2. Интеллектуальные датчики: типы, структура и функции

Применяемые в дискретном производстве интеллектуальные датчики достигли, наконец, своего «совершеннолетия». Непрерывное снижение стоимости контроллерных микросхем и стремительный рост их функциональных возможностей позволяют встраивать эти чипы во все меньшие по размерам изделия. Тем временем, развитие программного обеспечения для систем машинного зрения привело к снижению их сложности, и теперь для их установки уже не требуется иметь докторскую степень.

Автоматизация сбора и обработки технологической информации требует применения датчиков, способных на что-то ещё помимо выдачи сообщений о включении-выключении. Система штрих-кодов, например, позволяет записывать информацию о произведённом изделии непосредственно на нём самом. Для считывания этой информации с последующей передачей её контроллеру или серверу данных необходим датчик, обладающий рядом специальных возможностей, а также, возможно, способный работать в неблагоприятных условиях.

Во многих реальных приложениях недостаточно лишь обнаружить тот или иной объект. Наличие в бесконтактных переключателях и фотоэлектрических датчиках аналоговых выходов могло бы позволить, например, определять расстояния до объекта. Стоимость и характеристики современных систем технического зрения таковы, что обеспечение полного машинного контроля становится вполне реальной задачей. Достижения в области соответствующих технологий позволяют использовать трёхмерное зрение в критических пространственных приложениях. Благодаря различению цветов, высокому быстродействию и возможности подключения к каналам Ethernet недорогие видеодатчики становятся всё более привлекательными, расширяя область их применения.

Следует помнить, что датчики могут подвергаться воздействию производственной среды. Когда бесконтактные сенсоры эксплуатируются в неблагоприятных условиях (например, в составе систем управления транспортировочными линиями и плиточными конвейерами), производитель датчиков здесь практически бессилен и мало что может сделать для решения возникающих проблем. Однако меры по устранению влияния пыли и масляного тумана на оптические датчики уже разрабатываются.

Карл Клингер (Karl Klinger), руководитель направления из компании ifm efector (Экстон, Пенсильвания), говорит, что интеллектуальный датчик способен самостоятельно подстраиваться под условия эксплуатации и непрерывно регулировать свою чувствительность в целях достижения максимальной эффективности. «Своим интеллектом датчики обязаны микропроцессорным технологиям. Микропроцессор - это мозг датчика, позволяющий устройству «изучать» условия, в которых оно работает. Являясь самообучающейся микропроцессорной системой, такой датчик способен обрабатывать большие объёмы информации с высокой скоростью. Именно благодаря микропроцессорам сегодня у пользователя есть весьма удобные в установке, настройке и применении датчики».

Интеллектуальные датчики в многоканальных испытательных системах:

В последнее время в области разработки эффективных, недорогих и безошибочных многоканальных динамических испытательных систем были достигнуты значительные успехи. Благодаря появлению современных контрольно - измерительных приборов, передающих в базу данных точные сведения о своих характеристиках, чувствительности, местоположении и т.д., внесение оператором ошибок в документацию было практически устранено. В значительной мере эти успехи обязаны применению так называемых «смешанных» интеллектуальных датчиков - обычных аналоговых устройств со встроенными микросхемами, содержащими специфическую для данного датчика информацию. В обычном режиме работы выходной сигнал такого датчика является аналоговым. При поступлении от пользователя специальной команды датчик начинает передавать цифровую информацию, содержащую его идентификационный номер. Передача цифровых данных осуществляется по той же паре проводников, при помощи которой подаётся напряжение питания и которая используется для передачи выходного высокочастотного аналогового сигнала. По окончании цифровой передачи линия связи вновь подключается к аналоговым выходным цепям датчика.

Назначение предлагаемого стандарта единого интерфейса - формулирование рекомендаций по разработке протоколов и интерфейсов «смешанных» интеллектуальных датчиков, а также согласование с форматом данных TEDS (Transducer Electronic data Seet - Электронная спецификация данных преобразователя). Реализация этого стандарта позволит отказаться от традиционной практики учёта использования датчиков, а также существенно снизить приходящиеся на один канал удельные затраты, связанные со сбором данных, их проверкой и анализом в многоканальных испытательных системах, применяющихся в промышленных и лабораторных условиях.