Броят на сензорите се увеличава по цялата земна повърхност и в пространствата около нас, предоставяйки на света данни. Тези сензори на достъпни цени са движещата сила за развитието на Интернет на нещата и дигиталната революция, пред която е изправено нашето общество, но все пак се свързват и достъпът до данни от сензори не винаги е прав или лесен. Този документ ще въведе техническия индекс на сензора, 5 дизайнерски умения и OEM предприятия.
На първо място, техническият индекс е обективната основа за характеризиране на производителността на даден продукт. Разберете техническите показатели, помогнете за правилния избор и използване на продукта. Техническите индикатори на сензора са разделени на статични индикатори и динамични индикатори. Статичните индикатори основно изследват работата на сензора при условие на статична инвариантност, включително разделителна способност, повторяемост, чувствителност, линейност, грешка при връщане, праг, пълзене, стабилност и т.н. на бърза промяна, включително честотна характеристика и стъпкова реакция.
Поради многобройните технически показатели на сензора, различни данни и литература са описани от различни ъгли, така че различните хора имат различно разбиране и дори неразбиране и неяснота. За тази цел се интерпретират следните няколко основни технически индикатора за сензора:
1, резолюция и резолюция:
Определение: Разделителната способност се отнася до най -малката измерена промяна, която сензорът може да открие. Разделителната способност се отнася до съотношението на разделителната способност към стойността на пълната скала.
Тълкуване 1: Разделителната способност е най -основният индикатор на сензора. Той представлява способността на сензора да различава измерените обекти. Другите технически спецификации на сензора са описани по отношение на разделителната способност като минимална единица.
За сензори и инструменти с цифров дисплей разделителната способност определя минималния брой цифри за показване. Например разделителната способност на електронния цифров дебеломер е 0,01 мм, а грешката на индикатора е ± 0,02 мм.
Тълкуване 2: Разделителната способност е абсолютно число с единици. Например, разделителната способност на температурния сензор е 0,1 ℃, разделителната способност на сензора за ускорение е 0,1 g и т.н.
Тълкуване 3: Разделителната способност е свързана и много подобна концепция за разделителната способност, и двете представляват разделителната способност на сензор към измерване.
Основната разлика е, че разделителната способност се изразява като процент от разделителната способност на сензора. То е относително и няма размери. Например разделителната способност на температурния сензор е 0,1 ℃, пълният диапазон е 500 ℃, разделителната способност е 0,1/500 = 0,02%.
2. Повторяемост:
Определение: Повторяемостта на сензора се отнася до степента на разлика между резултатите от измерването, когато измерването се повтаря няколко пъти в една и съща посока при едно и също условие. Също така се нарича грешка при повторение, грешка при възпроизвеждане и др.
Тълкуване 1: Повторяемостта на сензора трябва да бъде степента на разлика между множество измервания, получени при едни и същи условия. Ако условията на измерване се променят, сравнението между резултатите от измерването ще изчезне, което не може да се използва като основа за оценка на повторяемостта.
Тълкуване 2: Повторяемостта на сензора представлява дисперсията и случайността на резултатите от измерванията на сензора. Причината за такава дисперсия и случайност е, че различни случайни смущения неизбежно съществуват вътре и извън сензора, което води до крайните резултати от измерването на сензора показващи характеристиките на случайните променливи.
Тълкуване 3: Стандартното отклонение на случайната променлива може да се използва като възпроизводим количествен израз.
Тълкуване 4: За многократни повторни измервания може да се постигне по -висока точност на измерване, ако средната стойност на всички измервания се вземе като краен резултат от измерването. Тъй като стандартното отклонение на средната стойност е значително по -малко от стандартното отклонение на всяка мярка.
3. Линейност:
Определение: Линейност (Линейност) се отнася до отклонението на входната и изходната крива на сензора от идеалната права линия.
Тълкуване 1: Идеалната връзка на входа/изхода на сензора трябва да бъде линейна, а неговата крива на входа/изхода трябва да е права линия (червена линия на фигурата по -долу).
Въпреки това, действителният сензор повече или по -малко има различни грешки, което води до това, че действителната входна и изходна крива не е идеалната права линия, а крива (зелената крива на фигурата по -долу).
Линейността е степента на разлика между действителната характеристична крива на сензора и офлайн линия, известна също като нелинейност или нелинейна грешка.
Тълкуване 2: Тъй като разликата между действителната характеристична крива на сензора и идеалната линия е различна при различните размери на измерването, съотношението на максималната стойност на разликата към стойността на пълния диапазон често се използва в пълния диапазон на обхвата. , линейността също е относителна величина.
Тълкуване 3: Тъй като идеалната линия на сензора е неизвестна за общата ситуация на измерване, тя не може да бъде получена. Поради тази причина често се приема компромисен метод, тоест директно използване на резултатите от измерването на сензора за изчисляване на монтажната линия който е близо до идеалната линия. Специфичните методи за изчисление включват метод на линия на крайната точка, метод на най-добра линия, метод на най-малък квадрат и т.н.
4. Стабилност:
Определение: Стабилността е способността на сензора да поддържа работата си за определен период от време.
Тълкуване 1: Стабилността е основният показател за изследване дали сензорът работи стабилно в определен период от време. Факторите, които водят до нестабилността на сензора, включват основно температурно отклонение и вътрешно освобождаване на напрежението. Следователно е полезно да се увеличи температурната компенсация и стареене за подобряване на стабилността.
Тълкуване 2: Стабилността може да бъде разделена на краткосрочна стабилност и дългосрочна стабилност в зависимост от продължителността на периода от време. Когато времето за наблюдение е твърде кратко, стабилността и повторяемостта са близки. Следователно индексът на стабилност основно изследва дългия -стабилна стабилност. Конкретният период от време, в зависимост от използването на околната среда и изискванията за определяне.
Тълкуване 3: Както абсолютната грешка, така и относителната грешка могат да се използват за количествения израз на индекса на стабилност. Например, сензор за сила на деформация има стабилност от 0,02%/12 часа.
5. Честота на вземане на проби:
Определение: Sample Rate се отнася до броя на резултатите от измерванията, които могат да бъдат взети от сензора за единица време.
Тълкуване 1: Честотата на вземане на проби е най -важният индикатор за динамичните характеристики на сензора, отразяващ способността на сензора за бърза реакция. Честотата на вземане на проби е един от техническите индикатори, които трябва да бъдат взети предвид изцяло в случай на бърза промяна на измерването. Съгласно закона за вземане на проби от Шанън, честотата на вземане на проби от сензора не трябва да бъде по -малка от 2 пъти честотата на промяна на измерената.
Тълкуване 2: С използването на различни честоти, точността на сензора също варира съответно. Най -общо казано, колкото по -висока е честотата на вземане на проби, толкова по -ниска е точността на измерване.
Най -високата точност на сензора често се постига при най -ниската скорост на вземане на проби или дори при статични условия. Следователно при избора на сензор трябва да се вземат предвид прецизността и скоростта.
Пет съвета за проектиране на сензори
1. Започнете с инструмента за шина
Като първа стъпка инженерът трябва да предприеме подхода за първо свързване на сензора чрез инструмент за шина, за да ограничи неизвестното. Инструмент за шина свързва персонален компютър (компютър) и след това към I2C, SPI или друг протокол на сензора, който позволява сензор за „говорене“. Приложение за компютър, свързано с инструмент за шина, който предоставя известен и работещ източник за изпращане и получаване на данни, които не са неизвестен, неупълномощен драйвер за вграден микроконтролер (MCU). В контекста на помощната програма Bus, разработчикът може да изпраща и получава съобщения, за да разбере как работи секцията, преди да се опита да работи на вградено ниво.
2. Напишете кода на интерфейса за предаване в Python
След като разработчикът се е опитал да използва сензорите на инструмента за шина, следващата стъпка е да напише код на приложение за сензорите. Вместо да скочите директно към кода на микроконтролера, напишете кода на приложението в Python. Много помощни програми за шина конфигурират приставки и примерен код при писане на писане скриптове, които Python обикновено следва. NET един от наличните езици в.net. Писането на приложения в Python е бързо и лесно и предоставя начин за тестване на сензори в приложения, които не са толкова сложни, колкото тестването във вградена среда. -кодът на ниво ще улесни инженерите, които не са вградени, да добиват сензорни скриптове и тестове без грижата на вграден софтуерен инженер.
3. Тествайте сензора с Micro Python
Едно от предимствата на писането на първия код на приложението в Python е, че извикванията на приложения към интерфейса за програмиране на приложния програмен интерфейс (API) могат лесно да бъдат заменени чрез извикване на Micro Python. Микро Python работи в вграден софтуер в реално време, който има много сензори за инженерите, за да разберат стойността му. Micro Python работи на процесор Cortex-M4 и е добра среда за отстраняване на грешки в кода на приложението. Не само, че е просто, няма нужда да пишете I2C или SPI драйвери тук, тъй като те вече са обхванати от функцията на Micro Python библиотека.
4. Използвайте кода на доставчика на сензора
Всеки примерен код, който може да бъде „изстърган“ от производител на сензор, инженерите ще трябва да извървят дълъг път, за да разберат как работи сензорът. За съжаление много доставчици на сензори не са експерти в дизайна на вграден софтуер, така че не очаквайте да намерите готов за производство пример за красива архитектура и елегантност. Просто използвайте кода на доставчика, научете как работи тази част и разочарованието от рефакторинга ще възникне, докато не може да бъде чисто интегрирано във вграден софтуер. Може да започне като „спагети“, но да впрегне производителите „разбирането за това как работят сензорите им ще помогне да се намалят много съсипани уикенди преди пускането на продукта.
5. Използвайте библиотека от функции за синтез на сензори
Шансовете са, че интерфейсът за предаване на сензора не е нов и досега не е бил направен. Известни библиотеки с всички функции, като „библиотеката с функции на сензора за синтез“, предоставена от много производители на чипове, помагат на разработчиците да учат бързо или дори по -добре и да избягват цикъл на преработване или драстично модифициране на продуктовата архитектура. Много сензори могат да бъдат интегрирани в общи типове или категории и тези типове или категории ще позволят безпроблемното развитие на драйвери, които, ако се обработват правилно, са почти универсални или по -малко използваеми. сензорни термоядрени функции и научете техните силни и слаби страни.
Когато сензорите са интегрирани във вградени системи, има много начини да се подобри времето за проектиране и лекотата на използване. Разработчиците никога не могат да „сбъркат“, като научат как работят сензорите от високо ниво на абстракция в началото на дизайна и преди да ги интегрират в система от по -ниско ниво. Голяма част от наличните днес ресурси ще помогнат на разработчиците да „постигнат успех“, без да се налага да започват от нулата.
Час на публикуване: 16 август-2021 г.