Mēs palīdzam pasaulei augt kopš 2004

Piecas dizaina prasmes un sensora tehniskie rādītāji

Sensoru skaits pieaug visā zemes virsmā un telpās ap mums, sniedzot pasaulei datus. Šie pieejamie sensori ir lietu interneta attīstības un digitālās revolūcijas virzītājspēks, ar ko saskaras mūsu sabiedrība, tomēr savieno un piekļuve datiem no sensoriem ne vienmēr ir vienkārša vai vienkārša. Šis raksts iepazīstinās ar sensoru tehnisko indeksu, 5 projektēšanas prasmēm un OEM uzņēmumiem.

Pirmkārt, tehniskais indekss ir objektīvs pamats produkta darbības raksturošanai. Izprotiet tehniskos rādītājus, palīdziet pareizi izvēlēties un lietot produktu. Sensora tehniskie rādītāji ir sadalīti statiskos un dinamiskos rādītājos. Statiskie indikatori galvenokārt pārbauda sensora darbību statiskās nemainības apstākļos, ieskaitot izšķirtspēju, atkārtojamību, jutīgumu, linearitāti, atgriešanās kļūdu, slieksni, šļūdi, stabilitāti un tā tālāk. Dinamiskais indekss galvenokārt pārbauda sensora veiktspēju šajā stāvoklī straujām izmaiņām, ieskaitot frekvenču reakciju un soļu reakciju.

Sakarā ar daudziem sensora tehniskajiem rādītājiem dažādi dati un literatūra ir aprakstīti no dažādiem leņķiem, lai dažādiem cilvēkiem būtu atšķirīga izpratne un pat pārpratumi un neskaidrības. Šim nolūkam tiek interpretēti šādi vairāki galvenie sensora tehniskie rādītāji:

1, izšķirtspēja un izšķirtspēja:

Definīcija. Izšķirtspēja attiecas uz mazākajām izmērītajām izmaiņām, kuras var noteikt sensors. Izšķirtspēja attiecas uz izšķirtspējas un pilnas skalas vērtības attiecību.

1. interpretācija. Izšķirtspēja ir vissvarīgākais sensora rādītājs. Tas atspoguļo sensora spēju atšķirt izmērītos objektus. Citas sensora tehniskās specifikācijas ir aprakstītas kā minimālā vienība.

Sensoriem un instrumentiem ar digitālo displeju izšķirtspēja nosaka minimālo parādāmo ciparu skaitu. Piemēram, elektroniskā digitālā suporta izšķirtspēja ir 0,01 mm, un indikatora kļūda ir ± 0,02 mm.

2. interpretācija: Izšķirtspēja ir absolūts skaitlis ar vienībām. Piemēram, temperatūras sensora izšķirtspēja ir 0,1 ℃, paātrinājuma sensora izšķirtspēja ir 0,1 g utt.

3. interpretācija. Izšķirtspēja ir saistīta un ļoti līdzīga izšķirtspējai, abas attēlo sensora izšķirtspēju mērījumam.

Galvenā atšķirība ir tā, ka izšķirtspēja tiek izteikta procentos no sensora izšķirtspējas. Tas ir relatīvs un tam nav dimensijas. Piemēram, temperatūras sensora izšķirtspēja ir 0,1 ℃, viss diapazons ir 500 ℃, izšķirtspēja ir 0,1/500 = 0,02%.

2. Atkārtojamība:

Definīcija: Sensora atkārtojamība attiecas uz atšķirības pakāpi starp mērījumu rezultātiem, ja mērījums tiek atkārtots vairākas reizes vienā virzienā tādā pašā stāvoklī. To sauc arī par atkārtošanās kļūdu, reproducēšanas kļūdu utt.

1. interpretācija. Sensora atkārtojamībai jābūt atšķirības pakāpei starp vairākiem mērījumiem, kas iegūti vienādos apstākļos. Ja mainās mērīšanas apstākļi, mērījumu rezultātu salīdzināmība pazūd, un to nevar izmantot par pamatu atkārtojamības novērtēšanai.

2. interpretācija: Sensora atkārtojamība atspoguļo sensora mērījumu rezultātu izkliedi un nejaušību. Šādas izkliedes un nejaušības iemesls ir tas, ka sensora iekšpusē un ārpusē neizbēgami pastāv dažādi nejauši traucējumi, kā rezultātā tiek iegūti galīgie sensora mērījumu rezultāti. parādot nejaušo mainīgo īpašības.

3. interpretācija: izlases lieluma standarta novirzi var izmantot kā reproducējamu kvantitatīvu izteiksmi.

4.

3. Linearitāte:

Definīcija: Linearitāte (linearitāte) attiecas uz sensora ieejas un izejas līknes novirzi no ideālās taisnes.

1. interpretācija: Ideālai sensora ievades/izvades attiecībai jābūt lineārai, un tās ievades/izvades līknei jābūt taisnai (sarkanā līnija attēlā zemāk).

Tomēr faktiskajam sensoram vairāk vai mazāk ir dažādas kļūdas, kā rezultātā faktiskā ievades un izvades līkne nav ideāla taisne, bet gan līkne (zaļā līkne attēlā zemāk).

Linearitāte ir atšķirības pakāpe starp sensora faktisko raksturlīkni un bezsaistes līniju, kas pazīstama arī kā nelinearitāte vai nelineāra kļūda.

2. interpretācija. Tā kā atšķirība starp sensora faktisko raksturlīkni un ideālo līniju dažādos mērījumu izmēros ir atšķirīga, atšķirības maksimālās vērtības attiecība pret pilnu diapazona vērtību bieži tiek izmantota visā diapazona diapazonā. Acīmredzot , linearitāte ir arī relatīvs lielums.

3. interpretācija: Tā kā sensora ideālā līnija nav zināma vispārējai mērīšanas situācijai, to nevar iegūt. Šī iemesla dēļ bieži tiek izmantota kompromisa metode, tas ir, tieši izmantojot sensora mērījumu rezultātus, lai aprēķinātu montāžas līniju kas ir tuvu ideālajai līnijai. Īpašās aprēķina metodes ietver beigu punkta līnijas metodi, labāko līnijas metodi, mazākā kvadrāta metodi un tā tālāk.

4. Stabilitāte:

Definīcija: Stabilitāte ir sensora spēja saglabāt savu veiktspēju noteiktā laika periodā.

1. interpretācija. Stabilitāte ir galvenais rādītājs, lai noskaidrotu, vai sensors darbojas stabili noteiktā laika diapazonā. Faktori, kas izraisa sensora nestabilitāti, galvenokārt ietver temperatūras svārstības un iekšējo sprieguma atlaišanu. Tāpēc ir lietderīgi palielināt temperatūras kompensāciju un novecošanās ārstēšana, lai uzlabotu stabilitāti.

2. interpretācija. Stabilitāti var iedalīt īstermiņa stabilitātē un ilgtermiņa stabilitātē atkarībā no laika perioda. Ja novērošanas laiks ir pārāk īss, stabilitāte un atkārtojamība ir tuvu. Tāpēc stabilitātes indekss galvenokārt pārbauda garo termiņa stabilitāte. Konkrētais laika ilgums, saskaņā ar vides izmantošanu un prasībām, lai noteiktu.

3. interpretācija. Stabilitātes indeksa kvantitatīvai izteiksmei var izmantot gan absolūtu, gan relatīvu kļūdu. Piemēram, deformācijas tipa spēka sensora stabilitāte ir 0,02%/12 h.

5. Paraugu ņemšanas biežums:

Definīcija: Sample Rate attiecas uz to mērījumu rezultātu skaitu, kurus sensors var izlasīt laika vienībā.

1. interpretācija. Paraugu ņemšanas biežums ir vissvarīgākais sensora dinamisko raksturlielumu rādītājs, kas atspoguļo sensora ātras reaģēšanas spējas. Paraugu ņemšanas biežums ir viens no tehniskajiem rādītājiem, kas pilnībā jāņem vērā, strauji mainot mērījumus. Saskaņā ar Šenona paraugu ņemšanas likumu sensora paraugu ņemšanas biežumam jābūt vismaz 2 reizes lielākam par izmērīto izmaiņu biežumu.

2. interpretācija. Izmantojot dažādas frekvences, attiecīgi mainās arī sensora precizitāte. Parasti, jo augstāka ir paraugu ņemšanas frekvence, jo zemāka ir mērījumu precizitāte.

Augstākā sensora precizitāte bieži tiek iegūta ar zemāko paraugu ņemšanas ātrumu vai pat statiskos apstākļos. Tāpēc, izvēloties sensoru, jāņem vērā precizitāte un ātrums.

Pieci sensoru dizaina padomi

1. Sāciet ar kopnes rīku

Vispirms inženierim jāizmanto pieeja, vispirms savienojot sensoru ar kopnes rīku, lai ierobežotu nezināmo. Autobusu rīks savieno personālo datoru (datoru) un pēc tam ar sensora I2C, SPI vai citu protokolu, kas ļauj sensors, lai “sarunātos”. Datora lietojumprogramma, kas saistīta ar kopnes rīku, kas nodrošina zināmu un strādājošu datu nosūtīšanas un saņemšanas avotu, kas nav nezināms, neautentificēts iegultā mikrokontrollera (MCU) draiveris. Autotīkla utilītas kontekstā izstrādātājs var nosūtīt un saņemt ziņas, lai iegūtu izpratni par sadaļas darbību, pirms mēģināt darboties iegultajā līmenī.

2. Ierakstiet pārraides saskarnes kodu programmā Python

Kad izstrādātājs ir mēģinājis izmantot kopnes rīka sensorus, nākamais solis ir rakstīt sensoru lietojumprogrammas kodu. Tā vietā, lai pārietu tieši uz mikrokontrollera kodu, rakstiet lietojumprogrammas kodu programmā Python. Daudzas kopņu utilītas, rakstot rakstīšanu, konfigurē spraudņus un parauga kodu skriptus, kuriem parasti seko Python. NET viena no valodām, kas pieejama vietnē.net. Lietojumprogrammu rakstīšana Python ir ātra un vienkārša, un tas nodrošina veidu, kā pārbaudīt sensorus lietojumprogrammās, kas nav tik sarežģītas kā testēšana iegultā vidē. -līmeņa kods neiegultiem inženieriem ļaus viegli iegūt sensoru skriptus un testus bez iegultā programmatūras inženiera aprūpes.

3. Pārbaudiet sensoru ar Micro Python

Viena no priekšrocībām, rakstot pirmo lietojumprogrammas kodu Python, ir tā, ka lietojumprogrammu izsaukumus uz Bus-Utility lietojumprogrammu saskarni (API) var viegli nomainīt, zvanot uz Micro Python. Micro Python darbojas reāllaika iegultā programmatūrā, kurai ir daudz sensori inženieriem, lai saprastu tā vērtību. Micro Python darbojas ar Cortex-M4 procesoru, un tā ir laba vide, no kuras var atkļūdot lietojumprogrammas kodu. Tas ir ne tikai vienkārši, bet šeit nav jāraksta I2C vai SPI draiveri, jo tie jau ir iekļauti Micro Python funkcijā. bibliotēka.

4. Izmantojiet sensora piegādātāja kodu

Jebkurš parauga kods, ko var “nokasīt” no sensoru ražotāja, inženieriem būs jāiet tālu, lai saprastu, kā sensors darbojas. Diemžēl daudzi sensoru pārdevēji nav iegultās programmatūras dizaina eksperti, tāpēc negaidiet, ka atradīsit ražošanai gatavs skaistas arhitektūras un elegances piemērs. Vienkārši izmantojiet pārdevēja kodu, uzziniet, kā šī daļa darbojas, un pārfaktorēšanas vilšanās radīsies, līdz to varēs tīri integrēt iegultā programmatūrā. Tas var sākties kā “spageti”, bet izmantojot ražotājus "izpratne par to, kā darbojas viņu sensori, palīdzēs samazināt daudzas sabojātas nedēļas nogales pirms produkta laišanas tirgū.

5. Izmantojiet sensoru saplūšanas funkciju bibliotēku

Iespējams, sensora pārraides saskarne nav jauna un iepriekš nav veikta. Zināmās visu funkciju bibliotēkas, piemēram, daudzu mikroshēmu ražotāju nodrošinātā “Sensoru saplūšanas funkciju bibliotēka”, palīdz izstrādātājiem ātri vai pat labāk mācīties un izvairīties no produkta arhitektūras pārveidošanas vai krasas modificēšanas cikls. Daudzus sensorus var integrēt vispārējos tipos vai kategorijās, un šie veidi vai kategorijas ļaus netraucēti attīstīt draiverus, kas, pareizi apstrādājot, ir gandrīz universāli vai mazāk atkārtoti lietojami. Atrodiet šīs bibliotēkas sensoru saplūšanas funkcijas un uzziniet to stiprās un vājās puses.

Ja sensori ir integrēti iegultās sistēmās, ir daudz veidu, kā palīdzēt uzlabot projektēšanas laiku un ērtu lietošanu. Izstrādātāji nekad nevar kļūdīties, uzzinot, kā sensori darbojas no augsta abstrakcijas līmeņa dizaina sākumā un pirms to integrēšanas. zemāka līmeņa sistēmā.Daudzi no šodien pieejamajiem resursiem palīdzēs izstrādātājiem “notriekt zemi”, nesākot no nulles.


Publicēšanas laiks: 16-2021 augusts