Ne ndihmojmë botën që po rritet që nga viti 2004

Pesë aftësi të projektimit dhe tregues teknikë të sensorit

Numri i sensorëve po përhapet në të gjithë sipërfaqen e tokës dhe në Hapësirat përreth nesh, duke i siguruar botës të dhëna. Këta sensorë të përballueshëm janë forca lëvizëse prapa zhvillimit të Internetit të Gjërave dhe revolucionit dixhital me të cilin po përballet shoqëria jonë, por akoma lidh dhe qasja në të dhënat nga sensorët nuk shkon gjithmonë drejtpërdrejt ose lehtë. Ky punim do të prezantojë indeksin teknik të sensorit, 5 aftësitë e projektimit dhe ndërmarrjet OEM.

Para së gjithash, indeksi teknik është baza objektive për të karakterizuar performancën e një produkti. Kuptoni treguesit teknikë, ndihmoni përzgjedhjen dhe përdorimin e saktë të produktit. Treguesit teknikë të sensorit ndahen në tregues statikë dhe tregues dinamikë. Treguesit statikë kryesisht ekzaminojnë performancën e sensorit në kushtet e pandryshueshmërisë statike, duke përfshirë rezolucionin, përsëritshmërinë, ndjeshmërinë, linearitetin, gabimin e kthimit, pragun, zvarritjen, qëndrueshmërinë dhe kështu me radhë. Indeksi dinamik kryesisht shqyrton performancën e sensorit nën kusht të ndryshimit të shpejtë, duke përfshirë përgjigjen e frekuencës dhe përgjigjen në hap.

Për shkak të treguesve të shumtë teknikë të sensorit, të dhëna dhe literaturë të ndryshme përshkruhen nga kënde të ndryshme, në mënyrë që njerëz të ndryshëm të kenë kuptime të ndryshme, madje edhe keqkuptime dhe paqartësi. Për këtë qëllim, disa tregues kryesorë teknikë të mëposhtëm për sensorin interpretohen:

1, rezoluta dhe rezoluta:

Përkufizimi: Rezolucioni i referohet ndryshimit më të vogël të matur që një sensor mund të zbulojë. Rezoluta i referohet raportit të Rezolucionit me vlerën e plotë.

Interpretimi 1: Rezolucioni është treguesi më themelor i një sensori. Ai përfaqëson aftësinë e sensorit për të dalluar objektet e matura. Specifikimet e tjera teknike të sensorit përshkruhen në aspektin e rezolucionit si njësia minimale.

Për sensorët dhe instrumentet me ekran dixhital, rezolucioni përcakton numrin minimal të shifrave që do të shfaqen. Për shembull, rezolucioni i caliperit dixhital elektronik është 0.01mm, dhe gabimi i treguesit është ± 0.02mm.

Interpretimi 2: Rezolucioni është një numër absolut me njësi. Për shembull, zgjidhja e një sensori të temperaturës është 0.1 ℃, zgjidhja e një sensori të nxitimit është 0.1g, etj.

Interpretimi 3: Rezolucioni është një koncept i lidhur dhe shumë i ngjashëm me rezolucionin, të dyja përfaqësojnë zgjidhjen e një sensori në një matje.

Dallimi kryesor është se rezolucioni shprehet si përqindje e zgjidhjes së sensorit. Relativeshtë relative dhe nuk ka dimension. Për shembull, zgjidhja e sensorit të temperaturës është 0.1 ℃, diapazoni i plotë është 500 ℃, rezolucioni është 0.1/500 = 0.02%.

2. Përsëritshmëria:

Përkufizimi: Përsëritshmëria e sensorit i referohet shkallës së ndryshimit midis rezultateve të matjes kur matja përsëritet disa herë në të njëjtin drejtim nën të njëjtën gjendje. Gjithashtu quhet gabim i përsëritjes, gabim i riprodhimit, etj.

Interpretimi 1: Përsëritshmëria e një sensori duhet të jetë shkalla e ndryshimit midis matjeve të shumta të marra në të njëjtat kushte. Nëse kushtet e matjes ndryshojnë, krahasueshmëria midis rezultateve të matjes do të zhduket, e cila nuk mund të përdoret si bazë për vlerësimin e përsëritshmërisë.

Interpretimi 2: Përsëritshmëria e sensorit përfaqëson shpërndarjen dhe rastësinë e rezultateve të matjes së sensorit. Arsyeja për një shpërndarje dhe rastësi të tillë është se shqetësime të ndryshme të rastësishme ekzistojnë në mënyrë të pashmangshme brenda dhe jashtë sensorit, duke rezultuar në rezultatet përfundimtare të matjes së sensorit duke treguar karakteristikat e ndryshoreve të rastësishme.

Interpretimi 3: Devijimi standard i ndryshores së rastësishme mund të përdoret si një shprehje sasiore e riprodhueshme.

Interpretimi 4: Për matje të shumta të përsëritura, një saktësi më e lartë e matjes mund të merret nëse mesatarja e të gjitha matjeve merret si rezultat përfundimtar i matjes. Për shkak se devijimi standard i mesatares është dukshëm më i vogël se devijimi standard i secilës masë.

3. Lineariteti:

Përkufizimi: Lineariteti (Lineariteti) i referohet devijimit të kurbës së hyrjes dhe daljes së sensorit nga vija ideale e drejtë.

Interpretimi 1: Marrëdhënia ideale e hyrjes/daljes së sensorit duhet të jetë lineare, dhe kurba e tij hyrje/dalje duhet të jetë një vijë e drejtë (vija e kuqe në figurën më poshtë).

Sidoqoftë, sensori aktual pak a shumë ka një larmi gabimesh, duke rezultuar në kurbën aktuale të hyrjes dhe daljes nuk është vija e drejtë ideale, por një kurbë (kurba jeshile në figurën më poshtë).

Lineariteti është shkalla e ndryshimit midis kurbës karakteristike aktuale të sensorit dhe linjës off-line, e njohur edhe si gabim jolinear ose jolinear.

Interpretimi 2: Për shkak se ndryshimi midis kurbës karakteristike aktuale të sensorit dhe vijës ideale është i ndryshëm në madhësi të ndryshme të matjes, raporti i vlerës maksimale të diferencës me vlerën e gamës së plotë shpesh përdoret në rangun e plotë. Natyrisht , lineariteti është gjithashtu një sasi relative.

Interpretimi 3: Për shkak se linja ideale e sensorit është e panjohur për situatën e përgjithshme të matjes, nuk mund të merret. Për këtë arsye, shpesh përdoret një metodë kompromisi, domethënë, duke përdorur drejtpërdrejt rezultatet e matjes së sensorit për të llogaritur vijën e përshtatjes e cila është afër vijës ideale. Metodat specifike të llogaritjes përfshijnë metodën e vijës së pikës fundore, metodën më të mirë të linjës, metodën më të vogël katrore etj.

4. Stabiliteti:

Përkufizimi: Stabiliteti është aftësia e një sensori për të ruajtur performancën e tij gjatë një periudhe kohe.

Interpretimi 1: Stabiliteti është indeksi kryesor për të hetuar nëse sensori punon në mënyrë të qëndrueshme në një interval kohor të caktuar. Faktorët që çojnë në paqëndrueshmërinë e sensorit përfshijnë kryesisht zhvendosjen e temperaturës dhe lirimin e stresit të brendshëm. Prandaj, është e dobishme të rrisni kompensimin e temperaturës dhe trajtimi i plakjes për të përmirësuar stabilitetin.

Interpretimi 2: Stabiliteti mund të ndahet në stabilitet afatshkurtër dhe stabilitet afatgjatë sipas gjatësisë së periudhës kohore. Kur koha e vëzhgimit është shumë e shkurtër, stabiliteti dhe përsëritshmëria janë afër. Prandaj, indeksi i stabilitetit kryesisht shqyrton -stabiliteti afatgjatë. Gjatësia specifike e kohës, sipas përdorimit të mjedisit dhe kërkesave për të përcaktuar.

Interpretimi 3: Gabimi absolut dhe gabimi relativ mund të përdoren për shprehjen sasiore të indeksit të qëndrueshmërisë. Për shembull, një sensor i forcës së llojit tendosje ka një stabilitet prej 0.02%/12h.

5. Frekuenca e marrjes së mostrave:

Përkufizimi: Norma e mostrës i referohet numrit të rezultateve të matjes që mund të mostrohen nga sensori për njësi të kohës.

Interpretimi 1: Frekuenca e marrjes së mostrave është treguesi më i rëndësishëm i karakteristikave dinamike të sensorit, duke pasqyruar aftësinë e reagimit të shpejtë të sensorit. Frekuenca e marrjes së mostrave është një nga treguesit teknikë që duhet të merret parasysh plotësisht në rastin e ndryshimit të shpejtë të matjes. Sipas ligjit të marrjes së mostrave të Shannon, frekuenca e marrjes së mostrave të sensorit nuk duhet të jetë më pak se 2 herë frekuenca e ndryshimit të matur.

Interpretimi 2: Me përdorimin e frekuencave të ndryshme, saktësia e sensorit gjithashtu ndryshon në përputhje me rrethanat. Në përgjithësi, sa më e lartë të jetë frekuenca e marrjes së mostrave, aq më e ulët është saktësia e matjes.

Saktësia më e lartë e sensorit shpesh merret me shpejtësinë më të ulët të marrjes së mostrave ose edhe në kushte statike. Prandaj, saktësia dhe shpejtësia duhet të merren parasysh në përzgjedhjen e sensorit.

Pesë këshilla të projektimit për sensorët

1. Filloni me mjetin e autobusit

Si hap i parë, inxhinieri duhet të marrë qasjen për të lidhur së pari sensorin përmes një mjeti autobusi për të kufizuar të panjohurën. Një mjet autobusi lidh një kompjuter personal (PC) dhe më pas me I2C, SPI ose protokoll tjetër të sensorit që lejon sensor për të "folur". Një aplikim PC i lidhur me një mjet autobusi që siguron një burim të njohur dhe pune për dërgimin dhe marrjen e të dhënave që nuk është një shofer i panjohur, i paautentifikuar i integruar i mikrokontrolluesit (MCU). Në kontekstin e shërbimit Bus, zhvilluesi mund të dërgojë dhe të marrë mesazhe për të kuptuar se si funksionon seksioni para se të përpiqet të funksionojë në nivelin e ngulitur.

2. Shkruani kodin e ndërfaqes së transmetimit në Python

Pasi zhvilluesi të ketë provuar të përdorë sensorët e mjetit të autobusit, hapi tjetër është të shkruani kodin e aplikacionit për sensorët. Në vend që të hidheni drejtpërdrejt në kodin e mikrokontrolluesit, shkruani kodin e aplikacionit në Python. Shumë shërbime të autobusëve konfigurojnë shtojcat dhe kodin shembull kur shkruani shkrim skriptet, të cilat Python zakonisht i ndjek. NET një nga gjuhët e disponueshme në.net. Shkrimi i aplikacioneve në Python është i shpejtë dhe i lehtë, dhe siguron një mënyrë për të testuar sensorët në aplikacionet që nuk janë aq komplekse sa testimi në një mjedis të ngulitur. -kodi i nivelit do ta bëjë më të lehtë për inxhinierët jo të integruar që të minojnë skriptet dhe testet e sensorëve pa kujdesin e një inxhinieri të integruar të softuerit.

3. Testoni sensorin me Micro Python

Një nga përparësitë e shkrimit të kodit të parë të aplikacionit në Python është se thirrjet e aplikacionit në aplikacionin Bus-utility Ndërfaqja e programimit (API) mund të shkëmbehen lehtësisht duke thirrur Micro Python. Mikro Python funksionon në softuer të ngulitur në kohë reale, i cili ka shumë sensorë për inxhinierët për të kuptuar vlerën e tij. Micro Python funksionon në një procesor Cortex-M4 dhe është një mjedis i mirë nga i cili mund të korrigjoni kodin e aplikacionit. Jo vetëm që është e thjeshtë, nuk ka nevojë të shkruani drejtues I2C ose SPI këtu, pasi ato tashmë janë të mbuluara në funksionin e Micro Python librari.

4. Përdorni kodin e furnizuesit të sensorit

Çdo kod mostër që mund të "fshihet" nga një prodhues sensor, inxhinierët do të duhet të bëjnë një rrugë të gjatë për të kuptuar se si funksionon sensori. Për fat të keq, shumë shitës të sensorëve nuk janë ekspertë në hartimin e softuerit të ngulitur, kështu që mos prisni të gjeni një shembull i gatshëm për prodhimin e arkitekturës dhe elegancës së bukur. Thjesht përdorni kodin e shitësit, mësoni se si funksionon kjo pjesë dhe zhgënjimi i rifaktorimit do të lindë derisa të mund të integrohet pastër në softuer të ngulitur. Mund të fillojë si "spageti", por duke shfrytëzuar prodhuesit "Të kuptuarit se si funksionojnë sensorët e tyre do të ndihmojë në uljen e shumë fundjavave të shkatërruara para se produkti të lansohet.

5. Përdorni një bibliotekë të funksioneve të shkrirjes së sensorit

Ka shumë mundësi, ndërfaqja e transmetimit të sensorit nuk është e re dhe nuk është bërë më parë. Bibliotekat e njohura të të gjitha funksioneve, të tilla si "Biblioteka e funksionit Sensor Fusion" të ofruar nga shumë prodhues të çipave, ndihmojnë zhvilluesit të mësojnë shpejt, apo edhe më mirë, dhe të shmangin cikli i rizhvillimit ose modifikimit drastik të arkitekturës së produktit. Shumë sensorë mund të integrohen në lloje ose kategori të përgjithshme, dhe këto lloje ose kategori do të mundësojnë zhvillimin e qetë të drejtuesve që, nëse trajtohen siç duhet, janë pothuajse universalë ose më pak të ripërdorshëm. Gjeni këto biblioteka të funksionet e shkrirjes së sensorit dhe mësojnë pikat e forta dhe të dobëta të tyre.

Kur sensorët integrohen në sistemet e ngulitura, ka shumë mënyra për të ndihmuar në përmirësimin e kohës së projektimit dhe lehtësinë e përdorimit. Zhvilluesit nuk mund të "gabojnë" duke mësuar se si funksionojnë sensorët nga një nivel i lartë abstraksioni në fillim të dizajnit dhe para integrimit të tyre në një sistem të nivelit më të ulët. Shumë nga burimet në dispozicion sot do të ndihmojnë zhvilluesit të "godasin terrenin" pa pasur nevojë të fillojnë nga e para.


Koha e postimit: 16 gusht-2021