Le teacht na ré Chliste, tá béim níos mó ar thaighde agus ar chur i bhfeidhm braiteoirí cliste éagsúla. Tá cumais shaibhir próiseála faisnéise ag braiteoirí cliste freisin ar bhonn braiteoirí traidisiúnta agus is féidir leo feidhmeanna níos cuimsithí a sholáthar.
Tugann an páipéar seo isteach an stádas taighde reatha ar bhraiteoirí teochta, brú, inertial, bithcheimiceach agus RFID a úsáidtear go coitianta agus a bpríomhróil in uasghrádú tionsclaíoch agus in iarratais nuálacha ar nós Internet of Things (IoT), réaltacht fhíorúil (VR), róbataic, cúram sláinte, srl.
Tagraíonn Braiteoir Cliste (Braiteoir Cliste) don bhraiteoir le braite faisnéise, próiseáil faisnéise, cuimhne faisnéise, smaointeoireacht loighciúil agus feidhmeanna breithiúnais.
I gcomparáid leis na braiteoirí traidisiúnta nach soláthraíonn ach comharthaí voltais aschur a bhaineann leis an gcainníocht fhisiciúil atá le tomhas, déanann braiteoirí cliste úsáid iomlán as teicneolaíocht chomhtháthaithe agus teicneolaíocht micreaphróiseálaí, dearcadh socraithe, próiseáil faisnéise, cumarsáid i gceann amháin, agus is féidir leo leibhéal áirithe eolais a sholáthar ar an bhfaisnéis a scaiptear i bhfoirm dhigiteach.
Ós rud é gur mhol NASA (NASA) coincheap na mbraiteoirí cliste sna 1980í, tar éis fiche nó tríocha bliain d'fhorbairt, tá braiteoirí cliste tar éis teacht chun cinn mar threo forbartha mór de theicneolaíocht braiteora, ag léiriú cumais taighde tionsclaíocha agus teicneolaíochta na tíre.
Driven by the current smart era, the importance of sensors has become more prominent, not only in the "Made in China 2025", "Germany 2020 High-Tech Strategy" and the European Union, the United States, South Korea, Singapore, etc. to promote the smart city and other strategies to play an important supporting role, but also in the Internet of Things (IoT), Virtual Reality (VR), robotics, smart homes, self-driving cars and Tá ról lárnach ag forbairt thionsclaíoch eile.
Cuireann córais ardfheidhmíochta, ilfheidhmeacha ilfheidhmeacha casta, tomhais agus rialaithe córais agus forbairt agus forbairt Idirlíon na Rudaí bunaithe ar theicneolaíocht aitheantais minicíochta raidió, aibhsíonn níos mó agus níos mó an tábhacht a bhaineann le braiteoirí cliste le dearcadh, cumas cognaíoch agus a fhorbairt bhríomhar agus thapa ar an bpráinn.
Le forbairt na teicneolaíochta MEMS atá comhoiriúnach le CMOS, tá tacaíocht láidir teicniúil faighte ag forbairt braiteoirí cliste, tá deis forbartha stairiúil an-tábhachtach ag tionscal braiteora cliste.
Tugann an páipéar seo achoimre ar stádas forbartha na gcineálacha éagsúla teicneolaíochtaí agus feidhmchláir bhraiteora chliste, agus déanann sé dearcadh ar an treocht forbartha amach anseo.
1 braiteoir cliste saibhir agus éagsúil go
D'fhonn riachtanais na n -iarratas cliste éagsúla a chomhlíonadh, tá na catagóirí braiteora an -éagsúil, mar shampla: braiteoirí comhshaoil, braiteoirí inertial, braiteoirí aschur, braiteoirí maighnéadacha, biosensors, braiteoirí infridhearg, braiteoirí creathaidh, braiteoirí brú, braiteoirí ultrasonacha agus mar sin de.
Ina measc, úsáidtear na braiteoirí seo a leanas níos coitianta.
Braiteoirí comhshaoil, braiteoirí gáis den chuid is mó, braiteoirí brú barometric, braiteoirí teochta, braiteoirí taise agus mar sin de.Is féidir braiteoirí gáis a chur i bhfeidhm maidir le haer -purifiers, monatóirí DUI, brathadóirí formaildéad agus gáis thocsaineacha eile i bhfeistis tí, chomh maith le feistí braite do gháis sceite thionsclaíoch. De réir mar a thugann daoine aird ar shaincheisteanna comhshaoil, tá an tábhacht a bhaineann le braiteoirí comhshaoil ag éirí níos suntasaí, agus tá go leor spáis ann le haghaidh forbartha amach anseo.
Braiteoirí inertial, a úsáidtear go príomha i dtáirgí inchaite, mar shampla bráisléid chliste, uaireadóirí cliste, clogaid VR agus mar sin de.Úsáidtear an braiteoir inertial chun rianú agus sainaithint gluaiseachta a bhrath, ag cur in iúl don duine féin an méid aclaíochta, calraí a chaitear agus an éifeacht a bhíonn ag cleachtadh an lá sin.
Braiteoirí maighnéadacha, a úsáidtear go príomha i bhfearais tí, mar shampla déantóirí caife, téitheoirí uisce, aeroiriúnaithe, srl. Ina theannta sin, baintear úsáid as braiteoirí maighnéadacha i maighnéid dorais agus i maighnéid fuinneoige, etc. Tá braiteoirí maighnéadacha ag teastáil ó fhaisnéis agus cruinneas na róbait freisin chun tacaíocht a fháil.
Braiteoirí aschur, a úsáidtear go príomha i bhfeistí leighis cliste,Is féidir é a úsáid mar ionchuir le haghaidh comharthaí mar bhuille croí agus leictreacróim, agus aschur na sonraí sláinte a shamhlú, ionas gur féidir le húsáideoirí a gcuid sonraí sláinte agus aclaíochta a thuiscint.
Is minic a úsáidtear braiteoirí infridhearg i gceamaraí infridhearg, i róbait scuabtha agus i dteach cliste eile.
2 Dul chun cinn taighde teicniúil ar bhraiteoirí cliste
Ba chóir go mbeadh na feidhmeanna seo a leanas ag braiteoir fíor -chliste:
1) feidhmeanna féin-chalabraithe, féinchalabraithe agus cúitimh uathoibríoch;
2) bailiú sonraí uathoibríocha, breithiúnas loighciúil agus feidhmeanna próiseála sonraí;
3) feidhmeanna féin-choigeartaithe agus féin-oiriúnaithe;
(4) méid áirithe feidhmeanna stórála, aitheantais agus próiseála faisnéise;
5) cumarsáid dhá bhealach, feidhm chaighdeánach aschuir dhigiteach nó aschuir siombail;
(6) Breithiúnas Algartamach, Feidhmeanna Cinnteoireachta agus Próiseála.
Seo a leanas sampla de bhraiteoirí teochta, brú, inertial, bithcheimiceach agus RFID a úsáidtear go coitianta chun dul chun cinn taighde na teicneolaíochta braite cliste a thabhairt isteach.
2.1 Braiteoirí Teochta Cliste
Tá forbairt braiteoirí teochta imithe tríd an méid seo a leanasTrí chéim: braiteoirí teochta scoite traidisiúnta, braiteoirí teochta comhtháite aschur agus braiteoirí teochta cliste ina iomláine.
Sa 21ú haois, tá braiteoirí teochta cliste ag bogadh i dtreo beachtais ard, ilfheidhmeach, caighdeánú bus, iontaofacht agus sábháilteacht ard, forbairt braiteoirí fíorúla agus braiteoirí líonra, forbairt an chórais tomhais teochta monolithic agus treoracha eile d'fhorbairt thapa.
Tá braiteoir teochta, tiontaire A/D, próiseálaí comhartha, ciorcaid chuimhne agus comhéadain sa bhraiteoir teochta cliste reatha, tá ilphléacs, rialtóir lárnach, stóráil rochtana randamach agus cuimhne léitheoireachta amháin ag roinnt táirgí.
Tá braiteoirí teochta cliste tréithrithe ag an gcumas sonraí teochta a aschur agus an méid rialaithe teochta gaolmhar, atá in oiriúint do éagsúlacht micrea-rialaitheoirí, agus tá sé bunaithe ar chrua-earraí trí na bogearraí chun an fheidhm tástála a bhaint amach, braitheann an méid faisnéise ar leibhéal na forbartha bogearraí.
(1) Cruinneas agus réiteach an tomhais a fheabhsú
Cuireadh tús leis na braiteoirí teochta cliste is luaithe i lár -1990 s.
Faoi láthair, sheol tíortha iasachta braiteoirí teochta ardchruinnithe, ardtaifigh ardtaifigh, ag baint úsáide as tiontaire 9 ~ 12- A/D, is féidir leis an rún 0. 5 ~ 0 a bhaint amach. De réir DS nua-fhorbartha na Stát Aontaithe Dallas Semiconductor Corporation {1624- Braiteoir teochta ardtaifigh ardtaifigh a fhéadann aschur {{1 {}}}} sonraí dénártha giotán, réiteach chomh hard le 0. 03 céim, cruinneas tomhais teochta ± 0.2 céim.
D'fhonn an ráta comhshó den bhraiteoir teochta cliste il-chainéil a fheabhsú, tá sliseanna ann freisin ag baint úsáide as tiontaire A/D i ndiaidh a chéile. AD7817 Cineál 5- Braiteoir teochta cliste an chainéil, mar shampla, is é an braiteoir áitiúil é, gach am comhshó braiteora cianda de 27 ms, 9 ms, faoi seach.
In terms of high-precision temperature measurement, some scholars have designed a high-performance digital temperature sensor, which consists of a quartz tuning fork resonator, a digital interface circuit and a sensor reset control algorithm based on the field-programmable gate array, and the sensitivity of the sensor can reach the number of 10 -6 degree , that is, the temperature measurement resolution of {0.
(2) Feidhmeanna tástála feabhsaithe
Feabhsaítear an fheidhm tástála braiteora teochta nua i gcónaí. Tá éagsúlacht modhanna oibriúcháin ag braiteoirí teochta cliste le roghnú as, lena n-áirítear mód tiontaithe aonair, modh comhshó leanúnach, mód fuireachais, agus chuir cuid acu modh leathnaithe teorann ísealteochta leis freisin.
I gcás roinnt braiteoirí teochta cliste, is féidir an t -óstach (micreaphróiseálaí seachtrach nó microcontroller) a shocrú freisin trí na cláir chomhfhreagracha dá ráta comhshó A/D, réiteach agus am comhshó uasta.
Ina theannta sin, tá braiteoirí teochta cliste ag forbairt ó threo aon chainéil go treo il-chainéil, a chruthaíonn coinníollacha maithe chun córas tomhais agus rialaithe teochta ilchainéil a fhorbairt.
(3) Caighdeánú agus caighdeánú na teicneolaíochta bus
Faoi láthair, tá an teicneolaíocht bhus bhraiteora theochta cliste caighdeánaithe agus normalaithe freisin, is bus aon-sreinge (-wire) den chuid is mó iad an bus a úsáidtear, I 2 C Bus, Bus SMBUS agus Bus SPI.
(4) Iontaofacht agus Dearadh Sábháilteachta
D'fhonn gníomh bréagach a sheachaint nuair a chuirtear cur isteach torainn ar an gcóras rialaithe teochta, in inmheánach roinnt braiteoirí teochta cliste, cuirtear cuntar scuaine locht ríomhchláraithe ar bun, tiomnaithe chun líon na n -uaireanta a cheadaítear an luach teochta tomhaiste a shocrú chun na teorainneacha uachtaracha agus íochtaracha a shárú. Ní féidir an calafort idirbhriste a spreagadh ach amháin nuair a shroicheann líon na n -uaireanta an teocht tomhaiste an uasteorainn nó titeann sé faoi bhun na teorann íochtair an líon socraithe amanna, a sheachnaíonn tionchar cur isteach torainn ó am go chéile ar an gcóras rialaithe teochta.
D'fhonn damáiste don tslis a chosc mar gheall ar urscaoileadh leictreastatach an duine, tá roinnt braiteoirí teochta cliste tar éis an ciorcad cosanta leictreastatach a mhéadú freisin, go ginearálta is féidir leo 1 ~ 4 kV de voltas scaoilte leictreastatach a sheasamh.
Mar shampla, is féidir leis an gcomhéadan sraitheach braiteora TCN75, aschuir chomharthaíochta agus comparáide comharthaíochta agus ionchuir seoltaí, 1 kV de voltas scaoilte leictreastatach a sheasamh. LM83 Is féidir le braiteoir teochta cliste 4 kV de voltas urscaoilte leictreastatach a sheasamh.
2.2 Braiteoirí Brú Cliste
Is meascán de mhicreaphróiseálaithe agus de bhraiteoirí brú iad braiteoirí brú cliste, mar sin is féidir a gcuid cosán forfheidhmithe a roinnt ina: braiteoirí brú cliste neamh-chomhtháite, braiteoirí brú comhtháite agus braiteoirí brú hibrideacha hibrideacha.
Is córais bhraiteora bhrú chliste iad braiteoirí brú cliste neamh-chomhtháite a chomhcheanglaíonn braiteoirí brú traidisiúnta, ciorcaid aeroiriúnaithe comhartha, agus micreaphróiseálaithe le comhéadain bus digiteach isteach i gcóras amháin.
Is gnáthchóras braiteora brú é an braiteoir brú neamh-chomhtháite seo i ndáiríre le nasc micreaphróiseálaí breise. Dá bhrí sin, tá sé ar cheann de na bealaí agus na modhanna is tapúla chun córas braiteora brú cliste a bhaint amach.
Is éard atá sa bhraiteoir brú comhtháite comhtháite ná comhtháthú monolithic ar eilimintí íogaire brú le próiseáil comhartha, calabrú, cúiteamh, microcontroller, srl. Glacann sé go príomha le teicneolaíocht próisis chiorcaid microelectromechical (MEMS), agus déanann sé silicon a úsáid mar bhunábhar chun na heilimintí íogaire a chomhtháthú chun na heilimintí íogaire a chomhtháthú.
Le forbairt thapa na teicneolaíochta micrileictreonaic agus cur i bhfeidhm micrea-nanaitheicneolaíochta, tá saintréithe miniaturization, comhtháthú struchtúrach, cruinneas ard, ilfheidhm, eagar, digitiú iomlán, éasca le húsáid, éasca le feidhmiú agus mar sin de.
Tá braiteoir brú cliste hibrideach de réir riachtanais agus féidearthachtaí an chórais de naisc chomhtháite éagsúla, amhail aonaid íogaire, ciorcaid riochtú comhartha, aonaid micreaphróiseálaí, comhéadain bus digiteach, i gcomhcheangail éagsúla atá comhtháite i 2 ~ 3 sliseanna, agus pacáistithe i mblaosc.
Is bealach cliste é comhtháthú hibrideach chun faisnéis a bhaint amach atá oiriúnach don fhorbairt teicneolaíochta reatha. Sa chóras braiteora brú cliste, is féidir leis an micreaphróiseálaí rialú bogearraí an bhraiteora a bhaint amach de réir an chláir a thugtar, ag athrú an bhraiteora ó fheidhm amháin go dtí ilfheidhm. De ghnáth bíonn na bunfheidhmeanna seo a leanas ag braiteoirí brú cliste.
(1) Feidhmeanna Próiseála Sonraí.Ní hamháin go ndéanann braiteoirí brú cliste na paraiméadair tomhaiste a thomhas, ach freisin de réir na bparaiméadar tomhaiste aitheanta, is féidir iad a nialais go huathoibríoch, a chothromú go huathoibríoch, a chúiteamh go huathoibríoch agus mar sin de.
(2) Feidhm dhiagnóiseach uathoibríoch.Is é seo an phríomhfheidhm atá ag braiteoirí brú cliste, braiteoirí brú cliste trína bhogearraí diagnóise locht agus bogearraí féin-thástála, braiteoirí uathoibríocha agus stádas córais le haghaidh braite rialta agus neamhrialta, tástáil, braite tráthúil ar lochtanna, chun cabhrú le diagnóis chúis an teip, an suíomh, agus leideanna oibríochtúla a thabhairt.
(3) feidhm chumraíochta bogearraí.Braiteoirí brú cliste mar gheall ar úsáid a bhaint as micreaphróiseálaithe, mar sin ní hamháin go bhfuil na comhpháirteanna crua -earraí riachtanacha, amhail braite, aimpliú, A / D, D / A, comhéadain chumarsáide, etc., ach freisin acmhainní bogearraí chun sonraí a rialú agus a phróiseáil. Sa bhraiteoir brú cliste, tá crua-earraí agus bogearraí il-mhodúil curtha ar bun ionas gur féidir leis an úsáideoir orduithe a sheoladh tríd an micreaphróiseálaí chun feidhmeanna éagsúla a bhaint amach, a mhéadaíonn solúbthacht agus iontaofacht an bhraiteora.
2.3 Braiteoirí inertial Chliste
I measc na mbraiteoirí inertial, an cineál braiteoirí MEMS is mó a úsáidtear, tá méadair luasghéaraithe, gyroscopes, agus braiteoirí treoshuímh.
Is féidir le modúil tomhais inertial an lae inniu (IMUS) comhtháthú a dhéanamh ar luasmhéadar trí -mhéadair trí -ocsaídeach, agus maighnéadaiméadar triaxial i méid 10 mm x 10 mm x 4 mm ar chostas níos lú ná dollar. Is féidir an modúl tomhais inertial seo a chur i bhfeidhm ar fhóin chliste agus ar fheistí inchothaithe chun feidhmeanna spóirt agus sláinte a bhaint amach, lena n -áirítear monatóireacht gait, comhaireamh céim, braite titim, monatóireacht codlata, loingseoireacht faoi dhíon, etc., chomh maith le feidhmeanna siamsaíochta amhail aitheantas gothaí agus braite treo.