Перспективы развития интеллектуальных датчиков

Наблюдаемые в настоящее время тенденции развития интеллектуальных датчиков можно подразделить на ряд направлений, по каждому из которых в ведущих приборостроительных фирмах ведутся работы и появляются промышленные разработки, имеющие успешные внедрения.

Новые методы измерения.

В последние годы намечается определенная перспективная тенденция разработки таких методов измерения, которые требуют существенной вычислительной обработки, реализуемой вмикропроцессорном преобразователе датчика. Основанные на этих методах сенсоры имеют следующие важные для Заказчиков свойства:

-расположение сенсора вне измеряемой среды, что существенно сказывается на расширении сферы его применения, на увеличении стабильности показаний, на облегчении установки и обслуживания, ведет к отсутствию экономических потерь при его эксплуатации;

-исключение в сенсоре любых движущихся частей (в том числе, электромеханических блоков), - что повышает надежность его работы и упрощает его обслуживание;

-отсутствие особых требований сенсора к конструкции объекта измерения и к характеру измеряемого потока в районе измерения, что расширяет возможности использования датчиков в разных местах объектов и удешевляет их установку.

Беспроводные датчики.

Экономическая и техническая перспективность использования для широко круга промышленных объектов беспроводных датчиков бесспорна. Это касается и движущихся объектов автоматизации, и объектов, имеющих значительную распределенность в пространстве. Практически, в беспроводных интеллектуальных датчиках ко всем имеющимся у них функциям добавляют функцию телемеханической радиосвязи с другими средствами автоматики (обычно, с контроллерами, также оснащенными блоками радиосвязи).

Принципиально, широкое развитие беспроводных датчиков сегодня еще сдерживается достаточно высокой стоимостью существующих систем радиосвязи. Предпосылками развития указанных типов датчиков служат с одной стороны наблюдающееся снижение стоимости радиотехнических устройств и повышение их качества, а с другой стороны возникающая экономия затрат на проводную связь.

При использовании беспроводной связи разработчиками просматриваются следующие стратегии разделения радиоканалов:

-множественный доступ во временной области (TDMA). Каждый датчик получает свой временной интервал, в течение которого он может передавать информацию;

-множественный доступ в частотной области (FDMA). Каждый датчик передает информацию на отведенной ему частоте;

-множественный доступ с кодовым разделением (CDMA). Каждый датчик имеет свой код, причем коды не коррелированы, что позволяет подавлять любые сигналы - возмущения, которые при этом воспринимаются приемником как белый шум.

Рядом фирм намечается выпуск беспроводных датчиков и других устройств автоматики, которые будут поддерживать беспроводную технологию Bluetooth (высокопроизводительную коротковолновую радиосвязь).

Встраиваемые в оборудование миниатюрные датчики.

Очень перспективным направлением является разработка миниатюрных датчиков. Широкое распространение таких датчиков в будущем коренным образом изменит структуру нижнего уровня систем автоматизации. Оно позволит выпускать промышленное оборудование с встроенными в него датчиками, благодаря чему сами средства автоматизации станут не внешними дополнениями технологического процесса, а его неотъемлемыми частями.

Фирмами делаются пилотные разработки датчиков объемом в несколько мм^Здля измерения температуры, давления, влажности, других параметров среды. В этот объем входит как сам сенсор, так и необходимый вычислительный ресурс для преобразования измеряемого сигнала в цифровую форму, его обработки и передачи в полевую сеть. Создание миниатюрных датчиков возможно на базе ряда современных и частично новых методов измерения и параллельно ведет к увеличению точности и качества работы приборов.

Многосенсорные датчики.

Нет принципиальных трудностей в подключению к одному преобразователю нескольких сенсоров, измеряющих разные величины (в ряде датчиков это уже реализуется). В тоже время некоторые методы измерения позволяют одному сенсору определять несколько измеряемых величин (так кориолисовые расходомеры одним сенсором определяют массовый расход и плотность потока). Датчик, выдающий информацию о текущих значениях ряда измеряемых величин, во многих промышленных применениях будет и экономически и технически существенно более эффективен, чем использующаяся для этих же целей группа датчиков отдельных измеряемых величин. Существующая ниша применения таких мульти измерителей достаточно обширна и работы по их созданию, ведущиеся в ряде приборостроительных фирм, имеют хорошие практические перспективы.

Высокоинтеллектуальные датчики.

Уровень «интеллектуальности» датчиков со временем все более повышается, датчики становятся все более многофункциональными средствами автоматизации, для которых сам термин «датчик» становится все более неполным и условным. Перспективные разработки включают в себя:

-адаптивные датчики;

-датчики, прогнозирующие значения измеряемых величин;

-датчики, имеющие собственные хранилища измеряемой информации и производящие достаточно сложную и объемную обработку данных измерения;

-датчики с полной самодиагностикой. В частности, сообщающие не только о уже возникших сбоях и неисправностях, но и выдающие прогноз по их возможной некорректной работе и дающие рекомендации по их техобслуживанию;

-датчики, выполняющие все больший объем задач по расчету необходимых показателей контролируемого процесса, по обнаружению в нем заданных событий, по выполнению различных законов регулирования и логического управления.