Pendant des années, l'industrie des capteurs est restée principalement axée sur les produits analogiques. Les capteurs utilisaient des circuits et composants analogiques, en partie parce que presque tous les appareils de mesure électroniques comportaient des logiciels frontaux analogiques. Les capteurs analogiques sont des appareils relativement simples, fournissant parfois des sorties analogiques et de base et, dans certains cas, ajoutant une fonction d'amplification ou de gain et de conditionnement du signal avant la transmission de la sortie à un système de mesure ou de commande. À l'heure actuelle, ces systèmes deviennent plus évolués et, de ce fait, exigent un traitement de signal plus poussé pour offrir la performance système désirée.
Dans le passé, les concepteurs de systèmes de capteurs étaient peu disposés à passer aux produits numériques du fait des défis posés par l'ajout de la numérisation aux circuits de signaux des capteurs analogiques. Les coûts de recherche et développement entraînés par ces modifications étaient hors de la portée de nombreux petits fabricants de capteurs qui se concentraient sur les types, applications et marchés d'un seul produit. Au cours des vingt dernières années, quelques capteurs numériques ont été lancés sur le marché, mais l'absence totale d'interfaces ou de protocoles de communication standard rendait cette entreprise onéreuse et risquée. Il va sans dire que l'adoption du numérique a été lente.
Du fait de la disponibilité accrue de composants électroniques à bas prix capables de traiter et de convertir les signaux analogiques en formats numériques, la migration des capteurs analogiques vers le numérique est maintenant en plein essor. Au cours des dernières années, les fabricants de capteurs ont commencé à intégrer éléments capteurs, conversion A-N, fonctionnalité de traitement, mémoire, gestion d'énergie et fonctionnalité de communications numériques en quelques puces tenant facilement dans l'ensemble capteur. De plus, la prolifération de protocoles de communication standard comme I2C et SPI ont rendu facile l'intégration de capteurs dotés de ces fonctionnalités dans les systèmes électroniques de contrôle et de commande.
Les avantages de la numérisation des capteurs vont bien au-delà de la possibilité de communiquer facilement avec les systèmes de commande numérique. Par exemple, la plupart des capteurs numériques comportent un « mode veille » qui désactive le capteur quand il n'est pas nécessaire aux fonctions du système. La réduction de l'énergie requise prolonge la durée des batteries pour les systèmes distants et mobiles qui reposent sur le captage d'énergie ou l'alimentation par pile. Les capteurs numériques peuvent également tirer parti de programmes d'optimisation de logiciel qui ne sont pas disponibles en mode analogique. Les techniques telles que le suréchantillonnage et le filtrage numérique peuvent produire une amélioration considérable de la résolution des capteurs et de la discrimination de fréquence. Mieux encore, ces améliorations de performance n'entraînent aucune hausse de coût. Tout est dans le logiciel.
Les capteurs numériques s'accompagnent de plusieurs avantages moins évidents. Étant donné qu'un capteur numérique possède une mémoire interne, il est possible de stocker des informations. Les informations rémanentes telles que la référence, le niveau de version, le numéro de série et les facteurs d'étalonnage de l'appareil peuvent être incluses et sont faciles à accéder. Les informations dynamiques comme le nombre d'interrogations, les journaux d'erreurs et les heures de fonctionnement peuvent être programmées dans le logiciel du capteur. Ces données peuvent appuyer un programme solide de fiabilité et d'assurance qualité pour les systèmes utilisant ces capteurs.
La technologie des capteurs numériques a permis aux fabricants de capteurs de créer des produits répondant aux besoins uniques des systèmes des clients. De nombreux capteurs numériques actuels contiennent plus d'un élément capteur. Par exemple, un capteur d'humidité numérique peut aussi comprendre un capteur de température et, en accédant aux données des deux capteurs et en exécutant quelques calculs dans le processeur hôte du système, il est possible de déterminer le point de rosée. Trois résultats sont obtenus (humidité relative, température et point de rosée) en utilisant les données de seulement deux éléments capteurs faisant partie du même ensemble capteur peut coûteux.
Les systèmes complexes d'aujourd'hui sont le fruit de la demande de fonctionnalités « intelligentes ». Cette tendance a accru la nécessité d'ajouter des capteurs numériques dans les conceptions de système. Systèmes et produits exigent davantage de données pour étendre leurs fonctionnalités. Les produits doivent être capables de contrôler leur environnement, leur état et leur temps de fonctionnement, ainsi que les entrées d'origine humaine et les interactions avec d'autres systèmes ; tout ceci implique le recours à des capteurs supplémentaires. Ces capteurs envoient ces données cruciales aux microcontrôleurs via des interfaces lisses, leur permettant de prendre des décisions sur la base des données reçues. Plus les données sont abondantes, plus les décisions sont intelligentes. Pour être plus intelligents, les systèmes exigent davantage de capteurs.
Les capteurs numériques peuvent maintenant offrir des solutions alliant un faible coût à des performances et fonctionnalités supérieures. La migration vers les capteurs numériques a permis la création de systèmes plus intelligents en élevant les performances tout en étant construits et intégrés à des coûts très avantageux et en répondant aux exigences de conception des clients.
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