智能传感器在电液伺服同步控制中的应用（2）
原作 王其磊，杨逢瑜，杨倩，关红艳
编辑 黄志坚
2 智能传感器的设计
2.1智能传感器的基本结构及特点
从结构上来讲，智能传感器主要由经典传感器和微处理器单元两个中心部分构成。图2给出了一个智能传感器系统构成框图。其中有信号预处理和模拟信号数字化输入接口;包含MP、ROM、RAM、PROM信息处理及校正软件的微处理器，它就好像人的大脑可以是单片机、单板机，也可以是微型计算机系统；含有D/A转换及驱动电路的输出接口。
2.1.1数据输出接口电路
智能传感器输出的数字信号，具有远程通信能力。传感器挂在数据总线上，通过总线进行数据传输。采用工业标准电压0~5 V，电流4~20 mA。为了解决分布式控制与检测问题，采用新型现场总线控制技术，并通过智能传感器通讯协议HART使它与现有的(4~20 mA)模拟系统兼容，从而实现协议模拟信号和数字信号同时通信。采用通用传感器接口芯片USIC以及信号调节电路SCA2095。
2.1.2微处理器
微处理器是智能传感器的心脏，能控制测量过程并进行数据处理。它的设计和选用要考虑传感器的测量速度、精度、分辨率以及数据处理能力。微处理器既要考虑产品质量和可靠性，又要考虑降低成本，简化结构，满足芯片尺寸要求以及应用的广泛性。本实验中选用单片机8031进行处理工作。
2.1.3智能传感器的功能特点
智能传感器的自补偿和计算功能为传感器的位置与非线性补偿开辟了新道路。即使传感器的加工不太精密，只要能保证其重复性好，通过传感器的计算功能也能获得较精确的测量结果。并且智能传感器的自检、自诊断和自校正等功能也为传感器的高精度高适应性奠定了基础。
2. 2智能传感器的工作原理
智能传感器原理如图3所示，图中包括检测和变送两部分。被测的位置通过隔离的膜片作用在扩散电阻上，引起阻值的变化。扩散电阻接在惠斯通电桥中，电桥的输出代表被测位置情况。在硅片上制成一个辅助传感器用于检测干扰带来的影响。在同一个芯片上检测出位置、干扰，两个信号经多路开关分时地接送到A/D转换器中进行模数转换，变成数字信号送到变送部分，由微处理器负责处理这些数字。存储在ROM中的主程序控制传感器工作的全过程，PROM负责进行干扰引起的误差补偿，RAM中存储设定的数据，EEPROM作为ROM的后备存储器。现场通信器发出的通信脉冲叠加在传输器输出的电流信号上。I/O一方面将来自现场通信器的脉冲从信号中分离出来，送到CPU中，另一方面将设定的传感器数据、自诊断结果、测量结果送到现场通信器中显示。