Die aantal sensors neem toe oor die aardoppervlak en in die ruimtes rondom ons, wat die wêreld van data voorsien. Hierdie bekostigbare sensors is die dryfveer agter die ontwikkeling van die Internet of Things en die digitale revolusie waarmee ons samelewing te kampe het, maar verbind dit tog en toegang tot data van sensors is nie altyd eenvoudig nie. Hierdie artikel sal die tegniese indeks van die sensor, 5 ontwerpvaardighede en OEM -ondernemings bekendstel.
In die eerste plek is die tegniese indeks die objektiewe basis om die prestasie van 'n produk te kenmerk. Verstaan die tegniese aanwysers, help die korrekte keuse en gebruik van die produk. Die tegniese aanwysers van die sensor is verdeel in statiese aanwysers en dinamiese aanwysers. Die statiese aanwysers ondersoek hoofsaaklik die prestasie van die sensor onder die toestand van statiese invarians, insluitend resolusie, herhaalbaarheid, sensitiwiteit, lineariteit, retourfout, drempel, kruip, stabiliteit ensovoorts. Dinamiese indeks ondersoek hoofsaaklik die prestasie van die sensor onder die toestand van vinnige verandering, insluitend frekwensierespons en staprespons.
As gevolg van die talle tegniese aanwysers van die sensor, word verskillende gegewens en literatuur uit verskillende hoeke beskryf, sodat verskillende mense verskillende begrippe en selfs misverstand en dubbelsinnigheid het.
1, resolusie en resolusie:
Definisie: Resolusie verwys na die kleinste gemete verandering wat 'n sensor kan opspoor. Resolusie verwys na die verhouding van resolusie tot volle skaalwaarde.
Interpretasie 1: Resolusie is die mees basiese aanduiding van 'n sensor. Dit verteenwoordig die sensor se vermoë om die gemete voorwerpe te onderskei. Die ander tegniese spesifikasies van die sensor word in resolusie beskryf as die minimum eenheid.
Vir sensors en instrumente met digitale vertoning bepaal die resolusie die minimum aantal syfers wat vertoon moet word. Byvoorbeeld, die resolusie van elektroniese digitale kaliber is 0,01 mm en die aanwyserfout is ± 0,02 mm.
Interpretasie 2: Resolusie is 'n absolute getal met eenhede, byvoorbeeld, die resolusie van 'n temperatuursensor is 0.1 ℃, die resolusie van 'n versnellingsensor is 0.1g, ens.
Interpretasie 3: Resolusie is 'n verwante en baie soortgelyke konsep as resolusie, wat beide die resolusie van 'n sensor tot 'n meting verteenwoordig.
Die belangrikste verskil is dat die resolusie uitgedruk word as 'n persentasie van die resolusie van die sensor. Dit is relatief en het geen dimensie nie. Byvoorbeeld, die resolusie van die temperatuursensor is 0,1 ℃, die volle omvang is 500 ℃, die resolusie is 0,1/500 = 0,02%.
2. Herhaalbaarheid:
Definisie: Herhaalbaarheid van die sensor verwys na die mate van verskil tussen die meetresultate wanneer die meting verskeie kere in dieselfde rigting onder dieselfde toestand herhaal word. Dit word ook herhalingsfout, reproduksiefout, ens.
Interpretasie 1: Herhaalbaarheid van 'n sensor moet die mate van verskil wees tussen veelvuldige metings wat onder dieselfde omstandighede verkry word.
Interpretasie 2: Die herhaalbaarheid van die sensor verteenwoordig die verspreiding en willekeur van die meetresultate van die sensor. toon die eienskappe van ewekansige veranderlikes.
Interpretasie 3: Die standaardafwyking van die ewekansige veranderlike kan as 'n reproduceerbare kwantitatiewe uitdrukking gebruik word.
Interpretasie 4: Vir veelvoudige herhaalde metings kan 'n hoër metingsakkuraatheid verkry word as die gemiddelde van alle metings as die finale metingsresultaat geneem word. Omdat die standaardafwyking van die gemiddelde aansienlik kleiner is as die standaardafwyking van elke maat.
3. Lineêr:
Definisie: Lineariteit (Lineariteit) verwys na die afwyking van die sensor se inset- en uitsetkurwe van die ideale reguitlyn.
Interpretasie 1: Die ideale sensor -invoer/uitset verhouding moet lineêr wees, en die invoer/uitset kurwe moet 'n reguit lyn wees (rooi lyn in die figuur hieronder).
Die werklike sensor het egter min of meer verskillende foute, wat daartoe lei dat die werklike inset- en uitsetkurwe nie die ideale reguitlyn is nie, maar 'n kromme (die groen kurwe in die onderstaande figuur).
Lineêr is die mate van verskil tussen die werklike kenmerkende kromme van die sensor en die off-line lyn, ook bekend as nie-lineariteit of nie-lineêre fout.
Interpretasie 2: Omdat die verskil tussen die werklike karakteristieke kromme van die sensor en die ideale lyn by verskillende metingsgroottes verskil, word die verhouding van die maksimum waarde van die verskil tot die volle omvangwaarde dikwels in die volle reeks gebruik. , lineariteit is ook 'n relatiewe hoeveelheid.
Interpretasie 3: Omdat die ideale lyn van die sensor vir die algemene metingsituasie onbekend is, kan dit nie verkry word nie. wat naby die ideale lyn is.Die spesifieke berekeningsmetodes sluit in eindpuntlynmetode, beste reëlmetode, kleinste vierkantmetode en so meer.
4. Stabiliteit:
Definisie: Stabiliteit is die vermoë van 'n sensor om sy prestasie oor 'n tydperk te behou.
Interpretasie 1: Stabiliteit is die belangrikste indeks om te ondersoek of die sensor stabiel werk binne 'n sekere tydsbestek. Die faktore wat tot die onstabiliteit van die sensor lei, sluit veral temperatuurdrif en interne spanning vry. Daarom is dit nuttig om die temperatuurvergoeding te verhoog en verouderingsbehandeling om die stabiliteit te verbeter.
Interpretasie 2: Stabiliteit kan verdeel word in korttermynstabiliteit en langtermynstabiliteit volgens die lengte van die tydperk. As die waarnemingstyd te kort is, is die stabiliteit en herhaalbaarheid naby. -stermynstabiliteit.Die spesifieke tydsduur, volgens die gebruik van die omgewing en vereistes om te bepaal.
Interpretasie 3: Beide absolute fout en relatiewe fout kan gebruik word vir die kwantitatiewe uitdrukking van stabiliteitsindeks, byvoorbeeld, 'n spanningstipe kragsensor het 'n stabiliteit van 0,02%/12h.
5. Steekproeffrekwensie:
Definisie: Monstertempo verwys na die aantal meetresultate wat deur die sensor per tydseenheid geneem kan word.
Interpretasie 1: Die bemonsteringsfrekwensie is die belangrikste aanduider van die dinamiese eienskappe van die sensor, wat die vinnige reaksievermoë van die sensor weerspieël. Volgens die samplingswet van Shannon moet die bemonsteringsfrekwensie van die sensor nie minder as 2 keer die veranderingsfrekwensie van die gemete wees nie.
Interpretasie 2: Met die gebruik van verskillende frekwensies, wissel die akkuraatheid van die sensor ook dienooreenkomstig. In die algemeen, hoe hoër die bemonsteringsfrekwensie, hoe laer is die meetnauwkeurigheid.
Die hoogste akkuraatheid van die sensor word dikwels verkry met die laagste bemonsteringssnelheid of selfs onder statiese toestande. Daarom moet presisie en spoed in ag geneem word by sensorkeuse.
Vyf ontwerpwenke vir sensors
1. Begin met die busgereedskap
As 'n eerste stap moet die ingenieur die benadering volg om die sensor eers deur 'n busgereedskap te verbind om die onbekende te beperk. 'N Busgereedskap verbind 'n persoonlike rekenaar (PC) en dan met die sensor se I2C, SPI of ander protokol wat die sensor om te "praat". 'n PC -toepassing wat verband hou met 'n busgereedskap wat 'n bekende en werkende bron bied vir die stuur en ontvang van data wat nie 'n onbekende, ongemagtigde ingeboude mikrobeheerder (MCU) -bestuurder is nie. In die konteks van die Bus -hulpprogram, ontwikkelaar kan boodskappe stuur en ontvang om 'n idee te kry van hoe die afdeling werk voordat u probeer om op ingebedde vlak te werk.
2. Skryf die transmissiekoppelvlakkode in Python
Sodra die ontwikkelaar die sensors van die busgereedskap probeer gebruik het, is die volgende stap om aansoekkode vir die sensors te skryf.In plaas daarvan om direk na die mikrobeheerderkode te spring, skryf die programkode in Python. skrifte, wat Python gewoonlik volg. -Vlak-kode maak dit vir nie-ingebedde ingenieurs maklik om sensorskrifte en toetse te ontgin sonder die sorg van 'n ingeboude sagteware-ingenieur.
3. Toets die sensor met Micro Python
Een van die voordele van die skryf van die eerste toepassingskode in Python is dat aansoekoproepe na die Bus-utility application Programming interface (API) maklik omgeruil kan word deur Micro Python te skakel.Micro Python loop in real-time ingebedde sagteware, wat baie sensors vir ingenieurs om die waarde daarvan te verstaan. Micro Python werk op 'n Cortex-M4-verwerker, en dit is 'n goeie omgewing om programkode te ontfout. Dit is nie net eenvoudig nie, dit is nie nodig om I2C- of SPI-bestuurders hier te skryf nie, aangesien dit reeds in die funksie van Micro Python gedek word biblioteek.
4. Gebruik die sensor verskaffer kode
Enige voorbeeldkode wat deur 'n sensorvervaardiger 'geskrap' kan word, moet ingenieurs baie ver gaan om te verstaan hoe die sensor werk. Ongelukkig is baie sensorverkopers nie kundiges in ingeboude sagteware -ontwerp nie, dus moenie verwag om 'n produksieklaar voorbeeld van 'n pragtige argitektuur en elegansie. Gebruik net die verskafferkode, leer hoe hierdie deel werk, en die frustrasie van refactoring sal ontstaan totdat dit skoon geïntegreer kan word in ingebedde sagteware. Dit kan begin as 'spaghetti', maar maak gebruik van vervaardigers 'Die begrip van hoe hul sensors werk, sal help om baie verwoeste naweke te verminder voordat die produk bekendgestel word.
5. Gebruik 'n biblioteek met sensorfusie -funksies
Die kans is goed dat die transmissiekoppelvlak van die sensor nie nuut is nie en nog nie voorheen gedoen is nie. Bekende biblioteke van alle funksies, soos die "Sensor Fusion -funksiebiblioteek" wat deur baie skyfvervaardigers verskaf word, help ontwikkelaars om vinnig te leer, of selfs beter, en vermy die siklus van herontwikkeling of drastiese aanpassing van die produkargitektuur. Baie sensors kan in algemene tipes of kategorieë geïntegreer word, en hierdie tipes of kategorieë sal die vlot ontwikkeling van bestuurders moontlik maak wat, as dit reg hanteer word, byna universeel of minder herbruikbaar is. Vind hierdie biblioteke van sensor fusie funksies en leer hul sterk en swak punte.
As sensors in geïntegreerde stelsels geïntegreer is, is daar baie maniere om die ontwerptyd en gebruiksgemak te verbeter. Ontwikkelaars kan nooit 'verkeerd gaan' deur te leer hoe sensors vanaf 'n hoë abstraksie aan die begin van die ontwerp werk en voordat hulle geïntegreer word nie. Baie van die hulpbronne wat vandag beskikbaar is, sal ontwikkelaars help om 'n draai te maak sonder om van nuuts af te begin.
Plaas tyd: 16-08-2021