智能传感器的在线自诊断1
基于神经网络模型的智能传感器在线自诊断、自修复
胡学海、古天祥
电子科技大学自动化学院
成都飞机设计研究所
摘要：本文首次提出了基于神经网络模型实现智能传感器在线诊断、在线修复的原理、方案，及软、硬件实现方法，对利用生物结构来提高电子系统可靠性进行了初步尝试。本文的成果适用于对速度要求不高的智能传感器系统，有一定的参考价值。
关键字：智能传感器、在线自诊断、自修复、神经网络模型、触突、阈值
The Intelligent Sensor’s check and repair on line Which based on Nervous Model
Hu Xue Hai 、Gu Tian Xiang
Abstract：In this paper , it is carried out the research on the principle of Intelligent Sensor’s check and repair on line which based on nervous model and it’s structure of software and hardware . The way to improve reliability by natural structure is tried . The way suits for the Intelligent Sensor . Key words：intelligent sensor, check and repair on line , nervous model , conjunction , limit value 中图分类号：TP212.6
1引言
进入信息时代后，一场数字化革命正在各国蓬勃的展开。作为信息技术的三大支柱之一的传感器技术也同样面临着这个挑战。内置MCU系统，可自动对输出进行线性化、标度变换、数字滤波、数字补偿，即提高测量精度，又能补偿受温度、压力、气体浓度等因素影响的智能传感器成为了当今传感器技术发展和研究的主流和前沿。
但由于内部结构更加复杂，特别是系统全部基于内置MCU系统的正常运行，不可避免的降低了传感器的可靠性。为了提高可靠性，就必须对传感器内置的MCU系统进行在线监控，这也就成为了智能传感器研究的重要课题。
2基本原理
智能传感器使用内置的MCU系统作为系统控制核心。由于MCU系统较易受电磁干扰而发生系统程序“跑飞”，或内存单元数据突然改变现象，这种故障是随机发生的，且和运行环境有关，难于检测、排除。传统方法采用电压比较器对电源监控，采用“看门狗”对程序监控，存在的缺陷主要有：测试故障覆盖率低、难以检测变周期运行系统、测试时间太长，并可能因此而引起连锁反应，造成直接经济损失、故障处理智能度差，无法进行过程重入，从而无法实现在线故障排除。我们利用神经网络模型可以很好的解决这一问题，实现了MCU系统的智能在线监控和在线故障排除，从而极大的提高智能传感器的可靠性和运行平稳性。
2.1 神经网络模型
最简单的神经元生物模型如图1所示。它是由传递神经反应的触突，细胞核组成。如果有一个信号传到触突，触突先对信号的特点进行衡量，当刺激信号的权重和大于这个神经细胞的阈值则这个神经细胞被激发，反之则未被激发。
2.2 神经网络自诊断原理
仿造这一原理我们可以模仿大脑中的神经元结构把系统的软硬件划分为由A/D变换、数字滤波、线性化处理、标度变换、数字补偿，通讯等功能构成的神经元。每个神经元由细胞核、传递触突、阈值衡量触突组成。将这些简单的、彼此之间高度连接的处理单元组成神经网络。本文采用阈值型神经元模型,系统运行时，第N次激发的神经元的兴奋度对应的计算公式为公式（1）：
a n=U（|△n|-|T n-S n|）（1）
式中：a n：第N次激发的神经元的兴奋度，a n =1运行正常，a n =0运行故障
|△n |：第N次激发的神经元无故障运行时的最大误差时间的理论值
T n：第N次激发的神经元运行时间的实际值
S n：第N次激发的神经元运行时间的理论值
2.3 神经网络自修复原理
如前所述可得，当a n =1时，神经元运行正常，传递触突输出激发信息X i=1，表明需激发神经元i，阈值衡量触突的输出Y对应的计算公式为公式（2）：
Y=U（
m
∑W ji a n X i-θ）（2）
式中：W ji：神经元j与神经元i的互联权重
θ：衡量阈值,
a n：第N次激发的神经元的兴奋度
X i：传递触突输出激发信息
当Y=1时，神经元i被激发，保存系统现状态，进入神经元i的细胞核程序。当a n =0时，神经元运行故障，当Y=0时，激发失败，系统回到第N次神经元激发前的状态，并重新激发该神经元，如果连续失败3次，系统中止运行，并输出故障信号。
2.4 神经元网络的自学习
由于双CPU结构的时间基准之间有一定差异，且使用中由于温度、湿度、使用时间的影响，时间基准会发生频率漂移，从而使误差时间△较难确定，造成系统在线自诊断失效，我们可以让该神经元网络结合蚁群算法，进行定期的自学习，把结果存入知识库，就能有效且快速的确定误差时间△i库。
由于误差时间△近似服从高斯分布，即：
P△=EXP（-△i2/（2σ2））/（σ*（2∏）1/2）（3）式中： P△:概率密度；△i:第i个神经元的误差时间；
σ:标准差
对于第i个神经元，第N次学习，误差时间△ni的计算公式为公式4
|△ni |=（ 3
m
∑|T ni-S ni|/m+Q△ni-1）/（1+Q）（4）
j=1
j=1
式中： Q: 遗忘速度，取值0—1；m取50
|△ni |：第i个神经元，第N次学习无故障运行时的最大误差时间的理论值
T n：第N次激发的神经元运行时间的实际值
S n：第N次激发的神经元运行时间的理论值
这样，通过观察神经网络中被激发的神经元和将被激发神经元的触突连接、激发关系可以判断运行过程是否正常，实现在线监控；通过对故障神经元的重激发和重入，实现系统的在线故障排除。通过对环境的自学习而实现本神经网络的在线监控参数△ni可随着环境的变化自调节，从而提高了系统的自适应能力和可靠性。
3在线自诊断的实现方法
3.1 硬件设计
为提高系统监控的可靠性，克服系统本身受干扰而瘫痪，系统采用双CPU 结构。硬件结构如图2。
图2 硬件结构图
考虑到可靠性高、综合成本低、精度高、调试方便、抗干扰能力强、系统结构简单，选用一片ADI公司的ADuC812高精度数据采集片上系统芯片作主系统实现A/D、D/A、单片机系统的全部功能。ADuC812包含8通道12-bit SAR A/D，无噪声≥14位，速度10KHz；2通道12位D/A，速度15uS；8KE2PROM程序存储器；640字节Flash ROM 数据存储器；工业标准8052核；精密基准电压源；时钟频率最高16MHz。考虑到价格便宜，可靠性高，体积小，采用89C2051作为实时监控主系统。89C2051包含2KE2PROM程序存储器；时钟频率最高20MHz；20脚芯片。采用IMP690A芯片作为硬件监控，它能为单片机提供可靠的上电、掉电复位低电压早期报警，“看门狗”及后备电池管理、写保护等功能，同时还具有抗高温及短路保护功能，能极大的提高系统的抗干扰能力和系统的可靠性。
3.2神经元结构的在线自检测程序实现
神经元结构的在线自检测程序程序流程如图3，
主系统监控系统
图3 神经元结构的在线自检测程序流程图
4监控系统性能分析
4.1 故障覆盖率
MCU系统受电磁干扰而发生故障主要有系统程序“跑飞”、部分寄存器改变两种。传统方法采用电压比较器对电源监控，采用“看门狗”对程序监控，只能检测出系统飞死故障，当发生程序出现“跑飞”时，由于“跑飞”到任意标号的概率是相同的，而MCU系统平均一条指令占2字节，故程序跳过一段程序，正好进入另一条指令的概率为50%。故障检测率低于50%，且不能检测出发生部分寄存器改变的故障。利用神经网络模型，由于“跑飞”到任意标号的概率是相同的，而△n一般小于10字节指令的运行时间，故障检出率的计算公式为公式（5）P W=1-10/M （4）式中： M: 存储空间，本系统为8K
所以，本系统故障检出率大于99%，同时，由于系统不断对比关键寄存器值，能及时发现部分寄存器改变的故障。
4.2 故障检出时间
本方案的故障检出时间小于单个神经元细胞的运行时间，可以检测变周期运行系统所以在对外状态发生改变之前总可以检出故障，不会出现检出时间太长，并因此而引起连锁反应，造成直接经济损失。而传统方案由于检出时间不可变，“看门狗”的定时总要大于程序最长运行时间，无法克服这一缺点。
4.3故障误检及在线故障修复
由于本方案采用神经元网络的自学习算法，可有效克服系统时间基准会发
生频率漂移产生的故障误检，误判概率≤0.3%，同时，采用神经元网络的重入技术，不但可实现系统的在线故障修复，同时可克服故障误检出现的系统故障。本方案把系统分成许多神经元模块，利于逻辑编程和结构化设计，是一种提高程序可靠性和运行的稳定的好方法。当然，这种方法要求衡量阈值触突程序的运行时间远小于细胞核程序的运行时间，所以只适用对速度要求不高的智能传感器系统。
5小结
本文介绍了一种利用神经网络模型实现智能传感器在线诊断的方法，这种方法可以提高系统的可靠性，适用于对速度要求不高的智能传感器系统，对于该类传感器系统的设计有一定的参考价值。
参考文献
1. 杨汝清.智能控制工程[M].上海：上海交通大学出版社.2001.01；118~121
2. 刘迎春、叶湘滨.现代传感器原理与应用[M].长沙：国防科技大学出版社.1998.01；234~240.
3. 王福瑞.单片机测控系统设计大全[M].北京：北京航空航天出版社。1999.03；58~68
作者简介
胡学海：男，电子科技大学，硕士生，成都飞机研究所，工程师，主要研究方向为仪器仪表网络化，智能传感器；
古天祥：男，电子科技大学，博导，主要研究方向为仪器仪表网络化，自动测试系统。
通讯地址：
邮编：610041 394信箱13分箱
成都飞机研究所13室
胡学海（收）
通讯电话：T：89025173
87412932 胡学海
E-mail happerren@https://www.wendangku.net/doc/804278006.html,
尊敬的编辑同志：
我们对传感器智能化进行了两年的研究，设计了一种智能热式流量传感器，并将我们的成果总结成文，还有很多不足之处，请各位专家给予指正。由于时间所限，本文仅是一个草稿，还会进行进一步修改。
谢谢
祝春节快乐
胡学海
2003.01.25
角度传感器的参数的计算
假设机器人有两个角度传感器，通过传动链将每一个角感连接到主动轮上。轮子的直径为D，R为角感的分辨率，G为编码器与轮子的传动比，你 能得到一个转换系数F，它将角度传感器的每一个单位转换成响应的运动距离： F = (D x π) / ( G x R) 这个比的分子是D x π，表示轮子的圆周长，它刚好等于轮子转动一周运动的距离。这个比的分母是G x R，定义编码器计数的增量刚好等于轮子的一转。F就表示每跳动一下移动的单位距离。 机器人使用最大的轮子，它的直径是81.6mm。角度传感器每一转有16的分辨率，她与轮子的传动比是1;5（轮子转动一圈，角度传感器转动5圈）。结果是： F = 81.6 mm x 3.1416 / (5 x 16 ticks) 3.2 mm/tick 就是说每次传感器计数一次，轮子就会运动3.2mm。在任何给定的时间间隔，左轮运动的距离TL等于角度传感器计数的增量IL乘以系数F TL = IL x F 同样，对右轮： TR = IR x F 机器人的中心点，就是在连接两轮的的中线上的一点，它移动的距离是TC TC = (TR + TL) / 2 为了计算方向ΔO的变化你需知道机器人的另一个参数，轮子间的距离B，或更精确一点，轮子与地接触的那两点间的距离。 ΔO = (TR – TL) / B 这个公式返回的值ΔO是弧度，使用下面的关系式将弧度转变为角度。 ΔODegrees = ΔORadians x 180 /π 你现在可以计算机器人的相对方位，在I时刻的新方位ΔO是建立在I-1时刻的方位变化ΔO O是机器人所指的方位，为ΔO选择同样的单位的结果是： Oi = Oi-1 + ΔO 同样的，新的中心点卡迪尔坐标是根据前一中心点移动距离的增量：
毕业设计---智能压力传感器系统设计
毕业设计任务书 一、题目 智能压力传感器系统设计 二、指导思想和目的要求 1.培养学生综合运用所学职业基础知识、职业专业知识和职业技能，提高解决实际问题的能力，从而达到巩固、深化所学的知识与技能； 2. 培养学生建立正确的科学思想，培养学生认真负责、实事求是的科学态度和严谨求实作风； 3.培养学生调查研究，收集资料，熟悉有关技术文件，锻炼学生的科研工作能力和培养学生的团结合作攻关能力。 三、主要技术指标 1.培养学生综合运用所学职业基础知识、职业专业知识和职业技能，提高解决实际问题的能力，从而达到巩固、深化所学的知识与技能； 2. 培养学生建立正确的科学思想，培养学生认真负责、实事求是的科学态度和严谨求实作风； 3.培养学生调查研究，收集资料，熟悉有关技术文件，锻炼学生的科研工作能力和培养学生的团结合作攻关能力。 三、主要技术指标 本设计主要设计一个智能压力传感器的设计，要求如下： 被测介质：气体、液体及蒸气 量程：0Pa～500pa 综合精度：±0.25%FS 供电：24V Dc（12～36VDC） 介质温度：-20～150℃ 环境温度：-20～85℃ 过载能力：150%FS 响应时间：≤10mS 稳定性：≤±0.15%FS/年 能实时显示目标压力值和保存参数，并能和上位机进行通信，并具有较强的抗干扰能力。 所需要完成的工作： 1.系统地掌握控制器的开发设计过程，相关的电子技术和传感器技术等，进行设计任务和功能的描述；
2.进行系统设计方案的论证和总体设计； 3.从全局考虑完成硬件和软件资源分配和规划，分别进行系统的硬件设计和软件设计； 4.进行硬件调试，软件调试和软硬件的联调； 5.查阅到15篇以上与题目相关的文献，按要求格式独立撰写不少于15000字的设计说明书及1.5万（或翻译成中文后至少在3000字以上）字符以上的英文翻译。 四、进度和要求 第01周----第02周：查阅相关资料，并完成英文翻译； 第03周----第04周：进行市场调查，给出系统详细的设计任务和功能，进行系统设计方案的论证和总体设计； 第05周----第07周：完成硬件电路设计，并用PROTEL画出硬件电路图； 第08周----第10周：完成软件模块设计与调试； 第11周----第12周：进行硬件调试，软件调试和软硬件的联调； 第13周----第14周：撰写毕业设计论文； 五、主要参考书及参考资料 1. 单片机原理及应用，张鑫等，电子工业出版社 2. MCS51单片机应用设计，张毅刚等，哈尔滨工业大学 3. MCS51系列单片机实用接口技术，李华等，北京航天航空大学 4. PROTEL2004电路原理图及PCB设计，清源科技，机械工业出版社 5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究，曹卫芳，山东科技大 学，2005．5 6. 单片机应用技术选编，何立民，北京航空航天大学出版社，2000 7. 检测技术与系统设计，张靖等，中国电力出版社，2001
角度传感器应用电路设计
磁阻式传感器KMZ41的特点： 内部包含有两个有磁阻构成的、位置成正交的、独立的电桥（Wheatstone Bridge）。其内部结构如下图所示： 将KMZ41置于有X轴、Y轴构成的平面上，当旋转磁场强度变化时，KMZ41就会产生两路正弦输出的信号，两信号的相位差就代表芯片轴向与磁场方向的夹角a，输出信号波形如下图所示： 图1 图2 图1为KMZ41产生的两路正弦输出信号；图2为芯片轴向与磁场方向的夹角。UZZ9001的内部结构与工作原理： UZZ9001的芯片内部包括A/D转换器1和A/D转换器2、滤波器、算法逻辑、SPI接口、时钟振荡器、；逻辑控制及复位等。UZZ9001Y与KMZ41连接，能够将磁阻式传感器KMZ41输出的两个有相位差的正弦信号转换成数字信号输出，与微控制器配套构成一个角度测量系统。 *
角度传感器部分设计： 方案一 由UZZ9000和KMZ41构成的角度检测电路： UZZ9000为线性电压输出式角度传感器调理器电路，输出电压与被测角度信号成正比；测量角度的范围是0~180°，且在0~100°范围内；测量误差小于±0.45°分辨力达0.1°；测量范围和输出零点均可调节；电源电压范围为+4.5~+5.5V；电源电流为10mA；工作温度范围是-40~+150℃。 由UZZ9000和KMZ41构成的电压输出式角度检测电路如图所示。改变R2和R3的比值，可以调节传感器1的偏移量；改变R4和R5的阻值，可以调节传感器2的偏移量；改变R6和R7的比值，可以调节零点偏移；改变R8和R9的比值；可以调节测量角度范围。电阻R2~R9可以采用电位器代替。电路输出电压送至数字电压表或者微控制器系统，即可显示出被测角度值。该电路可广泛用于发动机凸轮/曲轴速度及位置检测、节流阀控制、转向操作控制、汽车中的ABS系统等领域。 注：1.设置角度范围。在UZZ9000的引脚端13加上不同的外部电压可以选择0~30到0~180共16个不同的角度范围。
智能传感器的在线自诊断1
基于神经网络模型的智能传感器在线自诊断、自修复 胡学海、古天祥 电子科技大学自动化学院 成都飞机设计研究所 摘要：本文首次提出了基于神经网络模型实现智能传感器在线诊断、在线修复的原理、方案，及软、硬件实现方法，对利用生物结构来提高电子系统可靠性进行了初步尝试。本文的成果适用于对速度要求不高的智能传感器系统，有一定的参考价值。 关键字：智能传感器、在线自诊断、自修复、神经网络模型、触突、阈值 The Intelligent Sensor’s check and repair on line Which based on Nervous Model Hu Xue Hai 、Gu Tian Xiang Abstract：In this paper , it is carried out the research on the principle of Intelligent Sensor’s check and repair on line which based on nervous model and it’s structure of software and hardware . The way to improve reliability by natural structure is tried . The way suits for the Intelligent Sensor . Key words：intelligent sensor, check and repair on line , nervous model , conjunction , limit value 中图分类号：TP212.6 1引言 进入信息时代后，一场数字化革命正在各国蓬勃的展开。作为信息技术的三大支柱之一的传感器技术也同样面临着这个挑战。内置MCU系统，可自动对输出进行线性化、标度变换、数字滤波、数字补偿，即提高测量精度，又能补偿受温度、压力、气体浓度等因素影响的智能传感器成为了当今传感器技术发展和研究的主流和前沿。 但由于内部结构更加复杂，特别是系统全部基于内置MCU系统的正常运行，不可避免的降低了传感器的可靠性。为了提高可靠性，就必须对传感器内置的MCU系统进行在线监控，这也就成为了智能传感器研究的重要课题。 2基本原理 智能传感器使用内置的MCU系统作为系统控制核心。由于MCU系统较易受电磁干扰而发生系统程序“跑飞”，或内存单元数据突然改变现象，这种故障是随机发生的，且和运行环境有关，难于检测、排除。传统方法采用电压比较器对电源监控，采用“看门狗”对程序监控，存在的缺陷主要有：测试故障覆盖率低、难以检测变周期运行系统、测试时间太长，并可能因此而引起连锁反应，造成直接经济损失、故障处理智能度差，无法进行过程重入，从而无法实现在线故障排除。我们利用神经网络模型可以很好的解决这一问题，实现了MCU系统的智能在线监控和在线故障排除，从而极大的提高智能传感器的可靠性和运行平稳性。 2.1 神经网络模型
智能压力传感器的设计
密级： NANCHANG UNIVERSITY 学士学位论文 THESIS OF BACHELOR （2009—2013年） 题目智能化压力传感器的设计 学院：环化学院系测控系 专业班级：测控技术与仪器093班 学生姓名：钟刚学号： 5801209114 指导教师：刘诚职称：讲师 起讫日期： 2013.3.15—2013.6.6 南昌大学 学士学位论文原创性申明 本人郑重申明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密□，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密□。 （请在以上相应方框内打“√”） 作者签名：日期： 导师签名：日期：
传感器及转换器形成系统的“前端”，没有它，许多现代化的电子系统都无法正常工作。传感器已广泛的应用于工业控制系统和能源工业装置当中（如石油和天然气的生产、配电工业）。它们也是制造录音机和录像机这些原始设备产品的重要内在组成部分。大多数这些数字电子系统之所以具有普遍性和强大优势是得益于传感器广泛应用于这些电子电路中。 本课题将深入研究智能压力传感器系统理论及其在压力测试方面的应用，对新型智能压力传感器系统的智能化功能、智能化软件和硬件配置进行全面的设计。提出了一种差动电容式传感器的前置电路,基于电容/ 电压转换的原理,对微小电容变化量进行测量。电路输出的直流电压与差动电容变化量成线性关系,且能对偏差电容和电路的漂移进行自动补偿。 完善智能化软件，实现温度补偿、自动校准、总线数字通讯、自动增益控制等多种智能化特性，使智能化程度尽可能的提高。 关键词：传感器；压力；智能化。
角度传感器简单应用系统
2010年05期（下 ）角度传感器简单应用系统 叶贞贞 （合肥学院电子信息与电气工程系 安徽 合肥 230061） 【摘要】本设计以C8051F005单片机为控制核心，用单轴倾角传感器SCA60C 检测平衡板倾斜角度，通过对步进电机的控制达到了控制平衡板旋转角度的目的。 【关键词】角度传感器；C8051F005单片机；角度预置；步进电机；显示联动 0.引言 传感器在现代信息技术中有着举足轻重的地位，传感器为系统提供进行处理和决策所必需的原始信息，很大程度上影响和决定着系统的性能，本设计采用以单片机为控制单元，用单轴倾角传感器检测平衡板倾斜角度，采取步进电机控制平衡板角度自动旋转目的。 1.硬件电路设计 角度传感器硬件连接图如图1所示，当步进电机带动平衡板倾斜到使角度传感器SCA60C 处于水平位置时，Vo 端输出+0.5V 的模拟电压。传感器SCA60C 仅可精确检测到0~90度的角度范围，当平衡板转到使角度传感器与水平面成90度的角度时，此时Vo 端输出+5V 的模拟电压。在0~90度的倾角范围内，Vo 端输出的是正比于倾角大小的+0.5~+5V 的模拟电压信号，当平衡板转动到使角度传感器与水平面间的角度从90度到180度的范围变化时，输出端Vo 输出的是从+5V 依次变化到+0.5V 的模拟电压信号[1][2]，因此通过测定传感器SCA60C 输出端Vo 电压的大小即可确定平衡板与水平面的夹角。 图1角度传感器硬件连接图 图2步进电机驱动电路原理图 步进电机驱动电路的设计本系统中，我们选择4相5线步进电机，其驱动电路主要由L297+L298组成，该驱动电路集驱动与保护于一体。L297是脉冲分配器，只要步进电机A 、B 、C 、D 四项依次连接到J1的1、2、3、4各点，且将剩下的一条线接地，L297就会自动的将输入到端口CW/CCW 的脉冲分配给步进电机的各个相序，此时步进电机便可转动[3][4]。控制电机时只需单片机通过I/O 口向L297的cw/ccw 和clock 端发送控制信号即可控制它的转速和正反转。驱动电路原理如图2。 本系统主要由主控制器模块、角度检测模块、A/D 转换模块、键盘模块和显示器模块等部分组成，系统连接图如图3所示： 图3系统框图 图4程序流程图（下转第8页 ） 作者简介：叶贞贞（1987.1—），女，汉族，安徽安庆人，就读于合肥学院06级电子信息与电气工程系电子信息工程专业。 ◇高教论述◇
2018智能传感器的研究现状及展望
2018智能传感器的研究现状及展望 物联网已成为信息科技发展趋势，各种智能设备将作为传感器的载体，实现人、机、云端无缝的交互，让智能设备与人工智能（AI）结合从而拥有“智慧”，使得人体感知能力得到拓展和延伸。目前我国从事传感器的研制、生产和应用的企业超过1700家，产业门类基本齐全，传感器产品达到10大类、42小类、6000多个品种，无论是在健康医疗、城市规划，还是城市交通方面，传感器正在发挥着核心作用。 此前，国家工业和信息化部下发意见函，中国工程院组织遴选的MEMS传感器产业化等16个项目，拟作为《中国制造2025》2017年重大标志性项目。随着更多的设备通过传感器焕发了第二春，而且提升了效率，那么下一代的工程师、创新者和艺术家的使命是，发掘由数据构成的世界所给予的几乎无限的机会。 1.智能传感器简介 1.1智能传感器的概念 智能传感器概念最早由美国宇航局在研发宇宙飞船过程中提出来，并于1979年形成产品。IEEE协会将能提供受控量或待感知量大小且能典型简化其应用于网络环境的集成的传感器称为智能传感器。《现代新型传感器原理与应用》一书中认为智能传感器是带微处理机的，兼有信息检测、信息记忆以及逻辑思维与判断功能的传感器。 智能传感器是正在高速发展的高新技术，至今还未形成统一的规范化的定义，人们普遍认为智能传感器是具有对外界环境等信息进行自动收集、数据处理以及自诊断与自适应能力的传感器。 1.2智能传感器的功能 (1)自补偿与自诊断功能：通过微处理器中的诊断算法能够检验传感器的输出，并能够直接呈现诊断信息，使传感器具有自诊断的功能。 (2)信息存储与记忆功能：利用自带空间对历史数据和各种必需的参数等的数据存储，极大地提升了控制器的性能。 (3)自学习与自适应功能：通过内嵌的具有高级编程功能的微处理器可以实现自学习功能，同时在工作过程中，智能传感器还能根据一定的行为准则重构结构和参数，具有自适应的功能。 (4)数字输出功能：智能传感器内部集成了模数转换电路，能够直接输出数字信号，缓解了控制器的信号处理压力。
智能压力传感器的设计说明
前言 (1) 1 压力传感器 (1) 1.1压力传感器的简介 (1) 1.2 压力传感器的种类 (1) 1.3压力传感器的结构与特点 (1) 2 智能压力传感器 (1) 2.1智能压力传感器的构造 (1) 2.2智能压力传感器的作用 (2) 2.3智能压力传感器的优势 (2) 与传统传感器相比，智能压力传感器的特点是： (2) 2.4智能压力传感器的前景 (3) 3 智能压力传感器的系统设计 (3) 3.1系统结构整体设计 (3) 3.2系统的特点 (3) 4 系统硬件设计 (4) 4.1前端传感器模块 (4) 4.2信号调理电路模块 (5) 4.3 A/D转换模块 (5) 4.4微处理器 (8) 4.5显示模块 (9) 4.6温度补偿模块 (11) 4.7 硬件设计原理图 (11) 5软件程序设计 (16) 5.1软件程序语言介绍 (16) 5.2程序流程图 (16) 5.3 C语言程序设计 (16) 6问题与探究 (16) 7总结.......................................... 错误!未定义书签。
参考文献 (17)
前言 压力传感器是目前最为大众常见所知的传统传感器，这种传感器以压力形变为指标体现压力变化，这种结构传感器存在质量大，敏感度低，不能和电路器件相连使用等缺陷。随便科技的进步，半导体的迅猛发展，半导体压力传感器的诞生弥补了这些不足，半导体压力传感器，不仅体积小，重量轻，而且可以和电路元器件配套使用，从而大大的提高了智能化和可操作性。压力传感器大大的推动了传感器的发展，让人们能够更好的实现压力体现发展。 1 压力传感器 1.1压力传感器的简介 压力传感器是最为普遍的一种传感器，大多使用在各种自动化环境中，涉及到电力石化，军工科技，船舶制造，数码产品等多方面。一般压力传感器都是用模拟信号转换成输出信号，将输出信号转换为数值表现。这种转换方式大大的提高了工作效率。进而为智能化提供了强有力的发展基础。 1.2 压力传感器的种类 压力传感器通常分为以下几种：1；电容式，2；电阻式，3；压电式，4；电感式，5；智能式。智能式传感器是通过和微处理器相连，与传感器相结合，从而产生了智能化效果，它具有信号处理，信号记忆和逻辑思辨的能力。 1.3压力传感器的结构与特点 本次论文采用差压式电容传感器，电容式传感器灵敏度高，性价比高，操作简单，质量高，过载能力强，在极端环境下，能够稳定工作，提供持续的传感能力，保证了整个元器件工作，并把环境影响降到最低，特点鲜明。 2 智能压力传感器 2.1智能压力传感器的构造 智能压力传感器是利用精密机械制造工艺和集成电路原理，将智能芯片和传感器紧密结合在一个半导体原件上，与传统传感器相比，智能式传感器体积更小，质量小，适用围更大。整个智能压力传感器结构如下图所示；
角度传感器工作原理及应用简介
角度传感器工作原理及应用简介 角度位移传感器是利用角度变化来定位物体位置的电子元件。适用于汽车，工程机械，宇宙装置、导弹、飞机雷达天线的伺服系统以及注塑机，木工机械，印刷机，电子尺，机器人，工程监测，电脑控制运动器械等需要精确测量位移的场合。本文介绍角度位移传感器原理及其应用实例。角度位移传感器原理 角度传感器用来检测角度的。它的身体中有一个孔，可以配合乐高的轴。当连结到RCX 上时，轴每转过1/16圈，角度传感器就会计数一次。往一个方向转动时，计数增加，转动方向改变时，计数减少。计数与角度传感器的初始位置有关。当初始化角度传感器时，它的计数值被设置为0，如果需要，你可以用编程把它重新复位。 角度位移传感器实例 如果把角度传感器连接到马达和轮子之间的任何一根传动轴上，必须将正确的传动比算入所读的数据。举一个有关计算的例子。在你的机器人身上，马达以3:1的传动比与主轮连接。角度传感器直接连接在马达上。所以它与主动轮的传动比也是3:1。也就是说，角度传感器转三周，主动轮转一周。角度传感器每旋转一周计16个单位，所以16*3=48个增量相当于主动轮旋转一周。现在，我们需要知道齿轮的圆周来计算行进距离。幸运地是，每一个LEGO齿轮的轮胎上面都会标有自身的直径。我们选择了体积最大的有轴的轮子，直径是81.6CM（乐高使用的是公制单位），因此它的周长是81.6=81.63.14256.22CM。现在已知量都有了：齿轮的运行距离由48除角度所记录的增量然后再乘以256。我们总结一下。称R 为角度传感器的分辨率（每旋转一周计数值），G是角度传感器和齿轮之间的传动比率。我们定义I为轮子旋转一周角度传感器的增量。即： I=GR 在例子中，G为3，对于乐高角度传感器来说，R一直为16.因此，我们可以得到： I=316=48 每旋转一次，齿轮所经过的距离正是它的周长C，应用这个方程式，利用其直径，你可以得出这个结论。
智能化压力传感器的设计开题报告
本科生毕业设计（论文）开题报告题目：智能化压力传感器的设计 学院：环境与化学工程学院系化工系 专业：测控技术与仪器 班级： 学号： 姓名： 指导教师：刘诚 填表日期：年月日
一、选题的依据及意义 随着计算机技术和传感器技术的发展，两者的结合也愈来愈紧密，智能化传感器作为两者结合的新兴的研究方向，越来和越受到更多人的关注。近年来，虽然取得了一定的研究和开发成果，但是实际的需求还远远得不到满足。压力测控系统正急需发展，已经开发和使用的压力传感器在无法满足需求，智能化的压力传感器系统，即将信息采集、信息处理和数字通信功能集于一身，能自主管理的开发和使用具有巨大意义。 此次选题是打算对智能压力传感器系统理论及其压力测量方面的应用进行深入研究，提出对智能压力传感器的设计开发和设计。利用集成程度高，功能强大的新型微处理器控制压力传感器，微处理器内部集成大量模拟和数字外围模块，会具有很强大的数据处理能力。 此次论文将在对智能压力传感器系统的智能化功能深入研究的基础上，设计了较为完善的智能化软件，实现了自动增益控制、温度补偿、自动校准、总线数字通讯等多种智能化特性，使传感器具有较高的智能化程度。提出了利用传感元件自身特性实现温度补偿的算法以及对系统非线性补偿的算法。并对传感器系统进行了较全面的抗干扰和系统故障自诊断设计，保证了系统的稳定性和可靠性。提出一种带有程序判断的智能数字滤波算法，它既具有较好的平滑能力，又具有较快的响应速度。 本系统在软件上运用C语言编程，系统采用与PC机通信，完成数据转换、数据处理以及实时数据显示等功能，便于实现系统集中监控。 本研究设计的智能压力传感器系统具有体积小、成本低、可靠性好、响应速度快、智能化程度高等特点，通过仿真对软、硬件进行了充分的调试，效果良好，在众多压力测控系统中有着广阔的应用前景。 二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述） 传感器技术是现代测量和自动化技术的重要技术之一。从宇宙探索到海洋开发，从生产过程的控制到现代文明生活，几乎每一项现代科学技术都离不开传感器。在工业、农业、国防、科技等各个领域，传感器技术都得到了广泛的应用，并展现出极其广阔的前景。因此。许多国家对传感器技术的发展十分重视。例如在日本传感器技术被列为六大核心技术(计算机、通信、激光、半导体、超导和传感器)之一?“，并且是将传感器列为十大技术之首；美国将90年代看作是传感器时代，将传感器技术列为90年代22项关键技术之一”“。我国对传感器的研究也有二十多年的历史并取得了很大的成就“?。目前，在“科学技术就是第一生产力”的思想指引下，各项科学技术取得了突飞猛进的发展，传感器技术也越来越受到各方面的重视，虽然在某些方面已赶上或者接近世晃先进水平。但是从总体来看，与国外传感器技术的发展相比，我国对传感器技术的研究和生产还比较落后，现正处于方兴未艾的阶段。 据了解，1994年世界传感器市场总的交易额高达260亿美元，并且在2000年以的前，世界传感器市场规模年增幅为7％以上，其中高档的传感器增幅可达18％以上，而那些采用微机械加工技术和微系统技术等高新技术制造的各类型新型智能传感器．其年增长率可达30％以上。从市场销售情况来看，压力传感器占第一位。利用硅材料制作的半导体传感器除具有固体传感器的一般优点以外，还可以把一些集成电路与传感器制作在一起从而构成集成化传感器。集成电路部分若制作了微处理机，则形成智能化传感器。到目前为止，高精确度、高可靠性、小型化、低成本的智能传感器已成为世界传感器市场的主流。
角度传感器程序总结
角度传感器程序总结 ——电信101 吴超琼 角度传感器AS5045这种绝对角度测量方式可即时指出磁铁的角度位置，其分辨率达到0.0879°=每圈360°共4096个位置，能够以串行比特流及PWM信号输出的形式给出数字化数据。 2种数字式12位绝对值输出： -串行接口输出 -脉冲调制（PWM）输出 该程序采用了串行接口输出12位绝对值输出。 角度传感器程序流程图如下：
AS5045采集得的数据是角度位置数据，要得到物体真正转过的角度就要进行计算，一圈360°，共4096个位置（5045芯片就是这样分配的），每个位置就有0.00879°，用读取AS5045得到的数据a乘以0.00879就得到我们所要求的角度。为了精确我们小数点后要有相应的有效数字，若有n位有效数字，就需要再乘以10n。例如： jiaodu=a*0.00879*10n。 程序如下： /*********通过AD转换和数字信号处理（DSP）算法**********/ /*********AS5045可提供精确的高分辨率*******************/ /*********绝对角度位置信息*****************************/ /*********AS5045能够检测磁场的方向并计算出12位的二进制编码******** *********此编码通过同步串行接口（SSI）进行访问*****/ /**********屏蔽掉的程序是另一种算法差不多************************/ #include
传感器复习总结(必看)
此份要重点看 1. 测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2分） 2. 霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度下单位控制电流时的霍尔电势的大小。（2分） 3. 光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面 后产生的光电效应分为三类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、光电倍增管；第二类是 利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电 效应，这类元件有光敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元件有光电池、光电仪表。 4.热电偶所产生的热电动势是两种导体的接触电动势和单一导体的 温差电动势组成的，其表达式为E ab （T ，T o ）=T B A T T B A d N N T T e k )(ln )(00σσ-?+-。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是 将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。 5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下， 其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。 相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。 6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁心时，铁心上的线圈电
感量（增加） 8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（变极距型）外是线性的。（2分） 四、下面是热电阻测量电路，试说明电路工作原理 答：该热电阻测量温度电路由热敏电阻、测量电阻和显示仪表组成。图中G为指示仪表，R1、R2、R3为固定电阻，R a为零位调节电阻。热电阻都通过电阻分别为r2、r3、R g的三个导线和电桥连接，r2和r3分别接在相邻的两臂，当温度变化时，只要它们的R g分别接在指示仪表和电源的回路中，其电阻变化也不会影响电桥的平衡状态，电桥在零位调整时，应使R4=R a+R t0为电阻在参考温度（如0 C）时的电阻值。三线连接法的缺点之一是可调电阻的接触电阻和电桥臂的电阻相连，可能导致电桥的零点不稳。 一、选择与填空题：（30分）
压力传感器数据采集
题目：压力传感器数据采集
摘要 压力传感器是自动控制中使用最多的测量装置之一。在大型的化工项目中,几乎包含了所有压力传感器的应用:差压、绝压、表压、高压、微差压、高温、低温,以及各种材质及特殊加工的远传法兰式压力传感器。近年来压力传感器在市场上大热，在各类消费产品中都可以看到传感器的应用，既丰富了产品的功能又提高了产品的方便性和易用性，成为吸引消费者关注的新亮点。压力传感器具有全密封不锈钢焊接结构、小体积、高灵敏度、零点满度可调节应可用于液压、压铸、中央空调系统、恒压供水、机车制动系统轻工、机械、冶金、石化、环保、空压机等其他自动控制系统。 无线技术能在短距离内用发射、接收模块代替有线电缆的连接。本文给出了一种基于无线技术的智能压力传感器数据采集系统,由数据采集发射端和接收端两部分组成。主要介绍了硬件结构设计、软件系统工作流程及测试结果,并且应用多项式标准化拟合的方法对压力值作了热零点漂移补偿,提高了传感器的测量精度及温度稳定性。该系统可以在一些特殊的场所实现信号的采集、处理和发送,解决了复杂的现场连线,并且具有成本低、可靠性好、实用性强等优点。 关键词：压力传感器无线技术数据采集
Abstract Pressure sensor is one of the most frequently used measuring devices in automatic control. In large-scale chemical projects, including almost all the pressure sensor application: differential pressure, absolute pressure, gauge pressure, high pressure, differential pressure, high temperature, low temperature, and a variety of materials and special processing transmission flange type pressure sensor. In recent years, pressure sensor in the market hot, in a wide range of consumer products can see sensor application, not only enrich the functions of the product and improve the products of the convenience and ease of use, become to attract consumer attention, a new bright spot. The pressure sensor has the whole sealing stainless steel welded structure, small volume, high sensitivity, zero full adjustable should be used for hydraulic, die-casting, central air-conditioning system, constant pressure water supply, locomotive brake system light industry, machinery, metallurgy, petrochemical, environmental protection, air compressor and other automatic control system. Wireless technology can be used in a short distance to transmit and receive module instead of cable connection. In this paper, a data acquisition system based on wireless technology is presented, which is composed of two parts, the transmitter and receiver. This paper mainly introduces the hardware structure design, software system work flow and test results, and applies the method of polynomial fitting. The thermal zero drift compensation is used to improve the measurement accuracy and temperature stability of the sensor. The system can realize the signal acquisition, processing and transmission in some special places, which can solve the complicated scene connection, and has the advantages of low cost, good reliability and strong practicability. Key words: pressure sensor, wireless technology, data collection
传感器学习总结
传感器学习总结 篇一：传感器原理学习心得 传感器原理学习心得 姓名：哥 08级电子信息科学与技术1班 传感器原理学习心得 传感器应用极其广泛，而且种类繁多，涉及的学科也很多，通过对传感器的学习让我基本了解了传感器的基本概念及传感器的静、动态特性电阻式、电容式、电感式、压电式、热电式、磁敏式、光电式传感器与光纤传感器的结构、工作原理及应用。传感器的特性主要是指输出入输入之间的关系。当输入量为常量或变化很慢时，其关系为静态特性。当输入量随时间变换较快时，其关系为动态特性。 传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输
出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等 所谓动态特性，是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了 前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。 传感器的作用主要是感受和响应规定的被测量，并按一定规律将其转换成有用输出，特别是完成非电量到电量的
转换。传感器的组成并无严格的规定。一般说来，可以把传感器看做由敏感元件（有时又称为预变换器）和变换元件（有时又称为变换器）两部分组成，。 敏感元件 在具体实现非电量到电量的变换时，并非所有的非电量都能利用现有的技术手段直接变换为电量，有些必须进行预变换，即先将待测的非电量变为易于转换成电量的另一种非电量。这种能完成预变换的器件称为敏感元件。 变换器 能将感受到的非电量变换为电量的器件称为变换器，例如，可以将位移量直接变换为电容、电阻及电感的电容变换器、电阻变换器及电感变换器，能直接把温度变换为电势的热电偶变换器。显然，变换器是传感器不可缺少的重要组成部分。 在实际情况中，由于有一些敏感元件直接就可以输出变换后的电信号，而一些传感器又不包括敏感元件在内，因
基于BP网络的智能压力传感器系统研究与设计
第24卷第10期2011年10月 传感技术学报 CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTUATORS Vol．24No．10Oct．2011 项目来源:陕西省教育厅基金项目(09JK636) 收稿日期:2011－06－01修改日期:2011－07－16 The Research and Design of Intelligent Sensor System Based on BP Network * CUI Jingya ，LV Huimin *，CHENG Sai (Department of Applied physics ，Xi ’an University of Technology ，Xi ’an 710048，China ) Abstract :An intelligent high precision sensor was designed by combining STM32F101C8microprocessor with μC / OS－Ⅱoperating system ，meanwhile ，the corresponding hardware structure and software design were given．By using BP neural network ，two target parameters ，pressure and temperature ，were made do the data combination to reduce the sensitivity of cross-interference．The results show that the sensor can meet the real-time demand under multitask ，and get the performance more accurate ，stable and reliable．Key words :pressure sensor ;BP network ;μC /OS－Ⅱ;STM32F101C8EEACC :1295;7230 doi :10．3969/j．issn．1004－1699．2011．10．011 基于BP 网络的智能压力传感器系统研究与设计 * 崔静雅，吕惠民* ， 程赛 (西安理工大学应用物理系，西安710048) 摘要:将STM32F101C8微处理器与μC /OS－Ⅱ操作系统相结合，设计出了一种高精度智能传感器系统，给出了相应的硬件 结构和软件设计。利用BP 神经网络对压力和温度两个目标参量进行数据融合处理，减小了两者相互交叉干扰敏感度。实测结果显示该传感器能满足多任务下的实时性要求，并具有更加精确、稳定、可靠的性能。 关键词:压力传感器;BP 神经网络;μC /OS－Ⅱ;STM32F101C8 中图分类号:TP24 文献标识码:A 文章编号:1004－1699(2011)10－1426－05压力的测控在现代工业自控环境中广泛应用， 涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、航空航天、军工等众多行业。随着通讯技术和计算机技术的发展，智能压力传感器技术的发展相对滞后，呈现出“头 脑(计算机)发达，感觉(传感器)迟钝”的现象［1］。为了提高测量精度，如何抑制压力传感器对温度的 交叉敏感性是亟待解决的核心问题 ［2］ 。 压力传感器的工作原理已经基本定型，通过发 现新的特殊敏感材料［3］ 来提高性能已经很困难。目前，国内外常用的解决方法基本有两种:一种是硬件法，但硬件电路大都存在电路复杂、精度低、成本高等缺点 ［4］ ;另一种是软件法，此类方法是将微处理器与传感器结合起来，利用丰富的软件功能、结合 一定的算法对参量进行数据融合，主要有回归法、最小二阶乘法、神经网络、小波等，其中神经网络具有层次性、联想记忆和并行处理等优点，应用前景良好［5－6］ 。近几年，相关文献中多选用BP 神经网络来 提高压力测量的精度［5，7－8］ ，但是忽略了温度测量的 准确，且收敛速度慢。本智能传感器系统针对压力 和温度相互交叉干扰的问题，利用BP 神经网络的Levenberg-Marquardt 算法提高了网络收敛速率以及温度和压力两个参量的测量精度，同时在μC /OS －Ⅱ操作平台上，将BP 网络融合算法 嵌入到STM32F101C8微处理器中，实现显示、报警、与PC 机通信等功能，使功能更加完善。 1智能压力传感器的硬件设计 硬件电路的系统方框图如图1所示。 图1 硬件电路系统方框图
角度传感器工作原理与使用方法
角度传感器工作原理与使用方法 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 一、简介 角度位移传感器是利用角度变化来定位物体位置的电子元件。适用于汽车，工程机械，宇宙装置、导弹、飞机雷达天线的伺服系统以及注塑机，木工机械，印刷机，电子尺，机器人，工程监测，电脑控制运动器械等需要精确测量位移的场合。本文介绍角度位移传感器原理及其应用实例。 二、角度位移传感器原理 角度传感器用来检测角度的。它的身体中有一个孔，可以配合乐高的轴。当连结到RCX 上时，轴每转过1/16圈，角度传感器就会计数一次。往一个方向转动时，计数增加，转动方向改变时，计数减少。计数与角度传感器的初始位置有关。当初始化角度传感器时，它的计数值被设置为0，如果需要，可以用编程把它重新复位。 三、角度位移传感器实例 如果把角度传感器连接到马达和轮子之间的任何一根传动轴上，必须将正确的传动比算入所读的数据。举一个有关计算的例子。在机器人身上，马达以3:1的传动比与主轮连接。角度传感器直接连接在马达上。所以它与主动轮的传动比也是3:1。也就是说，角度传感器转三周，主动轮转一周。角度传感器每旋转一周计16个单位，所以16*3=48个增量相当
于主动轮旋转一周。 ①每一个LEGO齿轮的轮胎上面都会标有自身的直径。我们选择了体积最大的有轴的轮子， 直径是81.6CM(乐高使用的是公制单位)，因此它的周长是81.6×π=81.6×3.14≈256.22CM。 ②现在已知量都有了：齿轮的运行距离由48除角度所记录的增量然后再乘以256。我们 总结一下。称R为角度传感器的分辨率(每旋转一周计数值)，G是角度传感器和齿轮之间的传动比率。我们定义I为轮子旋转一周角度传感器的增量。即：I=G×R 四、角度位移传感器应用 使用角度传感器来控制你的轮子可以间接的发现障碍物。原理非常简单：如果马达角度传感器构造运转，而齿轮不转，说明机器已经被障碍物给挡住了。此技术使用起来非常简单，而且非常有效;唯一要求就是运动的轮子不能在地板上打滑(或者说打滑次数太多)，否则你将无法检测到障碍物。如果是一个空转的齿轮连接到马达上就可以避免这个问题，这个轮子不是由马达驱动而是通过装置的运动带动它:在驱动轮旋转的过程中，如果惰轮停止了，说明碰到障碍物了。 在许多情况下角度传感器是非常有用的：控制手臂，头部和其它可移动部位的位置。值的注意的是，当运行速度太慢或太快时，RCX在精确的检测和计数方面会受到影响。事实上，问题并不是出在RCX身上，而是它的操作系统，如果速度超出了其指定范围，RCX就会丢失一些数据。Steve Baker用实验证明过，转速在每分钟50到300转之间是一个比较合适的范围，在此之内不会有数据丢失的问题。然而，在低于12rpm或超过1400rm的范围内，就会有部分数据出现丢失的问题。