Antall sensorer øker over jordoverflaten og i områdene rundt oss, og gir verden data.Disse rimelige sensorene er drivkraften bak utviklingen av tingenes internett og den digitale revolusjonen som samfunnet vårt står overfor, men som likevel forbinder og tilgang til data fra sensorer går ikke alltid rett eller enkelt. Dette papiret vil introdusere sensorteknisk indeks, 5 designferdigheter og OEM -bedrifter.
Først og fremst er den tekniske indeksen det objektive grunnlaget for å karakterisere ytelsen til et produkt. Forstå de tekniske indikatorene, hjelp til riktig valg og bruk av produktet. De tekniske indikatorene til sensoren er delt inn i statiske indikatorer og dynamiske indikatorer. De statiske indikatorene undersøker hovedsakelig sensorens ytelse under tilstanden statisk invarians, inkludert oppløsning, repeterbarhet, følsomhet, linearitet, returfeil, terskel, kryp, stabilitet og så videre. Dynamisk indeks undersøker hovedsakelig sensorens ytelse under tilstanden av rask endring, inkludert frekvensrespons og trinnrespons.
På grunn av de mange tekniske indikatorene til sensoren, beskrives forskjellige data og litteratur fra forskjellige vinkler, slik at forskjellige mennesker har forskjellige forståelser, og til og med misforståelser og tvetydigheter. For dette formål tolkes følgende flere tekniske hovedindikatorer for sensoren:
1, oppløsning og oppløsning:
Definisjon: Oppløsning refererer til den minste målte endringen som en sensor kan oppdage. Oppløsning refererer til forholdet mellom oppløsning og full skalaverdi.
Tolkning 1: Oppløsning er den mest grunnleggende indikatoren for en sensor. Den representerer sensorens evne til å skille mellom de målte objektene. De andre tekniske spesifikasjonene til sensoren beskrives når det gjelder oppløsning som minimumsenhet.
For sensorer og instrumenter med digital skjerm bestemmer oppløsningen minimum antall siffer som skal vises. For eksempel er oppløsningen til elektronisk digital tykkelse 0,01 mm, og indikatorfeilen er ± 0,02 mm.
Tolkning 2: Oppløsning er et absolutt tall med enheter. For eksempel er oppløsningen til en temperatursensor 0,1 ℃, oppløsningen til en akselerasjonssensor er 0,1 g, etc.
Tolkning 3: Oppløsning er et beslektet og veldig likt konsept til oppløsning, som begge representerer oppløsningen til en sensor til en måling.
Hovedforskjellen er at oppløsningen uttrykkes som en prosentandel av sensorens oppløsning. Det er relativt og har ingen dimensjon. For eksempel er oppløsningen til temperatursensoren 0,1 ℃, hele området er 500 ℃, oppløsningen er 0,1/500 = 0,02%.
2. Repeterbarhet:
Definisjon: Sensorens repeterbarhet refererer til graden av forskjell mellom måleresultatene når målingen gjentas flere ganger i samme retning under samme tilstand. Også kalt repetisjonsfeil, reproduksjonsfeil, etc.
Tolkning 1: Repeterbarhet for en sensor må være graden av forskjell mellom flere målinger oppnådd under de samme forholdene. Hvis måleforholdene endres, vil sammenligningen mellom måleresultatene forsvinne, noe som ikke kan brukes som grunnlag for vurdering av repeterbarhet.
Tolkning 2: Sensorens repeterbarhet representerer spredningen og tilfeldigheten av måleresultatene til sensoren. Årsaken til slik spredning og tilfeldighet er at forskjellige tilfeldige forstyrrelser uunngåelig eksisterer i og utenfor sensoren, noe som resulterer i de endelige måleresultatene til sensoren som viser egenskapene til tilfeldige variabler.
Tolkning 3: Standardavviket til den tilfeldige variabelen kan brukes som et reproduserbart kvantitativt uttrykk.
Tolkning 4: For flere gjentatte målinger kan man oppnå en større målenøyaktighet hvis gjennomsnittet av alle målingene blir tatt som det endelige måleresultatet. Fordi standardavviket til gjennomsnittet er vesentlig mindre enn standardavviket for hvert mål.
3. Linearitet:
Definisjon: Linearitet (Linearitet) refererer til avviket fra sensorens inngangs- og utgangskurve fra den ideelle rette linjen.
Tolkning 1: Det ideelle sensorinngang/utgangsforholdet skal være lineært, og inngangs-/utgangskurven skal være en rett linje (rød linje i figuren nedenfor).
Den faktiske sensoren har imidlertid mer eller mindre en rekke feil, noe som resulterer i at den faktiske inngangs- og utgangskurven ikke er den ideelle rette linjen, men en kurve (den grønne kurven i figuren nedenfor).
Lineæritet er graden av forskjell mellom sensorens faktiske karakteristiske kurve og offline-linjen, også kjent som ikke-lineær eller ikke-lineær feil.
Tolkning 2: Fordi forskjellen mellom sensorens faktiske karakteristiske kurve og den ideelle linjen er forskjellig ved forskjellige målestørrelser, brukes ofte forholdet mellom differansenes maksimale verdi og verdien for hele området i hele området. , linearitet er også en relativ mengde.
Tolkning 3: Fordi sensorens ideelle linje er ukjent for den generelle målesituasjonen, kan den ikke oppnås. Av denne grunn blir det ofte benyttet en kompromissmetode, det vil si direkte å bruke måleresultatene til sensoren for å beregne tilpasningslinjen. som er nær den ideelle linjen. De spesifikke beregningsmetodene inkluderer sluttpunktlinjemetode, beste linjemetode, minst kvadratmetode og så videre.
4. Stabilitet:
Definisjon: Stabilitet er en sensors evne til å opprettholde ytelsen over en periode.
Tolkning 1: Stabilitet er hovedindeksen for å undersøke om sensoren fungerer stabilt i et bestemt tidsintervall. Faktorene som fører til sensorens ustabilitet inkluderer hovedsakelig temperaturdrift og intern spenningsfrigivelse. Derfor er det nyttig å øke temperaturkompensasjonen og aldringsbehandling for å forbedre stabiliteten.
Tolkning 2: Stabilitet kan deles inn i kortsiktig stabilitet og langsiktig stabilitet i henhold til lengden på tidsperioden.Når observasjonstiden er for kort, er stabiliteten og repeterbarheten nær.Derfor undersøker stabilitetsindeksen hovedsakelig den lange -term stabilitet.Den spesifikke tiden, i henhold til bruken av miljøet og krav til å bestemme.
Tolkning 3: Både absolutt feil og relativ feil kan brukes for det kvantitative uttrykket for stabilitetsindeks. For eksempel har en belastningstypesensor en stabilitet på 0,02%/12t.
5. Samplingsfrekvens:
Definisjon: Prøvehastighet refererer til antall måleresultater som kan samples av sensoren per tidsenhet.
Tolkning 1: Samplingsfrekvensen er den viktigste indikatoren på sensorens dynamiske egenskaper, noe som gjenspeiler sensorens hurtige reaksjonsevne. Samplingsfrekvens er en av de tekniske indikatorene som må vurderes fullt ut ved hurtig endring av måling. I følge Shannons samplingslov bør samplingsfrekvensen til sensoren ikke være mindre enn 2 ganger endringsfrekvensen for den målte.
Tolkning 2: Ved bruk av forskjellige frekvenser varierer sensorens nøyaktighet også tilsvarende. Generelt sett, jo høyere samplingsfrekvens, desto lavere måle nøyaktighet.
Sensorens høyeste nøyaktighet oppnås ofte ved den laveste samplingshastigheten eller til og med under statiske forhold. Derfor må presisjon og hastighet tas i betraktning ved valg av sensor.
Fem designtips for sensorer
1. Start med bussverktøyet
Som et første trinn bør ingeniøren ta tilnærmingen til først å koble sensoren gjennom et bussverktøy for å begrense det ukjente. Et bussverktøy kobler til en personlig datamaskin (PC) og deretter til sensorens I2C, SPI eller annen protokoll som tillater sensor for å "snakke". En PC -applikasjon assosiert med et bussverktøy som gir en kjent og fungerende kilde for å sende og motta data som ikke er en ukjent, uautentisert innebygd mikrokontroller (MCU) driver. I sammenheng med Buss -verktøyet, utvikleren kan sende og motta meldinger for å få en forståelse av hvordan seksjonen fungerer før du prøver å operere på det innebygde nivået.
2. Skriv overføringsgrensesnittkoden i Python
Når utvikleren har prøvd å bruke bussverktøyets sensorer, er neste trinn å skrive applikasjonskode for sensorene. I stedet for å hoppe direkte til mikrokontrollerkode, skrive applikasjonskode i Python. Mange bussverktøy konfigurerer plug-ins og eksempelkode når du skriver skript, som Python vanligvis følger. NET et av språkene som er tilgjengelige i.net. Å skrive programmer i Python er raskt og enkelt, og det gir en måte å teste sensorer på i applikasjoner som ikke er så komplekse som testing i et innebygd miljø. -nivåkode vil gjøre det enkelt for ikke-innebygde ingeniører å gruvesensorscript og tester uten omsorg fra en innebygd programvareingeniør.
3. Test sensoren med Micro Python
En av fordelene med å skrive den første applikasjonskoden i Python er at applikasjonsanrop til Bus-utility application Programming interface (API) enkelt kan byttes ut ved å ringe Micro Python. Micro Python kjøres i innebygd programvare i sanntid, som har mange sensorer for ingeniører å forstå verdien. Micro Python kjører på en Cortex-M4-prosessor, og det er et godt miljø for å feilsøke programkode. Ikke bare er det enkelt, det er ikke nødvendig å skrive I2C- eller SPI-drivere her, ettersom de allerede er dekket i Micro Pythons funksjon bibliotek.
4. Bruk sensorleverandørkoden
Enhver prøvekode som kan "skrapes" fra en sensorprodusent, ingeniører må gå langt for å forstå hvordan sensoren fungerer. Dessverre er mange sensorleverandører ikke eksperter på innebygd programvaredesign, så ikke forvent å finne en produksjonsklar eksempel på vakker arkitektur og eleganse. Bare bruk leverandørkoden, lær hvordan denne delen fungerer, og frustrasjonen ved refaktorering vil oppstå til den kan integreres rent i innebygd programvare. Den kan starte som “spaghetti”, men utnytte produsenter 'forståelse av hvordan sensorene deres fungerer, vil bidra til å redusere mange ødelagte helger før produktet lanseres.
5.Bruk et bibliotek med sensorfusjonsfunksjoner
Sjansen er stor for at sensorens overføringsgrensesnitt ikke er nytt og ikke har blitt gjort før. Kjente biblioteker med alle funksjoner, for eksempel "Sensor Fusion function Library" levert av mange brikkeprodusenter, hjelper utviklere med å lære raskt eller enda bedre, og unngå syklus med omutvikling eller drastisk modifisering av produktarkitekturen. Mange sensorer kan integreres i generelle typer eller kategorier, og disse typene eller kategoriene vil muliggjøre en jevn utvikling av drivere som, hvis de håndteres riktig, er nesten universelle eller mindre gjenbrukbare. Finn disse bibliotekene sensorfusjonsfunksjoner og lære deres styrker og svakheter.
Når sensorer er integrert i innebygde systemer, er det mange måter å bidra til å forbedre designtiden og brukervennligheten. Utviklere kan aldri "gå galt" ved å lære hvordan sensorer fungerer fra et høyt abstraksjonsnivå i begynnelsen av designet og før de integreres. Mange av de tilgjengelige ressursene i dag vil hjelpe utviklere med å "slå i gang" uten å måtte begynne på nytt.
Innleggstid: 16-16-2021