生產資料庫中該感測器的TEDS檔傳送到測試機器中。利用這種方法，他們可以使用各個感測器的最新標定常數和技術規格來即時更新測試系統。

根據National Instruments公司Wynn的說法，大多數客戶都認為基於TEDS的感測器提供了改善的精度、易用性和溯源性等好處。遺憾的是，許多客戶不想為包含TEDS晶片的感測器支付額外費用。

National Instruments公司負責DAQ和分散式I/O的平台經理David Potter說：“當工程人員瞭解了TEDS技術使得重新配置測試系統變得多麼方便時，TEDS的價值就顯而易見。即時一個測試系統只需要少量感測器，公司也可以從基於TEDS的系統獲得好處。”

National Instruments公司的Ryan Wynn說：“假如某個公司必須進行安全性鑑定測量，他們想要可以確定感測器技術規格的可追溯的標定和測試資料，並將其與特定的測試相關聯。基於TEDS的系統提供了無需開發定制測試系統和軟體的能力。”

PCB Piezotronics公司提供基於TEDS的單軸和三軸加速計，該公司的Craig Aszkler特別指出：“航太和汽車公司表現出對TEDS最快的接受程度，尤其是在同時採樣64個以上通道的測試系統中。這些類型的公司重視快速的建立時間、簡化的記錄保留和改善的資料品質等方面的價值，而TEDS技術將實現這些需求。”

Aszkler指出，市場的發展比預期的更加緩慢。他說：“儘管基於TEDS的感測器已經完全可以使用，但是想讓資料擷取系統集成商加入進來還需要時間。當公司需要500個感測器以上輸入的測試系統時，就是TEDS發揮優勢的時候。包含一個TEDS晶片使感測器的價格增加了10%到15%。不過購買者應該注意到，在測試系統中，成本的重頭戲是在資料擷取儀器和軟體上，而不是在TEDS感測器上。”

儘管如此，並非每個人都注意到了基於TEDS的感測器的巨大市場。一位攀談過的某感測器供應商的市場人員指出，其公司提供給購買者的感測器極少配備嵌入的TEDS晶片。他說：“我們已經被這種技術的糟糕銷售情況弄得不知所措了。”這種消息來源將緩慢的市場歸因於若干因素：首先，在技術引入期缺乏TEDS相容的軟體；其次，在公司中缺乏TEDS的支持和宣傳者。他接著說：“這是一種兩難的境況。沒有更新測試系統的公司通常適合出現佈道者，而這又恰恰意味著他們尚未完全認識到TEDS的好處。”

Lebow（Troy，MI）公司是一家轉矩和負載單元感測器供應商，不同於其他提供TEDS晶片的感測器公司，該公司不管客戶是否要求，都包含了一片TEDS晶片，也許這種方法將會提升TEDS的接受程度。

TEDS無線化
支援感測器通訊的新型無線方法可能有助於推動TEDS技術的認知和使用。IEEE 1451標準委員會已經開發了1451.5規範，不久將提交委員會的IEEE成員進行投票表決。該標準將應用於採用WiFi（802.11）、Bluetooth（802.15.1）或ZigBee（802.15.4）通訊鏈路的無線感測器。National Instruments公司的Dave Potter說：“將1451.5看作運行在協議棧之上的應用層，該標準規定了如何‘發現’感測器，如何與之通訊，以及如何獲得TEDS資訊。”由於無線感測器的使用需要新的設備，因此感測器製造商將有機會從一開始就將TEDS資訊作為標準特性包含在內。

延伸資料
"Overview of 1-Wire Technology and Its Use," Maxim/Dallas Semiconductor. www.maxim-ic.com. Under "Products," click on "1-Wire and iButton."
"Introduction to IEEE P1451," National Institute of Standards and Technology. ieee1451.nist.gov.

訂閱免費印刷版

適合列印版本

將本文寄給朋友


ADVERTISEMENT


<script language="JavaScript" src="http://ad.doubleclick.net/adj/ecnasiamag.com/;sect=hometw;pos=imu2;sz=336x280;abr=!ie;ord=831303894?" ></script>

Ads By Google


眈壽恅梒


重要新聞


	MIC：五年內MID概念機種出貨規模將至2.6億台

	英特爾推出業界最快的處理器Core i7

	MIC：前瞻2009年資訊軟體產業十大重要議題

	MIC：2008年台灣12項ICT產品全球市佔率第一名

	宏達電與俄羅斯電信業者SCARTEL推出全球第一支GSM/WiMAX雙模手機

	集邦:DRAM產業進入 "減產或退出”的關鍵調整期

	奇夢達發表Buried Wordline DRAM技術並展開量產

	工研院推出慣性導航系統成功克服室內遮蔽問題

	LEDinside: LED產業供過於求隱憂浮現台灣LED上游廠商獲利率連續3季下滑

	WitsView：面板廠寒冬至少延續到明年的上半年


	更多內容 >>


產業連結


	Photonics Association (Singapore)

	Singapore Industrial Automation Association (SIAA)

	Taiwan Semiconductor Industry Association (TSIA)

click here

click here

click here

click here

© 2008 Reed Business Information, a division of Reed Elsevier Inc.
All rights reserved. Use of this web site is subject to its Terms and Conditions of Use. View our Privacy Policy.

Reed Business Information Asia Interactive Network