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无线数字传感器的新应用

时间:2019-03-03 07:06:12 来源:诺亚彩票 作者:匿名



即使在新生阶段,人们仍然认为数字传感器将在不久的将来在推动电子市场方面发挥重要作用。

数字传感器的接口和用于支持数字传感器网络的各种通信协议是具有挑战性的技术。

传感器的异质性和其操作条件的多样化也对技术过程构成巨大挑战。

目前全球有超过3,000家传感器制造商在运营,Intechno Consulting估计其2008年的总销售额将超过500亿美元。

新兴的数字传感器标准

传感器网络如今使用各种技术来服务于不同的行业。

传感器网络的专有协议数量激增。

这需要在传感器网络中引入全面的转换路径,这是一个复杂且昂贵的系统。

因此,人们需要更大程度的标准化。

互联网工程任务组(IETF)正在为基于蓝牙,Wi-Fi和802.15.4网络的无线传感器网络设立标准,以将传感器节点连接到更广泛的互联网。

IETF的目标是在不需要专有转换路径的传感器之间建立通信方法。

该协议将于2009年6月起草。

由IEEE(电气和电子工程师协会)1451委员会介绍,该委员会于20世纪90年代中期推出,在连接到网络的传感器(传感器和执行器)之间提供通用且完全透明的接口。 。

该标准系统包含不同的子系统:IEEE P1451.0定义了物理层的必要条件,通信协议和基本功能; IEEE 1451.1控制信息在网络上的获取和传输; IEEE1451.2处理有线网络接口兼容RS-233,ES-485和USB等标准; IEEE 1451.3启动多分支网络中传感器的操作; 2003年采用的IEEE P1451.4规定了与数字传感器相关的数据(如传感器的类别,型号,工作参数,位置等)必须能够从集成在传感器中的EEPROM(电可擦除只读存储器)存储器中读取形式一个称为转换器电子数据的电子表格。表(TEDS-传感器电子数据表)。IEEE P1451.4标准极大地简化了传感器的接线和故障传感器的更换。

它还消除了传感器设置和校准中的人工干预,这是耗时且容易出错的。

该传感器成为即插即用设备。

National Instruments网站上有一个有效TEDS数据库,其中包含可用于IEEE P1451网络的各种老式或无EEPROM传感器的专用信息。

IEEE 1451.5标准仍处于审核阶段,该阶段规定了将TEDS连接到无线网络(如802.11,蓝牙或ZigBee)的必要条件。

最近,提出了IEEE 1451.6标准运动,它定义了TEDS和CAN总线之间的接口。

无线数字传感器

数十亿有线传感器广泛用于电子系统,从简单的热电偶到更复杂的专用系统。

它们用于测量和监控物理参数。

许多工程师正在考虑改用无线传感器,因为它们具有一些显着优势,价格低廉且适应性强,即使在恶劣的环境中也易于安装和使用。

根据市场分析公司Cahners Instat的数据,到2010年将销售超过1600亿个无线传感器网络节点。

传感器的无线网络连接分布在特定区域的各种传感器,并结合智能电路进行信号处理和数据传输。

可能的应用包括军事,环境和道路交通监控,安全和保障,家庭和工业自动化,医疗保健系统和汽车。

在工业环境中,构建传感器网络的成本的80%用于布线,并且构建这样的网络有时是不现实的甚至是不可能的。

在汽车领域,传感器的一个重要应用是RKE-Remote无钥匙进入系统,它可以无线取代CAN总线,从而节省成本和空间,并消除昂贵和笨重的电缆。

根据Cahners Instat最近的预测,到2010年将销售超过1600亿个传感器网络节点;并且很有可能构建一个10,000到100,000个传感器节点的网络。通过这种方式,可衡量性成为一个非常关键的因素。

此外,传感器必须是现场可编程和自动设置;网络必须能够在存在一个或多个故障传感器的情况下运行。

另一个关键参数是能量消耗,因为无线传感器也可以放置在远程位置。

用于无线传感器网络的非常有前途的无线技术是ZigBee,它是根据IEEE 802.15.4标准开发的,以确保低功耗和低成本。

ZigBee联盟的赞助商包括华为,Ember,飞思卡尔,飞利浦,意法半导体,德州仪器,三星和西门子。

West Technology是一家以无线电技术市场研究为目标的公司,预计使用ZigBee技术的符合IEEE 802.15.4标准的传感器芯片组的销量将从今年的3100万增加到2012年的3.12亿。复合比率略高于100% 。

无线传感器网络中使用的其他无线技术包括赛普拉斯半导体的无线USB;和Z-Wave,Zensys开发的一项技术,有超过160家公司组成z-Wave联盟来促进这一目标。一项技术。

无线传感器:新兴用途

用于住宅应用的传感器在全球范围内拥有60亿个节点,用于基于无线传感器的监控系统,这是无线传感器应用的重要体现。

到2012年,智能住宅的无线传感器网络将拥有28亿美元的全球市场价值;相比之下,2007年其市场仅为4.7亿美元。

传感器最受欢迎的用途是照明控制,节能系统,安全模块,娱乐系统和远程医疗。

无线传感器比有线传感器更容易安装,并且消除了昂贵且笨重的电缆。这一优势在工业领域尤为重要,其中电缆占安装传感器网络成本的80%。

无线传感器在恶劣环境中具有优势,传感器可以承受振动,高温和电子噪声甚至爆炸性气体。

在如此恶劣的环境中安装有线传感器是不现实的,昂贵的,甚至是不可能的。

过去妨碍在工业领域使用无线传感器的原因是安全问题以及工厂中不同无线电网络之间可能存在的干扰问题。

无线传感器在其他领域的应用经验可以作为解决工业应用中遇到的这些问题的参考。

例如,解码技术用于保护无线传感器网络免于拒绝未授权访问。

无线传感器应用的另一个强大领域是汽车气体力学中的轮胎压力传感器。

根据2001年颁布的法律,美国要求每辆新车必须配备这种轮胎压力传感器。

法国市场分析公司YoleDéveloppement预计,到2012年,此类传感器的市场规模将达到1830亿美元,而2007年为1.68亿美元,由于价格下跌,复合增长率仅为2%。

从销售量的角度来看,德国Wicht Technologie预计,市场上此类无线传感器节点的数量将从2011年的100,000个增加到2015年的6000多个。

如果在欧洲和亚洲采用类似美国的轮胎压力传感器方法,其市场到2012年可能会超过3亿美元。

无线传感器网络的先决条件

无线传感器网络的主要组成部分是数字传感器。

无线传感器的主要先决条件是外形尺寸缩小,功耗低,有效工作范围。有效工作范围与发射的无线电信号强度和功耗成正比。

无线传感器网络必须高效,可靠且可扩展,并且还应支持大量传感器节点(10,000到100,000)。

另一个必要条件是极低的维护要求。无线传感器通常安装在偏远地区,手动干预比更换电池更加困难和昂贵。

因此,无线传感器的能耗必须非常低,以便它们可以在电池更换周期中运行数月甚至数年。

由于这些原因,已经开发了几种不需要电池的解决方案。

基于能量收集技术,他们可以提取从环境中运行所需的能量。

它们通常使用太阳能,热能或振动能量。

此外,传感器必须是现场可编程和自动设置;即使存在一个或多个故障传感器,网络也能正常运行。

信号传输速率通常不是问题,因为在大多数应用中,传感器产生的数据量不是很大,并且可以以不连续的方式发送。

摘录自:中国计量与测量网络

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