智能工业传感器有哪些（智能制造传感器）

电子爱好者网报道（文/周开阳）工业传感器是工业控制中感知层的重要组成部分。在改善工业流程、提供资产监控和保护的同时，也让工业控制的可视化更加清晰。在当今工业智能制造趋势下，为了打造智能传感器节点，传感器本身必须融入辅助的AI设计或直接集成一定的AI计算能力。这可以降低MCU的计算能力和功耗来实现边缘AI。

ST iNEMO惯性模块意法半导体的iNEMO惯性模块作为主流IMU产品之一，采用集成封装，包含多个传感器模块，支持多个外部传感器。常用于智能手机光学防抖等场景。针对工业应用，意法半导体推出了ISM330IS，它在常见的iNEMO惯性模块的基础上集成了新型智能传感器处理单元（ISPU）。

ISM330IS集成了三轴数字加速度计和三轴数字陀螺仪，其片上传感器集线器还支持最多四个外部传感器。即使在高性能模式下，也能以0.59mA的电流运行，并支持永远在线的低功耗。可以说是工业物联网解决方案中理想的IMU单元选择。

但ISM330IS最特别的是集成的ISPU，它支持依赖传感器数据的实时处理应用。 ISPU是超低功耗、高性能的可编程内核，可以在边缘执行用C语言编程的各种信号处理和AI算法。开发人员可以使用意法半导体的NanoEdgeAI Studio 轻松创建强大的机器学习功能。

事实上，ISPU基于配备FPU和专用指令集的小型DSP内核，时钟频率仅为10MHz。再加上极高的面积效率，ISPU在本地处理时的功耗仅为几W。与传统的MCU加传感器融合方案相比，ISPU的功耗仅为五分之一。

即使需要与外部MCU通信，当检测到特定事件或需要交换数据时，也会控制通信开始。因此，即使传感器始终开启，外部MCU大部分时间都处于睡眠状态，这大大降低了系统功耗，非常适合工业控制中的机器人和状态监控等应用。 ADI OtoSense

对于工业场景来说，感知机器的运行状态至关重要，关系到生产环境的安全，尤其是电机等设备。这就是为什么预测性维护开始成为工业4.0背景下的趋势。然而，每个传统传感器每秒发送数百KB的数据，本地MCU很难处理，也很难指望云端进行实时分析。因此还需要智能传感器来救援。 ADI 的OtoSense 智能电机传感器采用典型的本地预测维护设计。 OtoSense 专为广泛使用的三相鼠笼异步电机而设计，集成了两个振动传感器(ADXL1002)、一个定制磁场传感器和两个温度传感器(ADT7420)。借助这五个传感器，OtoSense可以实时检测电机的开关次数、运行时间、速度、电流、输出功率等状态。

当然，传统的传感器模块也可以完成这些任务，但安装智能电机传感器后，OtoSense 创建电机的数字孪生，通过学习检测9 种常见的电机异常，例如电源异常、定子/转子异常、轴偏差、散热异常等。

同时，OtoSense还集成了独立的2.4GHz Wi-Fi网络，可以进一步将数据发送到云端进行处理，还可以连接到手机应用程序，实现24小时监测电机运行状况。这种无线连接方式也解决了电机运行环境下有线网络部署的困境，可以实现工业现场快速灵活的部署和拆卸。

写在最后

随着MEMS技术、模拟与数字层融合等技术的发展，市场上出现了越来越多集成AI功能的传感器产品。未来，工业传感器厂商在提升传感器性能的同时，还必须重点关注AI算法库和逻辑电路设计，这样才能尽快突破工业5.0中人机融合的边界。