センサと検出器インターフェース
センサーおよび検出器インターフェースは、物理的刺激や状態を報告または検出するセンサーとプロセッサシステムを接続するためのインターフェースです。これにより、プロセッサと現実世界をつなぐ橋渡しが行われます。利用可能なインターフェースは多岐にわたり、データ取得・記録(DAS)、信号増幅、信号処理、アナログ信号とデジタル信号の変換(ADC)などの機能を含むことがあります。
プロセッサシステムと通信するために、センサーおよび検出器インターフェースにはデジタルバスが備わっています。これらは通常、I2CやSPIなどのシリアルインターフェースですが、高速センサーではより高速なインターフェースが必要になる場合があります(例:高速サンプルレートに対応するアナログ-デジタルコンバータには高速LVDSインターフェースが使用されます)。インターフェースは通常、プロセッサボードとは独立してセンサーを配置できるように設計され、必要な場所に自由に設置可能です。デジタルインターフェースからのノイズが測定精度に影響しないよう注意が必要です。
センサーには、アナログ信号をデジタル値に変換してプロセッサシステムに送信するADCを内蔵する場合があります。アナログ測定は、静電容量センサー(近接、水位、タッチ)、圧力センサー、温度センサーなどで必要とされます。その他の検出器は、一定の検出レベルに達したときにイベントを生成する場合があります。例としては煙探知機があります。データ取得では、センサー値や検出イベントを格納するためのメモリ統合が必要です。センサーの設定には制御が必要で、通常はプロセッサ上で動作するソフトウェアドライバから書き込み可能なレジスタで行います。
多くの現代センサーはマイクロ電気機械システム(MEMS)に基づいています。これらはシリコン上にエッチングされた機械的および電気的要素を組み込んだデバイスで、ジャイロスコープや加速度計などが含まれます。これらはシリアルインターフェースを統合していることが多いです。リラクタンスセンサーのような他のデバイスでは、インダクタンス検出コイルからの変動信号を適応させ、プロセッサの割り込みで読み取れるデジタルパルスを生成し、タイミング情報を得ることができます。
センサーおよび検出器インターフェースは、自動車や産業用途など、堅牢で信頼性の高い通信が求められる市場で広く使用されています。バス故障監視機能を持つこともあります。一部のセンサーは非常に効率的ですが遅いワンワイヤーシリアルインターフェースを採用しており、このシリアルインターフェースはデバイスの電源と共有されています。
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