浅谈TEDS智能传感器

本文转自http://bbs.elecfans.com/jishu_1717251_1_1.html

1，智能型TEDS传感器简介

智能型TEDS传感器是一种带传感器电子数据表窗口的新型电子传感器，它是一种即插即用的电子传感器。

智能型TEDS传感器是由电子传感器和传感器电子数据表窗口（Transducer ElectronicData Sheet）二部分组成。

它有数模混合接口，分别输出模拟信号和TEDS数字信号。

TEDS数字信号包含传感器制造商信息、产品型号和产品编号、传感器的测量范围、传感器在出厂时的校正信息，也可存储用户的信息，它内部的存储器可以存储更多的信息。

智能型TEDS传感器具备嵌入式TEDS EEPROM。

智能TEDS传感器采用即插即用的自动化传感器测量的新标准：【IEEE 1451.4】。减少了设定传感器所需要的时间；这个标准使传感器成为随插即用的设备，类似USB鼠标在计算机上的随时可即插即用功能。

IEEE 1451.4定义使模拟信号接口为传感器加入自我描述行为。这种混合模式接口将传统的模拟传感器信号与低价位序列数字连结结合，以存取嵌入传感器中的一份传感器电子数据表信息。

为了传感器即插即用（Sensors Plug & Play）的优点延伸到传统的模拟传感器，Virtual TEDS以电子档案格式提供同样的传感器电子数据表窗口。透过TEDS，传感器可以向它所连接的数据撷取系统表明及描述自己的身份。

2，IEEE 1451.4标准

IEEE 1451.4标准（智能型传感器混合模式接口）的两项组件为标准化数据窗口以及混合模式接口。

（1）IEEE 1451.4由传感器厂商、仪器及软件供货商和使用者联合开发，定义了兼具模拟和数字接口的混合模式传感器的概念。

模拟电子接口以传统的方式提供反应物理现象的信号（例如温度、压力及重力）。
数字接口，利用传感器内部的内嵌内存装置可与后端设备通讯。

在过去，当设定组态时，必须手动输入重要的传感器参数，例如：测量范围、传感器灵敏度以及比例参数，软件才能正确地转换及解读传感器数据。现在，具备智能型TEDS传感器的系统可以自动完成这个组态步骤，同时也提高系统的整体整合性和稳定度。虽然其它的智能型传感器系统亦提供随插即用的功能，但是IEEE 1451.4的独特性是因为它保留传感器的模拟输出。因此，智能型TEDS传感器与内含传统模拟接口的旧系统兼容。既做到了简易性，也仍拥有旧式传感器实用的优点。

（2）IEEE 1451.4对于TEDS结构的定义非常简洁，但是有足够的弹性和延伸性，可以处理多种传感器类型和需求。TEDS信息区分为多个重要区段。

TEDS的第一个部份是Basic TEDS，其中含必需的传感器辨识信息，包括传感器的制造厂商、型号，以及序号。
BasicTEDS之后可能是一份IEEE标准TEDS，其中包括该传感器的特定“数据窗体”信息，通常是正确设定电子接口及转换量测数据为工程单元时所必须的数据。一般来说，TEDS参数包括量测范围、电子输出范围、灵敏度、电力需求，以及校正数据。标准TEDS区段描述使用该传感器进行量测所需的一切数据。

（3）IEEE标准为不同类型的传感器指定标准TEDS格式，将之定义为样版。

样版提供方法：让量测系统将储存在智能型TEDS传感器的EEPROM（或虚拟TEDS档案）中的二进制数据转换为有意义的传感器规格。

这一群IEEE标准样版包括IEPE（持续电流供应动力）加速度计及麦克风、IEPE压力传感器、惠斯顿电桥传感器、张力计、负载及力度变换器、热电偶、RTD、电热调节器、LVDT/RVDT、张力传感器，以及具备电压或电流输出信号处理的任何类型传感器。这项标准也允许厂商定义自己的子样版，可以代替标准样版或配合使用，以容许专属的参数及条件。

（4）TEDS的最后一部分可以让使用者将自订数据及信息储存在传感器中。这是一项非常有用的功能，可以将传感器编码ID、额外的维护信息，或是其它的自定信息储存在传感器中。

3，IEEE 1451.4混合模式接口

依照IEEE 1451.4定义的智能型TEDS传感器包括一个混合模式接口，同时包括一个模拟信号（供量测信号使用）及序列数字信道（供存取数字TEDS信息之用）。在这项标准中，定义了两种类型的混合模式接口：Class 1及Class 2接口。

Class 1接口主要用于持续电流供电的压电传感器（如加速度计、麦克风等)，并且定义了一个流程，可以顺序地在一对传感器线路的模拟模式和数字TEDS模式之间切换。持续电流供电传感器（如电子压电传感器）整合了内部信号调节，由信号线路上的量测系统提供稳定的电流作为动力。Class 1 传感器透过一个由电流来源方向控制的开关来加入TEDS的功能，以利用这种实质上的标准的优势。只要改变电流的方向，仪器系统即可进入传感器数字TEDS模式。

大部份的传感器类型使用Class 2接口的型态，它需要额外的线路供数字TEDS通讯使用。传感器的模拟输入／输出没有经过修改，双线路TEDS接口则平行加入模拟接口中。透过这种方法，你可以将TEDS运用在任何类型的放大或未放大传感器上，包括热电偶、RTD、电热调节器、桥接传感器、电解化学电瓶，以及4-20 mA电流回路传感器。事实上，利用Class 2的“加入”法，很容易使用各种现有的传感器设计。

混合模式接口的数字部份（Class1 或Class 2 ）是以Maxim/Dallas Semiconductor的单线路协定为基础。这是一种非常简单、低价位、主从式序列通讯协议，需要一个主设备（例如量测系统）供应电力，并根据预先定义的时间顺序来启动与每个节点的互动，使用一条线路及返回。商业市场上的单线路EEPROM提供低价位、双线路产品，可以为传感器加上TEDS功能。

4，虚拟TEDS

National Instruments和全球的传感器厂商已经正视TEDS概念的绝对优势，它为传感器提供一个标准化的描述语言。TEDS数据结构可以描述任何模拟传感器，无论TEDS是否实际位于传感器内嵌的EEPROM上。

虚拟TEDS（Virtual TEDS）档案储存在近端计算机或可由网站存取的数据库，而不存放在EEPROM中。这样做可以让现有大量旧式模拟传感器运用T EDS的好处，而不需使用内嵌EEPROM来加以翻修。虚拟TEDS也适用于受传感器操作环境限制而不能在传感器中使用任何电子仪器（例如EEPROM）的应用情况。

结论

IEEE 1451.4定义一种相当容易而直觉的机制，可以为传统的模拟传感器增加智能型随插即用的功能。

Sensors Plug & Play硬件、软件及传感器在使用简易性、准确性及稳定性方面提供实质的改善，无论是只有几部传感器的系统，或是多达数千部传感器的系统，皆可受其利。

透过标准的认可，包括National Instrument s在内的许多厂商都开始为虚拟及智能型TEDS传感器制造Sensors Plug &Play的产品。