By Teknik Bilgiler, , , , , , ,

TEDS Sensör Teknolojisi IEEE 1451.4 Nedir?

İçerik

TEDS nedir?

“TEDS (transducer electronic datasheet)”, dönüştürücü elektronik veri sayfası anlamına gelen bir kısaltmadır. Transdüserler, sensörler ve aktüatörler hakkındaki önemli bilgileri depolamanın standart bir yoludur.

TEDS, sensörlerin gerçek bir “tak ve çalıştır” tarzında hareket etmesine izin vererek, kurulum sırasında manuel girişin bir kısmını veya tamamını ortadan kaldırır ve doğru ayarların uygulanmasını sağlar. Bunlardan “akıllı sensörler” olarak da bahsedildiğini duyabilirsiniz.

Tipik TEDS çipi çok küçük bir EEPROM'dur

Sensörün içine aşağıdaki gibi bilgileri içeren, kalıcı, küçük bir EEPROM’un kurulu olduğunu hayal edin:

     • Sensör tipi
     • Seri numarası
     • Model adı
     • Kalibrasyon verileri
     • Üretici adı
Bu bilgiler, sensör bağlandığında ölçüm sistemi tarafından okunabilir ve sensör kurulumunu basitleştirir.

TEDS, sensörler ve aktüatörler için “akıllı dönüştürücü” standardının bir parçası olarak Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü (IEEE) tarafından geliştirilmiştir. Standart, sensörlere veri okumak ve yazmak için dijital iletişim protokolünü tanımlar.

Ayrıntılı bilgi için lütfen bazen basitçe IEEE 1451 olarak anılan IEEE Std 1451.4 (2004) ™ ‘ e bakınabilirsiniz.

Açık bir standart olduğu için, TEDS cihazları, üreticiden bağımsız olarak platformlar arası olmalı ve aynı zamanda değiştirilebilmelidir.

TEDS Cihazlarının Sınıfları

İki IEEE 1451.4 TEDS cihazı sınıfı vardır:

      • Sınıf 1 cihazlar, hem analog sinyaller hem de TEDS dijital iletişimi için aynı kabloları kullanır. TEDS EEPROM’dan dijital verileri okumak için sensör çıkışı geçici olarak ters etkilenmiş olduğunda aktarım sırasında TEDS’e erişilmediğinden parazit yoktur.
     • Sınıf 2 cihazlar, analog sinyal ve TEDS dijital iletişimi için ayrı kablolar kullanır. Bu, başlangıçta TEDS çipi bulunmayan bir sensöre sonradan bir TEDS çipi eklendiğinde yaygındır.

TEDS’in esnekliği, yukarıdaki Sınıf 1 ve Sınıf 2 gibi karma mod iletişim protokollerini desteklemesiyle gösterilmiştir. Dewesoft DAQ sistemleri , TEDS sensörlerinin her iki sınıfını da okuyabilir.

TEDS'in Amacı Nedir?

Bir test mühendisi olduğunuzu ve bir modal test hazırladığınızı hayal edin. Bir ölçüm sistemine 100 ivmeölçer bağlamanız gerekir. Fiziksel bağlantılar yapıldıktan sonra DAQ sisteminin yazılımını çalıştırmanız ve her bir sensörü ayrı ayrı ayarlamanız, doğru kazancı seçmeniz, mühendislik birimlerine girmeniz, uygun ölçeklendirme ve belki de ofset faktörlerini uygulamanız, her bir kanalı adlandırmanız ve daha fazlasını yapmanız gerekir.
Bazı testler için kilometrelerce kablo kullanılır. Diğer uçtaki sensörün düşündüğünüz sensör olduğundan emin olmak için her birini izlemek ister misiniz?

Bu, her sensör için veri sayfası ile DAQ sistem yazılımı arasında saatlerce süren özenli yönlendirmeler ve bazen sinyal kablolarının sensörden DAQ sistemine izlenerek değiştirilmediğinden emin olmak için gerekli olacaktır. Bu tür bir manuel çalışma ve veri girişi, zaman açısından maliyetlidir (ve dolayısıyla maddi açıdan da maliyetlidir) ve ayrıca hataya meyillidir.

Şimdi çok farklı bir senaryo hayal edin. Her ivmeölçeri bağlarsınız. Veri toplama sisteminin yazılımı, sensör ile otomatik olarak iletişim kurar ve TEDS bilgilerini okur. Bu sensörü yerleşik bir sensör veritabanıyla eşleştirir ve ardından doğru ölçeklendirme ve mühendislik birimlerini, sinyal koşullandırıcı kazancını ve diğer ayarları uygulayarak kanalı tamamen otomatik olarak ayarlar. TEDS teknolojisi olmadan saatler süren iş birdenbire dakikalara iniyor.

Zamandan tasarruf etmek, paradan tasarruf etmek ve insan hatalarını ortadan kaldırmak TEDS’in temel amacıdır. Ayrıca ISO 9001 ve QS 9000 kalibrasyon gereksinimlerine yardımcı olur.

TEDS Sensör Performansına Zarar Verir mi?

TEDS çipinin bir sensörün performansı üzerinde olumsuz bir etkisi yoktur. Çiplerin kendileri küçüktür ve sensöre çok az kütle ekler, bu nedenle sensör kütlesinin bir faktör olduğu ivmeölçerlerde veya sensörün çok küçük olduğu durumlarda çip konnektöre entegre edilebilir, bu nedenle sorun olmaz.

Yukarıda bahsedildiği gibi Sınıf 1 TEDS cihazlarında sensörün verilerini çıkarmak için kullandığı sinyal hattının aynısı TEDS bilgisini de taşır. Ancak yine bu, sinyallere müdahale etmez çünkü TEDS çipi yalnızca DAQ sisteminin sinyal koşullayıcıları tarafından sensör verileri ölçmek için kullanılmadığında, örneğin sistem kurulumu sırasında, kısaca bir ters ön gerilim kullanıldığında okumak (veya yazmak) için.

TEDS Çiplerinde Hangi Parametreler Saklanabilir?

TEDS standardı, çipte saklanabilen birden fazla bilgi bölümünü tanımlar. Ek olarak, çeşitli sensör türleri için ve kalibrasyon bilgilerini içermek için kullanılan çok sayıda şablonu tanımlar.

Dört temel TEDS bilgisi türü:
      • Temel TEDS (64 bit)
      • Standart Şablonlar ( 25 – 39 ve 43 )
      • Kalibrasyon Şablonları (40-42)
      • TEDS Kullanıcısı

Bu dört türün her birine bakalım:

Sensör Şablon Kimliği

Bit Uzunluğu

İzin Verilen Aralık

Üretici kimliği

14

17 – 16.381

Modeli

15

0 ile 32.767

Sürüm Mektubu

5

A-Z

Versiyon numarası

6

0 – 63

Seri

24

0 – 16.777.215

Bu temel TEDS bilgisini takiben, uygun standart sensör şablonuna 25 ila 39 (artı 43) arasında numaralandırılmış bir kimlik referansı verilir:

Sensör Şablon Kimliği

Sensör / Dönüştürücü Tipi

25

İvme ve Kuvvet Sensörleri (IEPE)

26

İvmeölçerli yük amplifikatörü

27

Entegre ön amplifikatörlü mikrofon (genellikle IEPE)

28

Mikrofon ön amplifikatörü (ayrıca bağlı bir mikrofon da belirtilebilir)

29

Mikrofonlar (kapasitif)

30

Yüksek seviyeli voltaj çıkış sensörleri (her türden)

31

Akım döngüsü (4-20 mA veya 0-20 mA) sensörleri (her türden)

32

Direnç tabanlı sensörler (potansiyometrik sensörler için # 39 kullanın)

33

Köprü sensörleri (Bridge sensors) (yük, basınç, hızlanma köprüsü doğrusal çıkış sensörleri)

34

AC Doğrusal / Döner Değişken Diferansiyel Trafo (LVDT / RVDT) Sensörleri

35

Gerinim ölçer sensörleri (doğrusal veya değil, ölçü faktörü vb.)

36

Termokupllar (tüm standart tipler desteklenir)

37

Direnç Sıcaklık Dedektörü sensörleri (RTD’ler)

38

Termistörler (Steinhart-Hart denklemini kullanarak)

39

Potansiyometrik sensörler (dirençli voltaj bölücüler)

43

Yük Amplifikatörü (takılı bir kuvvet dönüştürücü ile)

Bu sensör şablonlarının neye benzediğini merak ediyor olabilirsiniz, şimdi daha küçük olanlardan birine bakalım:

Özellik

Açıklama

Giriş

Bit sayısı

Veri Türü ve Aralığı

Birimler

ŞABLON

Şablon Kimliği

 

8

Tam sayı (değer = 36)

% ElecSigType

Elektrik sinyali türü

İD

Atama = 0, “Gerilim Sensörü

% MinPhysVal

Minimum Sıcaklık

CAL

11

ConRes (-273 ila 1.770, 1. adım)

C °

% MaxPhysVal

Maksimum sıcaklık

CAL

11

ConRes (-273 ila 1.770, 1. adım)

C °

% MinElecVal

Minimum Elektrik Çıkışı

CAL

7

Koniler (-25E-3 ila 0.1 adım 1E-3)

V

% MaxElecVal

Maksimum Elektrik Çıkışı

CAL

7

Koniler (-25E-3 ila 0.1 adım 1E-3)

V

% MapMeth

Eşleme Yöntemi

İD

Atama = 3, “Termokupl

% TCTürü

Termokupl Tipi

İD

4

B, E, J, K, N, R, S, T veya standart olmayan

% CJSource

Soğuk Bağlantı Telafisi Gerekli

İD

1

CJC gerekli veya telafi edildi

% SensorImped

Termokupl direnci

İD

12

ConRelRes (1 – 319k, ±% 0,155)

Ohm

% RespTime

Tepki Süresi

İD

6

ConRelRes (1E-6 ila 7,9, ±% 15)

saniye

% CalDate

Kalibrasyon tarihi

CAL

16

TARİH

% CalInitials

Kalibrasyon Baş Harfleri

CAL

15

CHRS

% CalPeriod

Kalibrasyon Periyodu

CAL

12

UNINT

gün

% MeasID

Ölçüm Yeri Kimliği

USR

11

UNINT

                                                                                                       Şablon 36, standart TEDS termokupl şablonu


Ardından, 40 ile 42 arasında numaralandırılmış üç standart kalibrasyon şablonundan birine bir kimlik referansımız var.

Sensör Şablon Kimliği

Kalibrasyon Şablon Adı

Kalibrasyon Tipi

40

Kalibrasyon Tablosu

Birden fazla veri çifti, sensörün çıktı ölçeklendirmesini tanımlar

41

Kalibrasyon eğrisi

Çok segmentli, çok polinomlu bir kalibrasyon eğrisi, sensörün çıktı ölçeklendirmesini tanımlar

42

Frekans Tepki Tablosu

Bir dizi genlik-frekans veri çifti, sensörün frekans yanıt fonksiyonunu tanımlar

Şablon 36, standart TEDS termokupl şablonu

Son olarak, kullanıcı veya DAQ sistemi tarafından ek bilgilerin eklenebileceği bir kullanıcı alanı vardır. Dewesoft, bunlardan tam olarak yararlanır ve ayrıca aşağıda açıklayacağımız gibi, kendi TEDS bağlantılı sensör veritabanında.

TEDS ile Hangi Sensörler Donatılabilir?

Her sensör TEDS ile donatılabilir. EEPROM’un bunların içinde yer alamayacağı kadar küçük bazı algılayıcılar olduğunu düşünüyor olabilirsiniz, bu doğru. Ek olarak, çok küçük ivmeölçerler gibi, performansı bir EEPROM’un ek kütlesinden olumsuz etkilenebilecek sensörler de vardır. EEPROM’un dayanamayacağı aşırı ortamlarda kullanılmak üzere tasarlanmış sensörler de vardır.
Hepsi doğru, ancak EEPROM alternatif olarak DAQ sistemine takılacak konnektöre (veya bazen kabloya) takılabilir. Bu nedenle, en küçük ivmeölçer bile TEDS için uyarlanabilir, çünkü EEPROM sensörün içinde değil, sensörü etkileyemeyeceği ve zorlu ortamdan ayrıldığı konnektörün içindedir.

Aynı zamanda, TEDS eklemenin anlamsız olabileceği durumlar da vardır.

Örneğin, testinizde yalnızca bir ortak termokupl kullanıyorsunuz-buna TEDS eklemek için zamana ve çabaya değer mi? Belki değil.
TEDS teknolojisinin güzelliği, onu kendiniz ve test ortamınız için mantıklı olacak şekilde uygulayabilmenizdir. Sisteminiz, tercih ettiğiniz TEDS ve TEDS olmayan sensörlerin herhangi bir kombinasyonu olabilir.

TEDS ile En Yaygın Olarak Hangi Sensörler Donatılır?

     • İvmeölçerler
     • Mikrofonlar
     • Basınç sensörleri
     • Kuvvet sensörleri
     • Yük hücreleri (Load-cell)
     • Tork sensörleri
     • Birçok türde MEMS sensörleri

Ancak herhangi bir sensörün TEDS ile donatılabileceğine dikkat etmek önemlidir. Yukarıdakiler en sık karşılaşılanlardır.

TEDS, Dewesoft DAQ Sistemlerinde Nasıl Çalışır?

TEDS arayüzü, Dewesoft X veri toplama yazılımında varsayılan olarak etkinleştirilir, çünkü TEDS çipleri ayrıca Dewesoft DSI (Dewesoft Akıllı Arayüz) adaptörlerine de kurulur .
Dewesoft X'te TEDS bilgilerini gösteren kanal kurulum ekranı

Dewesoft veri toplama sisteminize bir TEDS sensörü bağlandığında, kanal kurulum ekranını açabilir ve sensörden kalibrasyon bilgilerinin yanı sıra ölçeklendirme, seri numarası vb. bilgileri görebilirsiniz.

Bu, herhangi bir DAQ sisteminde zaten büyük bir yardımcı olacaktır çünkü kağıda dökülmüş belgelere başvurma zorunluluğunu ortadan kaldırır ve muhtemelen bir sensörü diğeriyle karıştırırız. Ancak bu, bir Dewesoft sistemindeki avantajların sadece başlangıcıdır çünkü Dewesoft X, sisteme bağladığınız tüm TEDS sensörlerinden verileri otomatik olarak dolduran yerleşik bir TEDS sensör veritabanına sahiptir!

DAQ Sinyal Koşullandırıcı Ayarlarını Kaydederek TEDS'i Genişletme

Dewesoft X DAQ yazılımı, mevcut sensörleri, güncel tuttuğu sensör veri tabanındaki benzersiz tanımlayıcılarıyla eşleştirir. Ayrıca, Dewesoft sinyal koşullandırıcı donanımının her bir sensör ona bağlandığında nasıl ayarlanmasını istediğinizi tam olarak tanımlayabilirsiniz.

TEDS’nin Dewesoft uygulaması, yalnızca sinyali tanımlamanın ve doğru ölçeklemeyi uygulamanın ötesine geçer – aslında DAQ donanımının, sensörü her bağladığınızda otomatik olarak ayarlarınıza göre yapılandırılmasına izin verir.

Bu takımda iki oyuncu var: sensör ve sinyal koşullandırıcı. Yalnızca işlev açısından değil, ayarları açısından da eşleştirilmeleri gerekir. Sinyal düzenleyicinin kazanç (gain) ayarları, sensörün çıkış seviyesiyle eşleşmelidir, değil mi? Ve bu sadece bir parametredir. Yani TEDS teknolojisinin kendisi savaşın sadece yarısıdır.

Dewesoft DAQ sistemlerinin TEDS’yi uygulama şeklinin en büyük avantajı, sensör verilerine ek olarak tüm amplifikatör ayarlarının (aralık, giriş tipi, filtre, uyarma voltajı vb.) saklanmasıdır.

Diğerleri bunu özel şablonlar oluşturarak denedi. Ancak Dewesoft, birden fazla şablonun tek bir çipe yazılabilmesi gerçeğinden yararlanarak standardı korur. Dewesoft, önce sensörlerinizi diğer herhangi bir DAQ sistemiyle uyumlu tutan standart şablonu yazar. Daha sonra, ilgili tüm sinyal koşullandırıcı ayarlarının Dewesoft sistemleri tarafından yazılmasına ve alınmasına izin veren bir veya daha fazla ek şablon yazılır.
Dewesoft X kurulum ekranının TEDS bölümünde şu birden çok şablonu görebiliriz:

TEDS bölümünde çoklu şablonlar
Bu bölümün sağ üst köşesindeki kilit sembolüne tıklayarak sensörü düzenleyebilirsiniz. Test yöneticileri ayrıca belirli kullanıcıların çipe TEDS bilgileri yazmasına izin vermemek için bir parola belirleyebilir.

Mühendislik Birimlerini Değiştirme

TEDS’in sizi sensör üreticisinin tanımladığı EU(engineering units) (mühendislik birimleri)’ya kilitleyip kilitlemediğini merak ediyor olabilirsiniz. Örneğin, hızlanma için [m/s2] yerine [g] cinsinden çalışmayı tercih edebilirsiniz veya bunun tersi de geçerlidir. Amerikalı mühendisler sıcaklık okumaları için Fahrenheit’i Santigrat’a tercih edebilir.
Bu aslında hiç sorun değil çünkü Dewesoft X yazılımı ölçümler için standartlaştırılmış SI birimlerini temel alırken, aynı zamanda diğer EU’lara uygun açılır menü dönüşümü sunar. Dolayısıyla, yeni TEDS ivmeölçeriniz [m/s2] olarak ayarlasa bile, bunun yerine basitçe “g” yi seçebilir ve ardından bunu şablona yazabilirsiniz, böylece bundan sonra bu sensörle g kullanılacaktır. Her sensör için birden fazla şablon tanımlanabilir ve her biri ihtiyaçlarınıza göre farklı olabilir.

Dewesoft, TEDS standardını tamamen benimsedi, ancak aynı zamanda sinyal düzenleyicinin ayarlarını kaydetme özelliğini de ekleyerek kanal kurulumunun tam otomasyonunu sağladı.

TEDS Örnek Çalışma

Bay Roberto Basti, İtalya’nın Roma kentindeki Deniz Teknolojisi Araştırma Enstitüsü’ndeki Metroloji Laboratuvarı’nın başkanıdır. TEDS ve SIRIUS ve DEWE -43 gibi Dewesoft DAQ sistemleri ile olan uzun deneyiminin ardından şu yorumda bulundu:

“TEDS teknolojisini öğrendiğimizde işimiz değişti. Ölçümü gerçekleştirmek için saha mühendislerine kalibrasyon verileri sağlamaya alışmıştık, ancak artık bu verileri doğrudan her sensörde saklayabiliyoruz, böylece onlar da teste ihtiyaç duymadan odaklanabiliyorlar.Kalibrasyon parametreleri hakkında endişeleniyoruz. Bu işlevselliği o kadar seviyoruz ki, TEDS çipini pratik olarak sahip olduğumuz her sensöre kurduk. “

TEDS Olmayan Sensörlerime TEDS Ekleyebilir miyim?

Tek kelimeyle, EVET. Tüm normal sensör ve dönüştürücü bilgilerine ek olarak amplifikatör ayarlarını depolamak için yeterli NVRAM’a sahip Maxim’in DS24B33 çipi gibi Tiny TEDS çipler piyasada mevcuttur . Bu çipler genellikle sadece birkaç ABD doları veya euroya mal olur. Dewesoft STG sinyal koşullandırıcı, doğrudan TEDS çip çıkışına bağlanabilen özel bir TEDS giriş hattına sahiptir.
Dewesoft STG modülüyle kullanmak için bir TEDS çipi takma

TEDS çipini sensörün içine yerleştirmek yerine sensör konnektörünün içine yerleştirmek genellikle en iyi sonucu verir. Örneğin, bir strain gage alın – düz bir folyo alt tabakanın “içi” yoktur. Ancak genellikle DAQ sisteminin sinyal koşullandırıcısına takılan nispeten büyük bir DSUB konnektörüne sahiptir. Küçük TO-92 kasalı TEDS çipini takmak için mükemmel bir yer burası.

TEDS çipi, Dewesoft X veri toplama yazılımı veya Dewesoft’tan temin edilebilen ücretsiz TEDS Editor (düzenleyicisi) kullanılarak sensör bilgileri ile programlanabilir .

Dewesoft TEDS editör yazılımı 1. Arayüz, 2. TEDS cihazı ve 3. TEDS şablonu

TEDS Avantajları

     • Daha hızlı kurulum süresi ve dolayısıyla daha düşük maliyetler
     • Kablolama hatalarını ortadan kaldırır
   • Yanlış sensör seçimi veya yanlış kalibrasyon değerleri girilmesinden kaynaklanan yapılandırma hatalarını ortadan kaldırarak veri bütünlüğünü iyileştirir
     • Bir testin ne kadar çok kanalı varsa, TEDS’nin sağladığı avantaj o kadar büyüktür
     • Sıkıcı manuel girişi ortadan kaldırmak hem moralleri artırır hem de doğruluğu garanti eder
     • Otomasyon, testin tekrarlanabilirliğini iyileştirir
     • TEDS açık bir standarttır
     • TEDS sensörleri, herhangi bir TEDS özelliğine sahip olmayan eski DAQ sistemlerinde kullanılabilir
     • ISO 9001 ve QS 9000 ile uyumlu olarak kalibrasyon kaydı tutmaya izin verir

Özet

TEDS, çok sayıda sensör devreye alındığında son derece yararlı olan güçlü bir özelliktir. Her tür sensöre veya o sensörün konnektörüne veya kablosuna takılabilen küçük bir sensördür. Zahmetli manuel sensör ve kanal kurulumunu ortadan kaldırarak zamandan ve paradan tasarruf sağlar ve bunu yaparken insan hatasını azaltır.

Çok platformlu olan ve yüzlerce sensör ve DAQ sistem üreticisi tarafından desteklenen kanıtlanmış bir standarttır.

TEDS, Dewesoft ürün serisinin tamamında kullanılan Dewesoft X DAQ yazılımının standart bir parçasıdır.

Share on linkedin
Share on whatsapp
Share on email