Bilangan sensor berkembang pesat di seluruh permukaan bumi dan di Ruang-ruang di sekitar kita, memberikan data kepada dunia. Sensor yang berpatutan ini adalah pendorong di sebalik perkembangan Internet of Things dan revolusi digital yang sedang dihadapi masyarakat kita, namun menghubungkan dan mengakses data dari sensor tidak selalu lurus atau mudah. Makalah ini akan memperkenalkan indeks teknikal sensor, 5 kemahiran reka bentuk dan perusahaan OEM.
Pertama sekali, indeks teknikal adalah asas objektif untuk mencirikan prestasi produk. Memahami petunjuk teknikal, membantu pemilihan dan penggunaan produk yang betul. Petunjuk teknikal sensor dibahagikan kepada petunjuk statik dan petunjuk dinamik. Indikator statik terutamanya mengkaji prestasi sensor dalam keadaan invarian statik, termasuk resolusi, kebolehulangan, kepekaan, linearitas, ralat kembali, ambang, creep, kestabilan dan sebagainya. Indeks dinamik terutamanya mengkaji prestasi sensor dalam keadaan perubahan pesat, termasuk tindak balas frekuensi dan tindak balas langkah.
Oleh kerana banyak petunjuk teknikal sensor, pelbagai data dan literatur dijelaskan dari sudut yang berbeza, sehingga orang yang berbeza mempunyai pemahaman yang berbeza, dan bahkan kesalahpahaman dan kesamaran. Untuk tujuan ini, beberapa petunjuk teknikal utama untuk sensor ditafsirkan:
1, resolusi dan ketetapan:
Definisi: Resolusi merujuk kepada perubahan terkukur terkecil yang dapat dikesan oleh sensor. Resolusi merujuk kepada nisbah Resolusi ke nilai skala penuh.
Tafsiran 1: Resolusi adalah petunjuk paling asas bagi sensor. Ini mewakili kemampuan sensor untuk membezakan objek yang diukur. Spesifikasi teknikal lain dari sensor dijelaskan dari segi resolusi sebagai unit minimum.
Untuk sensor dan instrumen dengan paparan digital, resolusi menentukan bilangan digit minimum yang akan dipaparkan. Contohnya, resolusi caliper digital elektronik ialah 0.01mm, dan ralat penunjuk adalah ± 0.02mm.
Tafsiran 2: Resolusi adalah nombor mutlak dengan unit. Sebagai contoh, resolusi sensor suhu adalah 0.1 ℃, resolusi sensor pecutan adalah 0.1g, dll.
Tafsiran 3: Resolusi adalah konsep yang berkaitan dan sangat mirip dengan resolusi, keduanya mewakili resolusi sensor kepada pengukuran.
Perbezaan utama adalah bahawa resolusi dinyatakan sebagai peratusan resolusi sensor. Ia relatif dan tidak mempunyai dimensi. Sebagai contoh, resolusi sensor suhu adalah 0.1 ℃, julat penuh adalah 500 ℃, resolusi adalah 0.1 / 500 = 0.02%.
2. Kebolehulangan:
Definisi: Kebolehulangan sensor merujuk kepada tahap perbezaan antara hasil pengukuran apabila pengukuran diulang beberapa kali ke arah yang sama dalam keadaan yang sama. Juga disebut ralat pengulangan, kesalahan pembiakan, dll.
Tafsiran 1: Kebolehulangan sensor mestilah tahap perbezaan antara beberapa pengukuran yang diperoleh dalam keadaan yang sama. Sekiranya keadaan pengukuran berubah, perbandingan antara hasil pengukuran akan hilang, yang tidak dapat digunakan sebagai asas untuk menilai kebolehulangan.
Tafsiran 2: Kebolehulangan sensor mewakili penyebaran dan keacakan hasil pengukuran sensor. Sebab penyebaran dan keacakan tersebut adalah kerana pelbagai gangguan rawak pasti ada di dalam dan di luar sensor, sehingga hasil pengukuran akhir sensor menunjukkan ciri pemboleh ubah rawak.
Tafsiran 3: Sisihan piawai pemboleh ubah rawak boleh digunakan sebagai ungkapan kuantitatif yang dapat dihasilkan semula.
Tafsiran 4: Untuk pengukuran berulang berulang, ketepatan pengukuran yang lebih tinggi dapat diperoleh jika rata-rata semua pengukuran diambil sebagai hasil pengukuran terakhir. Kerana sisihan piawai min jauh lebih kecil daripada sisihan piawai setiap ukuran.
3. Lineariti:
Definisi: Lineariti (Lineariti) merujuk kepada penyimpangan lengkung input dan output sensor dari garis lurus yang ideal.
Tafsiran 1: Hubungan input / output sensor yang ideal harus linier, dan lengkung input / outputnya mestilah garis lurus (garis merah pada gambar di bawah).
Walau bagaimanapun, sensor sebenarnya lebih kurang mempunyai pelbagai kesalahan, yang mengakibatkan keluk input dan output sebenarnya bukanlah garis lurus yang ideal, tetapi lengkung (lengkung hijau pada gambar di bawah).
Lineariti adalah tahap perbezaan antara keluk ciri sebenar sensor dan garis luar talian, juga dikenali sebagai kesalahan tidak linear atau tidak linear.
Tafsiran 2: Kerana perbezaan antara keluk ciri sebenar sensor dan garis ideal berbeza pada ukuran ukuran yang berbeza, nisbah nilai maksimum perbezaan dengan nilai julat penuh sering digunakan dalam julat julat penuh. Jelas , lineariti juga kuantiti relatif.
Tafsiran 3: Oleh kerana garis sensor yang ideal tidak diketahui untuk situasi pengukuran umum, ia tidak dapat diperoleh. Atas sebab ini, kaedah kompromi sering digunakan, iaitu, secara langsung menggunakan hasil pengukuran sensor untuk mengira garis pas yang hampir dengan garis ideal. Kaedah pengiraan khusus merangkumi kaedah garis titik akhir, kaedah garis terbaik, kaedah paling kecil dan sebagainya.
4. Kestabilan:
Definisi: Kestabilan adalah kemampuan sensor untuk mengekalkan kinerjanya dalam jangka masa tertentu.
Tafsiran 1: Kestabilan adalah indeks utama untuk menyiasat sama ada sensor berfungsi dengan stabil dalam julat waktu tertentu. Faktor-faktor yang menyebabkan ketidakstabilan sensor terutamanya merangkumi peningkatan suhu dan pelepasan tekanan dalaman. Oleh itu, sangat berguna untuk meningkatkan pampasan suhu dan rawatan penuaan untuk meningkatkan kestabilan.
Tafsiran 2: Kestabilan boleh dibahagikan kepada kestabilan jangka pendek dan kestabilan jangka panjang mengikut jangka masa. Apabila masa pemerhatian terlalu pendek, kestabilan dan kebolehulangan hampir. Oleh itu, indeks kestabilan terutamanya mengkaji panjang -kestabilan jangka masa yang panjang, mengikut penggunaan persekitaran dan keperluan untuk ditentukan.
Tafsiran 3: Kedua-dua ralat mutlak dan ralat relatif boleh digunakan untuk ekspresi kuantitatif indeks kestabilan. Sebagai contoh, sensor gaya jenis regangan mempunyai kestabilan 0.02% / 12j.
5. Kekerapan persampelan:
Definisi: Kadar Sampel merujuk kepada jumlah hasil pengukuran yang dapat diambil sampel oleh sensor per unit waktu.
Tafsiran 1: Kekerapan pensampelan adalah penunjuk terpenting bagi ciri-ciri dinamik sensor, yang mencerminkan kemampuan tindak balas cepat sensor. Frekuensi pensampelan adalah salah satu petunjuk teknikal yang mesti dipertimbangkan sepenuhnya sekiranya berlaku perubahan ukuran yang cepat. Menurut undang-undang persampelan Shannon, frekuensi pensampelan sensor tidak boleh kurang dari 2 kali frekuensi perubahan yang diukur.
Tafsiran 2: Dengan penggunaan frekuensi yang berbeza, ketepatan sensor juga berbeza-beza. Secara umum, semakin tinggi frekuensi persampelan, semakin rendah ketepatan pengukuran.
Ketepatan tertinggi sensor sering diperoleh pada kelajuan persampelan terendah atau bahkan dalam keadaan statik. Oleh itu, ketepatan dan kelajuan mesti diambil kira dalam pemilihan sensor.
Lima petua reka bentuk untuk sensor
1. Mulakan dengan alat bas
Sebagai langkah pertama, jurutera harus mengambil pendekatan pertama kali menghubungkan sensor melalui alat bas untuk membatasi yang tidak diketahui. Alat bas menghubungkan komputer peribadi (PC) dan kemudian ke sensor I2C, SPI, atau protokol lain yang membolehkan sensor untuk "bercakap". Aplikasi PC yang dikaitkan dengan alat bas yang menyediakan sumber yang diketahui dan berfungsi untuk menghantar dan menerima data yang bukan pemacu mikrokontroler tertanam (MCU) yang tidak diketahui dan tidak disahkan. Dalam konteks utiliti Bas, pembangun dapat menghantar dan menerima mesej untuk mendapatkan pemahaman tentang bagaimana bahagian berfungsi sebelum cuba beroperasi pada tahap tertanam.
2. Tuliskan kod antara muka penghantaran di Python
Setelah pembangun mencuba menggunakan sensor alat bas, langkah seterusnya adalah menulis kod aplikasi untuk sensor. Daripada melompat terus ke kod mikrokontroler, tulis kod aplikasi di Python. Banyak utiliti bas mengkonfigurasi pemalam dan kod sampel semasa menulis skrip, yang biasanya diikuti oleh Python. BERSIH salah satu bahasa yang terdapat di.net. Aplikasi penulisan di Python cepat dan mudah, dan ini menyediakan cara untuk menguji sensor dalam aplikasi yang tidak begitu kompleks seperti pengujian di persekitaran tertanam. -kod tingkat akan memudahkan jurutera yang tidak melekat untuk melengkapkan skrip dan ujian sensor tanpa penjagaan jurutera perisian tertanam.
3. Uji sensor dengan Micro Python
Salah satu kelebihan menulis kod aplikasi pertama di Python ialah panggilan aplikasi ke antara muka Pengaturcaraan aplikasi utiliti Bus (API) dapat ditukar dengan mudah dengan memanggil Micro Python. Micro Python berjalan dalam perisian tertanam masa nyata, yang mempunyai banyak sensor untuk jurutera memahami nilainya. Micro Python menggunakan pemproses Cortex-M4, dan ia adalah persekitaran yang baik untuk menyahpepijat kod aplikasi. Bukan sahaja mudah, tidak perlu menulis pemacu I2C atau SPI di sini, kerana mereka sudah diliputi dalam fungsi Micro Python perpustakaan.
4. Gunakan kod pembekal sensor
Mana-mana contoh kod yang dapat "dikikis" dari pengeluar sensor, jurutera harus berusaha jauh untuk memahami bagaimana sensor berfungsi. Malangnya, banyak vendor sensor tidak pakar dalam reka bentuk perisian tertanam, jadi jangan berharap untuk mencari contoh siap seni bina dan keanggunan yang indah. Cukup gunakan kod vendor, pelajari bagaimana bahagian ini berfungsi, dan kekecewaan melakukan refactoring akan timbul sehingga dapat disatukan dengan bersih ke dalam perisian tertanam. Ia mungkin bermula sebagai "spageti", tetapi memanfaatkan pengeluar pemahaman tentang bagaimana sensor mereka berfungsi akan membantu mengurangkan banyak hujung minggu yang hancur sebelum produk dilancarkan.
5. Gunakan perpustakaan fungsi gabungan sensor
Kemungkinannya, antara muka transmisi sensor bukanlah perkara baru dan belum pernah dilakukan sebelumnya. Perpustakaan terkenal dari semua fungsi, seperti "Perpustakaan fungsi Sensor Fusion" yang disediakan oleh banyak pengeluar cip, membantu pembangun belajar dengan cepat, atau lebih baik lagi, dan mengelakkan kitaran pembangunan semula atau mengubah bentuk seni bina produk secara drastik. Banyak sensor boleh disatukan ke dalam jenis atau kategori umum, dan jenis atau kategori ini akan membolehkan kelancaran pembangunan pemacu yang, jika ditangani dengan betul, hampir universal atau kurang boleh digunakan semula. Cari perpustakaan ini fungsi pelakuran sensor dan pelajari kekuatan dan kelemahannya.
Apabila sensor disatukan ke dalam sistem tertanam, terdapat banyak cara untuk membantu meningkatkan masa reka bentuk dan kemudahan penggunaan. Pembangun tidak akan pernah "salah" dengan belajar bagaimana sensor berfungsi dari tahap abstraksi yang tinggi pada awal reka bentuk dan sebelum mengintegrasikannya ke dalam sistem tahap yang lebih rendah. Sebilangan besar sumber yang ada hari ini akan membantu pemaju "berjalan lancar" tanpa perlu bermula dari awal.
Waktu pengeposan: 16 Ogos-2021