اسمارٹ سینسرز اور ان کا استعمال

GOST R 8.673-2009 GSI کے مطابق "ذہین سینسرز اور ذہین پیمائش کے نظام۔ بنیادی اصطلاحات اور تعریفیں”، ذہین سینسرز انکولی سینسر ہیں جن میں کام کے الگورتھم اور پیرامیٹرز بیرونی سگنلز سے تبدیل ہوتے ہیں، اور جن میں میٹرولوجیکل سیلف کنٹرول کا کام بھی نافذ ہوتا ہے۔

سمارٹ سینسرز کی ایک مخصوص خصوصیت ایک ناکامی کے بعد خود کو ٹھیک کرنے اور خود سیکھنے کی صلاحیت ہے۔ انگریزی زبان کے ادب میں، اس قسم کے سینسر کو "سمارٹ سینسر" کہا جاتا ہے۔ یہ اصطلاح 1980 کی دہائی کے وسط میں پھنس گئی۔

آج، ایک سمارٹ سینسر ایمبیڈڈ الیکٹرانکس کے ساتھ ایک سینسر ہے، بشمول: ADC، مائکرو پروسیسر، ڈیجیٹل سگنل پروسیسر، سسٹم آن چپ، وغیرہ، اور ایک ڈیجیٹل انٹرفیس جس میں نیٹ ورک کمیونیکیشن پروٹوکول کے لیے سپورٹ ہے۔ اس طرح، سمارٹ سینسر کو وائرلیس یا وائرڈ سینسر نیٹ ورک میں شامل کیا جا سکتا ہے، نیٹ ورک میں خود کی شناخت کے فنکشن کی بدولت دیگر آلات کے ساتھ۔

سمارٹ سینسر کا نیٹ ورک انٹرفیس آپ کو نہ صرف اسے نیٹ ورک سے منسلک کرنے کی اجازت دیتا ہے بلکہ اسے کنفیگر کرنے، اسے کنفیگر کرنے، آپریٹنگ موڈ کو منتخب کرنے اور سینسر کی تشخیص کرنے کی بھی اجازت دیتا ہے۔ ان کارروائیوں کو دور سے انجام دینے کی صلاحیت سمارٹ سینسرز کا ایک فائدہ ہے، وہ چلانے اور برقرار رکھنے میں آسان ہیں۔

اعداد و شمار میں ایک بلاک ڈایاگرام دکھایا گیا ہے جس میں ایک سمارٹ سینسر کے بنیادی بلاکس کو دکھایا گیا ہے، جو سینسر کے لیے کم از کم ضروری سمجھا جاتا ہے۔ آنے والے اینالاگ سگنل (ایک یا زیادہ) کو بڑھا دیا جاتا ہے، پھر مزید پروسیسنگ کے لیے ڈیجیٹل سگنل میں تبدیل کیا جاتا ہے۔

ROM میں کیلیبریشن ڈیٹا ہوتا ہے، مائیکرو پروسیسر موصول ہونے والے ڈیٹا کو انشانکن ڈیٹا سے جوڑتا ہے، اسے درست کرتا ہے اور اسے پیمائش کی ضروری اکائیوں میں تبدیل کرتا ہے - اس طرح مختلف عوامل (صفر بڑھے، درجہ حرارت کا اثر، وغیرہ) کے اثر و رسوخ سے وابستہ غلطی ہوتی ہے۔ معاوضہ دیا جاتا ہے اور حالت کا بیک وقت پرائمری ٹرانسڈیوسر کے ساتھ جائزہ لیا جاتا ہے، جو نتیجہ کی وشوسنییتا کو متاثر کر سکتا ہے۔

پروسیسنگ کے نتیجے میں حاصل ہونے والی معلومات کو صارف کے پروٹوکول کا استعمال کرتے ہوئے ڈیجیٹل کمیونیکیشن انٹرفیس کے ذریعے منتقل کیا جاتا ہے۔ صارف سینسر کی پیمائش کی حدیں اور دیگر پیرامیٹرز مقرر کر سکتا ہے، ساتھ ہی سینسر کی موجودہ حالت اور پیمائش کے نتائج کے بارے میں معلومات حاصل کر سکتا ہے۔

جدید انٹیگریٹڈ سرکٹس (ایک چپ پر نظام) میں مائکرو پروسیسر کے علاوہ میموری اور پیری فیرلز جیسے پریزیشن ڈیجیٹل سے اینالاگ اور اینالاگ سے ڈیجیٹل کنورٹرز، ٹائمرز، ایتھرنیٹ، یو ایس بی اور سیریل کنٹرولرز شامل ہیں۔ اس طرح کے مربوط سرکٹس کی مثالوں میں اینالاگ ڈیوائسز سے ADuC8xx، Atmel سے AT91RM9200، Texas Instruments سے MSC12xx شامل ہیں۔

ذہین سینسرز کے تقسیم شدہ نیٹ ورک پیچیدہ صنعتی آلات کے پیرامیٹرز کی حقیقی وقت کی نگرانی اور کنٹرول کو قابل بناتے ہیں، جہاں تکنیکی عمل متحرک طور پر ہر وقت اپنی حالت کو تبدیل کرتے رہتے ہیں۔

سمارٹ سینسرز کے لیے کوئی واحد نیٹ ورک کا معیار نہیں ہے اور یہ وائرلیس اور وائرڈ سینسر نیٹ ورکس کی فعال ترقی کے لیے ایک قسم کی رکاوٹ ہے۔ بہر حال، آج بہت سے انٹرفیس استعمال کیے جاتے ہیں: RS-485, 4-20 mA, HART, IEEE-488, USB; صنعتی نیٹ ورکس کام کرتے ہیں: ProfiBus, CANbus, Fieldbus, LIN, DeviceNet, Modbus, Interbus.

اس صورتحال نے سینسر مینوفیکچررز کے انتخاب پر سوال اٹھایا، کیونکہ ہر نیٹ ورک پروٹوکول کے لیے ایک ہی ترمیم کے ساتھ الگ سینسر تیار کرنا معاشی طور پر قابل عمل نہیں ہے۔ دریں اثنا، IEEE 1451 گروپ کے معیارات "انٹیلیجنٹ ٹرانسڈیوسر انٹرفیس اسٹینڈرڈز" کے ظہور نے حالات کو آسان کر دیا، سینسر اور نیٹ ورک کے درمیان انٹرفیس متحد ہے۔ معیارات موافقت کو تیز کرنے کے لیے بنائے گئے ہیں — انفرادی سینسرز سے لے کر سینسر نیٹ ورکس تک، کئی ذیلی گروپ سینسرز کو نیٹ ورک سے منسلک کرنے کے لیے سافٹ ویئر اور ہارڈویئر کے طریقوں کی وضاحت کرتے ہیں۔

اس طرح، آلات کی دو کلاسیں IEEE 1451.1 اور IEEE 1451.2 کے معیارات میں بیان کی گئی ہیں۔ پہلا معیار سمارٹ سینسرز کو نیٹ ورک سے منسلک کرنے کے لیے ایک متحد انٹرفیس کی وضاحت کرتا ہے۔ یہ NCAP ماڈیول کی تفصیلات ہے، جو خود سینسر کے STIM ماڈیول اور بیرونی نیٹ ورک کے درمیان ایک قسم کا پل ہے۔

دوسرا معیار STIM سمارٹ کنورٹر ماڈیول کو نیٹ ورک اڈاپٹر سے جوڑنے کے لیے ڈیجیٹل انٹرفیس کی وضاحت کرتا ہے۔ TEDS کا تصور نیٹ ورک میں اس کی خود شناخت کے امکان کے لیے سینسر کا الیکٹرانک پاسپورٹ ہے۔TEDS میں شامل ہیں: تیاری کی تاریخ، ماڈل کوڈ، سیریل نمبر، کیلیبریشن ڈیٹا، انشانکن کی تاریخ، پیمائش کی اکائیاں۔ نتیجہ سینسر اور نیٹ ورکس کے لیے پلگ اینڈ پلے اینالاگ ہے، آسان آپریشن اور متبادل کی ضمانت ہے۔ بہت سے سمارٹ سینسر بنانے والے پہلے ہی ان معیارات کی حمایت کرتے ہیں۔

نیٹ ورک میں سینسرز کے انضمام سے جو اہم چیز ملتی ہے وہ ہے سافٹ ویئر کے ذریعے پیمائش کی معلومات تک رسائی کا امکان، اس سے قطع نظر کہ سینسر کی قسم اور کسی مخصوص نیٹ ورک کو کس طرح منظم کیا گیا ہے۔ یہ ایک ایسا نیٹ ورک ہے جو سینسرز اور صارف (کمپیوٹر) کے درمیان ایک پل کا کام کرتا ہے، تکنیکی مسائل کو حل کرنے میں مدد کرتا ہے۔

اس طرح، ایک سمارٹ میٹرنگ سسٹم کو تین سطحوں سے ظاہر کیا جا سکتا ہے: سینسر کی سطح، نیٹ ورک کی سطح، سافٹ ویئر کی سطح۔ پہلی سطح خود سینسر کی سطح ہے، ایک سینسر جس میں کمیونیکیشن پروٹوکول ہے۔ دوسری سطح سینسر نیٹ ورک کی سطح ہے، سینسر آبجیکٹ اور مسئلہ حل کرنے کے عمل کے درمیان پل۔

تیسری سطح سافٹ ویئر کی سطح ہے، جو پہلے سے ہی صارف کے ساتھ نظام کے تعامل کو ظاہر کرتی ہے۔ یہاں سافٹ ویئر مکمل طور پر مختلف ہو سکتا ہے کیونکہ اب یہ سینسرز کے ڈیجیٹل انٹرفیس سے براہ راست منسلک نہیں ہے۔ نظام کے اندر ذیلی نظام سے متعلق ذیلی سطحیں بھی ممکن ہیں۔

حالیہ برسوں میں، سمارٹ سینسر کی ترقی نے کئی سمتوں کو لے لیا ہے.

1. پیمائش کے نئے طریقے جن کے لیے سینسر کے اندر طاقتور کمپیوٹنگ کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ سینسرز کو ماپا ماحول سے باہر واقع ہونے کے قابل بنائے گا، اس طرح پڑھنے کے استحکام میں اضافہ ہوگا اور آپریشنل نقصانات کو کم کیا جائے گا۔ سینسر میں کوئی حرکت پذیر پرزہ نہیں ہے، جو بھروسے کو بہتر بناتا ہے اور دیکھ بھال کو آسان بناتا ہے۔ماپنے والی چیز کا ڈیزائن سینسر کے آپریشن کو متاثر نہیں کرتا اور انسٹالیشن سستی ہو جاتی ہے۔

2. وائرلیس سینسر بلا شبہ امید افزا ہیں۔ خلا میں تقسیم کی جانے والی حرکت پذیر اشیاء کو کنٹرولرز کے ساتھ اپنے آٹومیشن کے ذرائع کے ساتھ وائرلیس مواصلات کی ضرورت ہوتی ہے۔ ریڈیو تکنیکی آلات سستے ہوتے جا رہے ہیں، ان کے معیار میں اضافہ ہو رہا ہے، وائرلیس مواصلات اکثر کیبل سے زیادہ اقتصادی ہیں۔ ہر سینسر معلومات کو اپنے ٹائم سلاٹ (TDMA) پر، اپنی فریکوئنسی (FDMA) پر یا اپنی کوڈنگ (CDMA) کے ساتھ، آخر میں بلوٹوتھ پر منتقل کر سکتا ہے۔

3. چھوٹے سینسرز کو صنعتی آلات میں سرایت کیا جا سکتا ہے، اور آٹومیشن کا سامان اس سامان کا ایک لازمی حصہ بن جائے گا جو تکنیکی عمل کو انجام دیتا ہے، نہ کہ بیرونی اضافہ۔ کئی کیوبک ملی میٹر کے حجم کے ساتھ ایک سینسر درجہ حرارت، دباؤ، نمی وغیرہ کی پیمائش کرے گا، ڈیٹا پر کارروائی کرے گا اور معلومات کو نیٹ ورک پر منتقل کرے گا۔ آلات کی درستگی اور معیار میں اضافہ ہوگا۔

4. ملٹی سینسر سینسر کا فائدہ واضح ہے۔ ایک عام کنورٹر کئی سینسرز سے ڈیٹا کا موازنہ اور اس پر کارروائی کرے گا، یعنی کئی الگ الگ سینسر نہیں، بلکہ ایک، لیکن ملٹی فنکشنل۔

5. آخر میں، سینسر کی ذہانت میں اضافہ ہوگا۔ قدر کی پیشن گوئی، طاقتور ڈیٹا پروسیسنگ اور تجزیہ، مکمل خود تشخیص، غلطی کی پیشن گوئی، بحالی کا مشورہ، منطق کنٹرول اور ضابطہ۔

وقت کے ساتھ ساتھ، سمارٹ سینسرز زیادہ سے زیادہ ملٹی فنکشنل آٹومیشن ٹولز بن جائیں گے، جس کے لیے خود "سینسر" کی اصطلاح بھی نامکمل اور محض مشروط ہو جائے گی۔