Элементная база интеллектуальных сенсоров. Часть 2

26.6. Питание портативных интеллектуальных сенсоров

В завершение обзора элементной базы интеллектуальных сенсоров коснемся еще важного вопроса питания портативных сенсоров. Работая в автономном режиме, они часто не могут быть запитаны от стационарной электросети. В таких случаях для питания сенсора используют батарейки или аккумуляторы. При их выборе, кроме цены, важнейшее значение имеет такая их характеристика, как удельная энергоёмкость – отношение запасенной электроэнергии к массе или объему. В табл. 26.1 для 5 типов наиболее распространенных аккумуляторов приведены значения их удельной энергоёмкости.

Как видно из этой таблицы, наибольшей удельной энергоемкостью характеризуются ионно-литиевые полимерные аккумуляторы. Соответственно их и рекомендуется применять в портативных автономных сенсорах, у которых критически важны массогабаритные характеристики.

Краткие итоги

Интеллектуальные сенсоры должны выдавать пользователю информацию в наиболее удобной для него форме, предоставлять ему возможности изменять режимы работы сенсора, влиять на функционирование, привлекать внимание пользователя в критических и других предусмотренных ситуациях. С этой целью в состав сенсоров вводят узлы отображения (визуализации) информации, клавиатуру управления и звуковые сигнализаторы. Чаще всего в интеллектуальных сенсорах используют индикаторы на жидких кристаллах. Они потребляют мало энергии, имеют высокое отношение полезной площади к объему, надежны в работе и относительно недороги. Их работа основана на способности молекул жидких кристаллов переориентироваться в достаточно сильном электрическом поле и в их способности поворачивать плоскость поляризации проходящего поляризованного света. Сейчас промышленно выпускаются одно- и многопозиционные сегментные и матричные ЖК индикаторы, многострочные и сегментно-матричные, монохромные и цветные графические ЖКИ разных форматов и размеров. Как правило, они выпускаются вместе с электроникой, обеспечивающей формирование изображений и их запоминание.

Для "общения" пользователя с сенсором применяют разнообразные клавиатуры. Это могут быть отдельные кнопки или клавиши, пленочные (мембранные) или силиконовые клавиатуры. Преимуществами пленочных и силиконовых клавиатур по сравнению с обычными кнопочными являются большой рабочий ресурс (свыше 20 млн. переключений), простота монтажа, небольшая цена, возможность спроектировать и воплотить уникальный собственный дизайн.

В интеллектуальных сенсорах часто применяют сенсорные экраны, в которых клавиатура и экран объединены в одно целое. Вместе с необходимым изображением на свободных местах экрана формируются изображения виртуальных кнопок управления, которые могут потребоваться в данном режиме работы. Для управления сенсором пользователь дотрагивается до экрана в соответствующих точках. Сообщение о прикосновении передается в микроконтроллер, который организует нужную реакцию на указание пользователя. При изменении режима работы сенсора виртуальные кнопки управления, ставшие не нужными, исчезают с экрана, а в других местах могут появиться другие кнопки управления в зависимости от потребности. Диалог интеллектуального сенсора с пользователем становится от этого более естественным, надежным, более понятным, дружественным.

В некоторых интеллектуальных сенсорах той памяти, которая обычно имеется в микрокомпьютере, оказывается недостаточно. Тогда используют необходимые виды дополнительной памяти: оперативной, постоянной, репрограммируемой или память большого объёма с последовательным доступом. Набор промышленных микросхем памяти, пригодных для применения в интеллектуальных сенсорах, достаточно широк.

Для предоставления пользователям возможности непосредственного соединения их интеллектуального сенсора с внешним компьютером или с сетью связи применяют различные интерфейсы. Наиболее часто применяется последовательный интерфейс RS-232. Его поддерживают почти все микроконтроллеры и микроконверторы, в которые встроен для этого т.н. "последовательный порт". Все более популярным становится интерфейс USB. Нынешние компьютеры допускают подключение этого интерфейса даже в процессе работы. При необходимости в интеллектуальных сенсорах может быть использован также беспроводный интерфейс. Наиболее подходят для этого "инфракрасный" интерфейс IrDA, рассчитанный на "ближний" ИК диапазон длин волн, и интерфейс сверхвысокочастотной радиосвязи Bluetooth.