關于智能傳感器

智能傳感器包括信息采集、信息傳輸和信息處理三大部分，它們相當于人類感官的手、眼、口、鼻、耳、皮膚、毛發(fā)，人類的神經網絡，人類的聰慧大腦。由此組成一個完整的系統(tǒng)就能實現智能化。智能傳感器的基本架構如圖1所示。

今天的電子技術設計和生產智能傳感器已經相對容易，特別是半導體集成電路技術和MEMS技術完全可以滿足智能傳感器的設計和工業(yè)化生產的需要。我們可以用MEMS技術和集成電路技術大批量、低成本地生產各種壓力、加速度、溫度、熱敏、光敏、紅外等等電子傳感器，還可以用集成電路技術大批量、低成本地生產各種電量轉換、傳輸、信號放大、信號處理、模數與數模轉換、信息存儲、無線收發(fā)等功能的專用集成電路，并將電子傳感器與信號傳輸、處理的集成電路合成在一個單元的封裝里，使之應用十分簡便，可以將整個控制系統(tǒng)做得十分精密、小巧。

智能傳感器的最大特點就是將傳感器檢測信息的功能與微處理器的信息處理功能有機地融合在一起。從一定意義上講，它具有類似于人工智能的作用。智能傳感器具有自校準和自診斷功能，智能傳感器不僅能自動檢測各種被測參數，還能行自動調零、自動調平衡、自動校準，智能傳感器還能設置自標定功能；具有數據存儲、邏輯判斷和信息處理功能，能對被測量進行信號調理或信號處理（包括對信號進行預處理、線性化，或對溫度、靜壓力等參數進行自動補償等）。智能傳感器具有組態(tài)功能使用靈活，在智能傳感器系統(tǒng)中可設置多種模塊化的硬件和軟件，用戶可通過微處理器發(fā)出指令，改變智能傳感器的硬件模塊和軟件模塊的組合狀態(tài)，完成不同的測量功能；智能傳感器具有雙向通信功能，能直接與微處理器（μP）或單片機（μC）通信、使用。

典型產品實例

多功能濕度-溫度-露點智能傳感器是工業(yè)自動化控制系統(tǒng)常用的智能傳感器之一。如SHT11/15型高精度、自校準、多功能智能傳感器能同時測量相對濕度、溫度和露點等參數，兼有數字濕度計、溫度計和露點計這三種儀表的功能，可廣泛用于工農業(yè)生產、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療儀器、通風及空調設備等領域。 

SHT11/15型智能傳感器系統(tǒng)，外形尺寸僅為7.62mm（長）×5.08mm（寬）×2.5mm（高），質量只有0.1g，其體積與一個大火柴頭相近。

SHT11/15型智能傳感器是用環(huán)氧樹脂固封在PCB板上的。SHT11/15型智能傳感器表面有一個可與外界交流的窗口，將外界環(huán)境中的溫度、濕度導入內部的相對濕度傳感器和溫度傳感器。

SHT11/15型智能傳感器內部由微型加熱器、相對濕度傳感器和溫度傳感器、信號放大器、14位A/D轉換器（模數轉換）、校準存儲器、易失存儲器、控制單元、CRC存儲器、低電壓檢測電路、狀態(tài)寄存器、串行接口等12個功能模塊組成。它能完成自動對環(huán)境溫度、濕度的檢測，非電量信號轉電量信號，微弱信號的放大，模數轉換，信號處理，控制信號輸出等功能。SHT11/15型濕度／溫度傳感器的內部電路框圖如圖2所示。

 由SHT15構成的相對濕度／溫度測試系統(tǒng)應用電路如圖3所示。該系統(tǒng)能測量并顯示出相對濕度、溫度和露點。SHT15作為從機，89C51單片機作為主機，二者通過串行總線進行通信。分別用數字顯示被測現場的相對濕度、溫度、露點。整個系統(tǒng)十分簡潔，使用方便。

SHTxx相對濕度／溫度測試系統(tǒng)主要技術參數：SHTxx是一種單芯片的相對濕度和溫度多傳感器模塊，包括一個校準數字輸出。工業(yè)CMOS工藝中的應用專利的微加工技術（CMOSens?技術），確保高的可靠性和出色的長期穩(wěn)定性。此傳感器包括一個電容式聚合物的傳感元件相對濕度和溫度傳感器的能帶隙。被測信號經放大后無縫地連接到一個14位模擬數字轉換器和一個串行接口電路，這些功能模塊集成在同一芯片上，這將導致優(yōu)異的信號質量傳遞和處理，快速響應時間和對外部干擾（EMC）不敏感，因而具有一個有競爭力的價格。每個SHTxx是單獨校準精確的濕度室與冷鏡濕度計作為參考。校準系數編程到OTP存儲器。這些系數過程中在內部使用來自傳感器的信號的測量來校準。2線串行接口與內部的電壓調節(jié)可以方便、快捷地在系統(tǒng)集成。它的小尺寸和低功耗使其成為現代自動化工業(yè)控制的最終選擇，可以使用在最苛刻的環(huán)境中。

●   相對濕度（空氣中所含壓強與該溫度下飽和水蒸氣的壓強之比，通常用
百分數表示）

測量范圍：0％～99.99％RH；

測量精度：±2％RH

分辨率：0.01％RH 

●  溫度：

測量范圍：－40℃～＋123.8℃

測量精度：±1℃

分辨率：0.01℃ 

●   露點（在水氣冷卻過程中最初發(fā)生結露的溫度）

測量精度：＜±1℃

分辨率：±0.01℃

小結

智能傳感器的品種很多，由于篇幅的關系只能選擇其中一二簡述，更多的是需要結合實際應用的需要去選擇。智能傳感器集成信息采集、信息傳輸和信息處理強大功能，必將成為自動控制的主流選擇，工農生產的自動控制需要它，軍工航天航空的自動控制需要它，人類的日常生活的電子產品也需要它。智能傳感器的前景遠大，產品豐富多彩。智能傳感器將為人類創(chuàng)造更美好的未來！