P&P

“即插即用（P&P）”感測器，意指一種簡單地插入一個特殊的管殼的容易安裝和使用的智慧型元件。無需拚命地列印數據表，閱讀使用手冊，敲打鍵盤，新型匹配好的一對高技術部件就能完成相應的工作。這就是說，感測器和用戶選定的數據採集（DA）已正成功地交換著信息。

基本介紹

• 中文名：P&P
• 解釋：即插即用
• 類型：感測器
• 屬性：概念

P&P概念

P&P概念是從計算機行業流行起來的,特指對用戶系統影響極小,甚至沒有影響的計算機與外部設備（印表機、掃瞄器、傳真機）等互連技術。儘管P&P的含義在使用初期有些混亂,但一經開放標準的具體表述,立即被廣泛地接受,且很大程度上甚至是必備的性能。鑒於它的可訪問性和使用方便性,在感測器行業也出現了採用P&P的呼聲。其好處是不言而喻的,安裝與維修成本低和使用壽命長。

P&P感測器

在感測器行業,P&P表示具備了機器可讀取信息的一種增強型感測元件,以便完成感測器界面的自動設定。設定過程通常承擔：將感測器連線至DA系統、控制系統、數據網路或其它較高級別需要感測器數據的系統。信號的收集和解釋需要了解重要的感測器特性和套用詳細信息。

對最簡單的事例,這些詳細信息包括：將測得的電信號變換為實際被測量的感測器校正因子和被測量的物理單位。這一簡單的事例假設是一種線性感測器且是很多套用的有用近似。其它的事例可能需要更多的感測器詳細信息：如工作的動態範圍、未作測量時產生的偏移信號幅度、頻率回響、非線性校正、溫度效應補償以及老化校正。

這一組完整的信息常常稱為感測器電子數據表（TEDS）。雖然每一種協定對TEPS中的欄位有自己的定義,但是IEEE1451標準確定了必選的和可選的TEDS類型,這樣便能提供更多的信息。當感測器實際地連線至較高級系統時（圖1）,P&P感測器自動告知某些因子或全部因子,最低限度減少用戶的參與。

P&P感測器承擔著將感測器專用特性傳送給較高級系統的任務,因而需要一組標準規則或協定來規範通信的雙方,預期獲取什麼信息,向對方傳送什麼信息這些協定是長期協商和探討的成果,其中一組就是IEEE通過的IEEE1451家庭智慧型感測器標準（表1）。還有其它機構和專業部門也制訂了自己的協定。這裡不存在“最佳”解決方案,每種套用的要求有助於最佳P&P方案的確定。

這些準規定了感測器設定期間傳送內容的詳細信息、數據格式和有關感測器與較高級系統間通信過程的技術信息。某些P&P感測器系統還有一個自動發現過程,它在不斷地掃描連線埠,以確定是否連線了一個新器件。其它的系統則在電氣連線感測器後啟動一個設定過程。一旦設定參數傳送完畢,那未基於傳送的信息,感測器的模擬/數位訊號就能變換成有確定的物理單位且已校正的物理量。依據某些P&P感測器的智慧型化程度,它也能傳送其它相關信息：感測器位置、序列號、狀態以及最新校正數據。倘若感測器連線至網路,在特性中也要解決連線事項。如果未提供此類信息,則要留意其它信號接口事項。

體系結構

P&P感測可設計成不同水平的電子集成器件,這是由市場和技術限制決定的。一種情況是,感測元件和智慧型元件,如通信電子、存儲暫存器以及感測信號處理電路,可單片集成在單塊矽片上。如果生產數量足夠大,能分攤設計與製作定製IC的一次性工程成本投入,那末這一方法能得到成本最低廉的感測器。要注意的是,感測器的工作環境應與半導體（通常是矽）材料技術相適應。例如,感測器想在6000C工作,單片集成解決方案就不合適。若想在此環境中工作,就要採用混合集成或分離的P&P方案,將電子電路與感測分離開。

很多感測器元件無法用半導體IC材料或工藝製作,最佳方案是採用混合法來整合,涉及專用混合IC和分離電路板技術。前者,輔助矽片用於通信、存儲和邏輯功能,然後與感測元件封裝在一起。這樣,所有電路元件共用一塊基片,使用單個電路封裝。

分離電路板具有分別封裝的電子電路IC器件。感測元件和支持IC通常安裝在同一電路板上,只有在某些極端套用環境,電子電路和感測元件是分離的。

另一種情況是P&P感測器的虛擬實現。這裡,感測器特性信息是從分離的數據源取得的,如互連網上生產廠商網站或CD-ROM光碟。與使用硬體來修改感測器和支持電路參數不同,虛擬P&P感測器將收集感測器特性信息的負擔轉移給較高級系統,DA系統自動地將ID值從感測器傳送至系統,或安裝者手動地輸入已連線感測器的ID。較高級系統隨後以用戶可識別的外部數據源（網站、CD-ROM或硬碟）下載信息,提取用於解釋感測信號的校正常數和其它數據。

這一實現方法的優點是無需改變感測器的電路,或只需作少許的改變;缺點是能提供的專用信息較少。例如,從外部源得到的校正數據只是同一型號全部感測器的通用校正係數,未必適合安裝中特定的感測器。不僅如此,虛擬P&P感測器不可能提供感測器專用的套用,安裝、或其它信息的詳細數據。

技術難點

儘管P&P感測器不斷取得進展,但某些因素還待解決。有關具體安裝的某些信息可能對感測器數據的遠程用戶是十分有用的。例如,感測器在系統中精確功能位置“3號輔助輸入線冷卻液管道第一個彎頭”以及較大範圍地域位置“某市,某地的處理設備”是用戶關心的二個欄位,這一類信息提高了感測器數據的價值,可是包含位置信息使P&P實現複雜化。

另一類感測器專用信息是如何處理特定感測器老化後的重新校正,因為原先的數據在老化後已不再適用。感測器放置一年後能否有一種簡便方法來重新校正P&P感測器？已安裝了一年的感測器又將如何處理？虛擬P&P感測器能應對老化嗎？用戶要熟悉每個供應商解決問題的方法。最終的答案可能很大程度上取決於所連線的較高級系統設計和實現的具體情況。

發展方向

市場的推動,行業技術實驗室的支持,促進了P&P感測器、智慧型和網路感測器的研製和套用。IEEE1451家族標準業已完成,為構建與其它硬體和軟體兼容的智慧型感測器產品奠定了基礎。

網路和無線技術的套用範圍的擴大無疑也增加了對智慧型感測器的需求。兩種技術亟需關鍵的智慧型感測器特性來更好地實現網路的整合。例如,通過網路的遠程用戶傳送的簡單命令來讀取感測器的當前值,可能是十分容易的,也可能是極其困唯的,這取決於所查詢的感測器數量與感測器使用的標準。此外,隨著網路所連線的感測器數量的增加,立即會要求感測器的特性信息,缺乏識別正在向網路提供數據的感測器詳細信息,會極大地降低網路的使用價值。

結語

在PC領域,P&P技術的價值是眾所公認的,我們同樣確信,這一新功能亦將成為設計、製作和購買的感測器的必備標準。