স্মার্ট সেন্সর এবং তাদের ব্যবহার

GOST R 8.673-2009 GSI অনুসারে "বুদ্ধিমান সেন্সর এবং বুদ্ধিমান পরিমাপ সিস্টেম। মৌলিক শর্তাবলী এবং সংজ্ঞা”, বুদ্ধিমান সেন্সর হল অভিযোজিত সেন্সর যা কাজের অ্যালগরিদম এবং পরামিতিগুলি বাহ্যিক সংকেত থেকে পরিবর্তিত হয় এবং যেখানে মেট্রোলজিক্যাল স্ব-নিয়ন্ত্রণের কাজটিও বাস্তবায়িত হয়।

স্মার্ট সেন্সরগুলির একটি স্বতন্ত্র বৈশিষ্ট্য হল একক ব্যর্থতার পরে স্ব-নিরাময় এবং স্ব-শিক্ষার ক্ষমতা। ইংরেজি ভাষার সাহিত্যে, এই ধরণের সেন্সরগুলিকে "স্মার্ট সেন্সর" বলা হয়। শব্দটি 1980-এর দশকের মাঝামাঝি সময়ে আটকে যায়।

আজ, একটি স্মার্ট সেন্সর হল এমবেডেড ইলেকট্রনিক্স সহ একটি সেন্সর, যার মধ্যে রয়েছে: ADC, মাইক্রোপ্রসেসর, ডিজিটাল সিগন্যাল প্রসেসর, সিস্টেম-অন-চিপ ইত্যাদি, এবং নেটওয়ার্ক যোগাযোগ প্রোটোকলের জন্য সমর্থন সহ একটি ডিজিটাল ইন্টারফেস। এইভাবে, স্মার্ট সেন্সরটি একটি বেতার বা তারযুক্ত সেন্সর নেটওয়ার্কে অন্তর্ভুক্ত করা যেতে পারে, অন্যান্য ডিভাইসের সাথে নেটওয়ার্কে স্ব-পরিচয় ফাংশনের জন্য ধন্যবাদ।

একটি স্মার্ট সেন্সরের নেটওয়ার্ক ইন্টারফেস আপনাকে কেবল এটিকে নেটওয়ার্কের সাথে সংযোগ করতে দেয় না, তবে এটি কনফিগার করতে, কনফিগার করতে, একটি অপারেটিং মোড নির্বাচন করতে এবং সেন্সর নির্ণয় করতে দেয়। দূরবর্তীভাবে এই ক্রিয়াকলাপগুলি সম্পাদন করার ক্ষমতা স্মার্ট সেন্সরগুলির একটি সুবিধা, এগুলি পরিচালনা এবং বজায় রাখা সহজ।

চিত্রটি একটি ব্লক ডায়াগ্রাম দেখায় যা একটি স্মার্ট সেন্সরের মৌলিক ব্লকগুলি দেখায়, সেন্সরের জন্য ন্যূনতম প্রয়োজনীয় হিসাবে বিবেচনা করা হয়৷ আগত অ্যানালগ সংকেত (এক বা একাধিক) প্রশস্ত করা হয়, তারপর আরও প্রক্রিয়াকরণের জন্য একটি ডিজিটাল সংকেতে রূপান্তরিত হয়।

ROM-এ ক্রমাঙ্কন ডেটা রয়েছে, মাইক্রোপ্রসেসর ক্রমাঙ্কন ডেটার সাথে প্রাপ্ত ডেটার সাথে সম্পর্কযুক্ত করে, এটি সংশোধন করে এবং পরিমাপের প্রয়োজনীয় ইউনিটে রূপান্তর করে - এইভাবে বিভিন্ন কারণের (শূন্য প্রবাহ, তাপমাত্রার প্রভাব ইত্যাদি) প্রভাবের সাথে সম্পর্কিত ত্রুটিটি হল ক্ষতিপূরণ দেওয়া হয় এবং শর্তটি প্রাথমিক ট্রান্সডুসারের সাথে একযোগে মূল্যায়ন করা হয়, যা ফলাফলের নির্ভরযোগ্যতাকে প্রভাবিত করতে পারে।

প্রক্রিয়াকরণের ফলে প্রাপ্ত তথ্য ব্যবহারকারীর প্রোটোকল ব্যবহার করে একটি ডিজিটাল যোগাযোগ ইন্টারফেসের মাধ্যমে প্রেরণ করা হয়। ব্যবহারকারী পরিমাপের সীমা এবং সেন্সরের অন্যান্য পরামিতি সেট করতে পারে, সেইসাথে সেন্সরের বর্তমান অবস্থা এবং পরিমাপের ফলাফল সম্পর্কে তথ্য পেতে পারে।

আধুনিক ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট (একটি চিপে সিস্টেম) একটি মাইক্রোপ্রসেসর ছাড়াও মেমরি এবং পেরিফেরিয়াল যেমন প্রিসিশন ডিজিটাল-টু-অ্যানালগ এবং অ্যানালগ-টু-ডিজিটাল রূপান্তরকারী, টাইমার, ইথারনেট, ইউএসবি এবং সিরিয়াল কন্ট্রোলার অন্তর্ভুক্ত করে। এই ধরনের ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটের উদাহরণগুলির মধ্যে রয়েছে অ্যানালগ ডিভাইস থেকে ADuC8xx, Atmel থেকে AT91RM9200, টেক্সাস ইন্সট্রুমেন্টস থেকে MSC12xx।

বুদ্ধিমান সেন্সরগুলির বিতরণ করা নেটওয়ার্কগুলি জটিল শিল্প সরঞ্জামগুলির পরামিতিগুলির বাস্তব-সময় পর্যবেক্ষণ এবং নিয়ন্ত্রণ সক্ষম করে, যেখানে প্রযুক্তিগত প্রক্রিয়াগুলি গতিশীলভাবে সর্বদা তাদের অবস্থা পরিবর্তন করে।

স্মার্ট সেন্সরগুলির জন্য কোনও একক নেটওয়ার্ক স্ট্যান্ডার্ড নেই এবং এটি বেতার এবং তারযুক্ত সেন্সর নেটওয়ার্কগুলির সক্রিয় বিকাশের জন্য এক ধরণের বাধা। তবুও, অনেক ইন্টারফেস আজ ব্যবহার করা হয়: RS-485, 4-20 mA, HART, IEEE-488, USB; শিল্প নেটওয়ার্কের কাজ: ProfiBus, CANbus, Fieldbus, LIN, DeviceNet, Modbus, Interbus।

এই অবস্থাটি সেন্সর নির্মাতাদের পছন্দের প্রশ্ন উত্থাপন করেছে, যেহেতু প্রতিটি নেটওয়ার্ক প্রোটোকলের জন্য একই পরিবর্তন সহ একটি পৃথক সেন্সর তৈরি করা অর্থনৈতিকভাবে কার্যকর নয়। ইতিমধ্যে, IEEE 1451 গ্রুপের মান "বুদ্ধিমান ট্রান্সডুসার ইন্টারফেস স্ট্যান্ডার্ডস" এর উত্থান শর্তগুলিকে সহজ করেছে, সেন্সর এবং নেটওয়ার্কের মধ্যে ইন্টারফেস একীভূত হয়েছে। মানগুলি অভিযোজন ত্বরান্বিত করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে — স্বতন্ত্র সেন্সর থেকে সেন্সর নেটওয়ার্কগুলিতে, কয়েকটি উপগোষ্ঠী একটি নেটওয়ার্কে সেন্সরগুলিকে সংযুক্ত করার জন্য সফ্টওয়্যার এবং হার্ডওয়্যার পদ্ধতিগুলিকে সংজ্ঞায়িত করে৷

এইভাবে, IEEE 1451.1 এবং IEEE 1451.2 স্ট্যান্ডার্ডে দুটি শ্রেণীর ডিভাইস বর্ণনা করা হয়েছে। প্রথম স্ট্যান্ডার্ড নেটওয়ার্কে স্মার্ট সেন্সর সংযোগ করার জন্য একটি ইউনিফাইড ইন্টারফেস সংজ্ঞায়িত করে; এটি NCAP মডিউলের স্পেসিফিকেশন, যা সেন্সরের STIM মডিউল এবং বাহ্যিক নেটওয়ার্কের মধ্যে এক ধরনের সেতু।

দ্বিতীয় স্ট্যান্ডার্ডটি একটি নেটওয়ার্ক অ্যাডাপ্টারের সাথে একটি STIM স্মার্ট কনভার্টার মডিউল সংযোগ করার জন্য একটি ডিজিটাল ইন্টারফেস নির্দিষ্ট করে। TEDS ধারণাটি বোঝায় সেন্সরের একটি ইলেকট্রনিক পাসপোর্ট, নেটওয়ার্কে এর স্ব-পরিচয়ের সম্ভাবনার জন্য।TEDS এর মধ্যে রয়েছে: উৎপাদনের তারিখ, মডেল কোড, সিরিয়াল নম্বর, ক্রমাঙ্কন ডেটা, ক্রমাঙ্কনের তারিখ, পরিমাপের একক। ফলাফল হল সেন্সর এবং নেটওয়ার্কগুলির জন্য একটি প্লাগ এবং প্লে অ্যানালগ, সহজ অপারেশন এবং প্রতিস্থাপনের নিশ্চয়তা। অনেক স্মার্ট সেন্সর নির্মাতারা ইতিমধ্যে এই মানগুলিকে সমর্থন করে৷

একটি নেটওয়ার্কে সেন্সরগুলির একীকরণ যে প্রধান জিনিসটি দেয় তা হল সফ্টওয়্যারের মাধ্যমে পরিমাপের তথ্য অ্যাক্সেস করার সম্ভাবনা, সেন্সরের ধরন নির্বিশেষে এবং একটি নির্দিষ্ট নেটওয়ার্ক কীভাবে সংগঠিত হয়। এটি এমন একটি নেটওয়ার্ক হিসাবে দেখা যাচ্ছে যা সেন্সর এবং ব্যবহারকারীর (কম্পিউটার) মধ্যে সেতু হিসাবে কাজ করে, প্রযুক্তিগত সমস্যাগুলি সমাধান করতে সহায়তা করে।

সুতরাং, একটি স্মার্ট মিটারিং সিস্টেম তিনটি স্তর দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা যেতে পারে: সেন্সর স্তর, নেটওয়ার্ক স্তর, সফ্টওয়্যার স্তর। প্রথম স্তরটি সেন্সরের স্তর, একটি যোগাযোগ প্রোটোকল সহ একটি সেন্সর। দ্বিতীয় স্তরটি সেন্সর নেটওয়ার্ক স্তর, সেন্সর বস্তু এবং সমস্যা সমাধান প্রক্রিয়ার মধ্যে সেতু।

তৃতীয় স্তরটি সফ্টওয়্যার স্তর, যা ইতিমধ্যে ব্যবহারকারীর সাথে সিস্টেমের মিথস্ক্রিয়া বোঝায়। এখানে সফ্টওয়্যারটি সম্পূর্ণ ভিন্ন হতে পারে কারণ এটি আর সেন্সরগুলির ডিজিটাল ইন্টারফেসের সাথে সরাসরি আবদ্ধ নয়৷ সিস্টেমের মধ্যে সাব-সিস্টেম সম্পর্কিত উপ-স্তরগুলিও সম্ভব।

সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, স্মার্ট সেন্সরগুলির বিকাশ বিভিন্ন দিকনির্দেশ গ্রহণ করেছে।

1. নতুন পরিমাপ পদ্ধতি সেন্সরের ভিতরে শক্তিশালী কম্পিউটিং প্রয়োজন। এটি সেন্সরগুলিকে পরিমাপ করা পরিবেশের বাইরে অবস্থিত করতে সক্ষম করবে, যার ফলে রিডিংয়ের স্থায়িত্ব বৃদ্ধি পাবে এবং কার্যক্ষম ক্ষতি হ্রাস পাবে। সেন্সরগুলির কোন চলমান অংশ নেই, যা নির্ভরযোগ্যতা উন্নত করে এবং রক্ষণাবেক্ষণকে সহজ করে।পরিমাপকারী বস্তুর নকশা সেন্সরের ক্রিয়াকলাপকে প্রভাবিত করে না এবং ইনস্টলেশন সস্তা হয়ে যায়।

2. ওয়্যারলেস সেন্সর অনস্বীকার্যভাবে প্রতিশ্রুতিশীল. স্থানান্তরিত বস্তুগুলিকে স্থানান্তরিত করার জন্য তাদের অটোমেশনের মাধ্যমে কন্ট্রোলারগুলির সাথে বেতার যোগাযোগের প্রয়োজন হয়। রেডিও প্রযুক্তিগত ডিভাইসগুলি সস্তা হয়ে উঠছে, তাদের গুণমান বাড়ছে, তারবিহীন যোগাযোগ প্রায়শই কেবলের চেয়ে বেশি লাভজনক। প্রতিটি সেন্সর তার নিজস্ব টাইম স্লটে (TDMA), তার নিজস্ব ফ্রিকোয়েন্সি (FDMA) বা নিজস্ব কোডিং (CDMA), অবশেষে ব্লুটুথের মাধ্যমে তথ্য প্রেরণ করতে পারে।

3. ক্ষুদ্র সেন্সরগুলি শিল্প সরঞ্জামগুলিতে এম্বেড করা যেতে পারে, এবং অটোমেশন সরঞ্জামগুলি সেই সরঞ্জামগুলির একটি অবিচ্ছেদ্য অংশ হয়ে উঠবে যা প্রযুক্তিগত প্রক্রিয়াটি সম্পাদন করে, বহিরাগত সংযোজন নয়। বেশ কয়েকটি ঘন মিলিমিটারের আয়তন সহ একটি সেন্সর তাপমাত্রা, চাপ, আর্দ্রতা ইত্যাদি পরিমাপ করবে, ডেটা প্রক্রিয়া করবে এবং নেটওয়ার্কে তথ্য প্রেরণ করবে। যন্ত্রের নির্ভুলতা এবং গুণমান বৃদ্ধি পাবে।

4. মাল্টি সেন্সর সেন্সর সুবিধা সুস্পষ্ট. একটি সাধারণ রূপান্তরকারী বিভিন্ন সেন্সর থেকে ডেটা তুলনা করবে এবং প্রক্রিয়া করবে, অর্থাৎ, কয়েকটি পৃথক সেন্সর নয়, কিন্তু একটি, কিন্তু বহুমুখী।

5. অবশেষে, সেন্সর বুদ্ধি বৃদ্ধি হবে. মূল্য ভবিষ্যদ্বাণী, শক্তিশালী ডেটা প্রক্রিয়াকরণ এবং বিশ্লেষণ, সম্পূর্ণ স্ব-নির্ণয়, ত্রুটি পূর্বাভাস, রক্ষণাবেক্ষণ পরামর্শ, যুক্তি নিয়ন্ত্রণ এবং নিয়ন্ত্রণ।

সময়ের সাথে সাথে, স্মার্ট সেন্সরগুলি আরও বহুমুখী অটোমেশন টুল হয়ে উঠবে, যার জন্য এমনকি "সেন্সর" শব্দটিও অসম্পূর্ণ এবং নিছক শর্তসাপেক্ষ হয়ে যাবে।