Fiif ûntwerpfeardigens en technyske yndikatoaren fan 'e sensor

It oantal sensoren nimt ta oer it ierdoerflak en yn 'e romten om ús hinne, en foarsjocht de wrâld fan gegevens. Dizze betelbere sensoren binne de driuwende krêft efter de ûntwikkeling fan it Ynternet fan Dingen en de digitale revolúsje dêr't ús maatskippij mei te krijen hat, mar it ferbinen en tagong krijen ta gegevens fan sensoren giet net altyd rjochtstreeks of maklik. Dit artikel sil de technyske yndeks fan sensoren, 5 ûntwerpfeardigens en OEM-bedriuwen yntrodusearje.

Earst fan alles is de technyske yndeks de objektive basis om de prestaasjes fan in produkt te karakterisearjen. Begryp de technyske yndikatoaren, helpe de juste seleksje en gebrûk fan it produkt. De technyske yndikatoaren fan 'e sensor binne ferdield yn statyske yndikatoaren en dynamyske yndikatoaren. De statyske yndikatoaren ûndersiikje benammen de prestaasjes fan 'e sensor ûnder de betingst fan statyske ynvariânsje, ynklusyf resolúsje, werhelberens, gefoelichheid, lineariteit, weromkomstflater, drompel, krûp, stabiliteit en sa fierder. De dynamyske yndeks ûndersiket benammen de prestaasjes fan 'e sensor ûnder de betingst fan rappe feroaring, ynklusyf frekwinsjerespons en staprespons.

Troch de talleaze technyske yndikatoaren fan 'e sensor wurde ferskate gegevens en literatuer fanút ferskate hoeken beskreaun, sadat ferskate minsken ferskillende ynterpretaasjes hawwe, en sels misferstannen en dûbelsinnigens. Hjirfoar wurde de folgjende ferskate wichtige technyske yndikatoaren foar de sensor ynterpretearre:

1, resolúsje en resolúsje:

Definysje: Resolúsje ferwiist nei de lytste mjitten feroaring dy't in sensor kin detektearje. Resolúsje ferwiist nei de ferhâlding fan resolúsje ta folsleine skaalwearde.

Ynterpretaasje 1: Resolúsje is de meast basale yndikator fan in sensor. It fertsjintwurdiget it fermogen fan 'e sensor om de mjitten objekten te ûnderskieden. De oare technyske spesifikaasjes fan 'e sensor wurde beskreaun yn termen fan resolúsje as de minimale ienheid.

Foar sensoren en ynstruminten mei in digitaal display bepaalt de resolúsje it minimale oantal sifers dat werjûn wurde moat. Bygelyks, de resolúsje fan in elektroanyske digitale kaliper is 0,01 mm, en de yndikatorflater is ± 0,02 mm.

Ynterpretaasje 2: Resolúsje is in absolút getal mei ienheden. Bygelyks, de resolúsje fan in temperatuersensor is 0.1 ℃, de resolúsje fan in fersnellingssensor is 0.1g, ensfh.

Ynterpretaasje 3: Resolúsje is in besibbe en tige ferlykber konsept mei resolúsje, beide fertsjintwurdigje de resolúsje fan in sensor foar in mjitting.

It wichtichste ferskil is dat de resolúsje útdrukt wurdt as in persintaazje fan 'e resolúsje fan' e sensor. It is relatyf en hat gjin diminsje. Bygelyks, de resolúsje fan 'e temperatuersensor is 0.1℃, it folsleine berik is 500℃, de resolúsje is 0.1/500=0.02%.

2. Werhelberens:

Definysje: Werhelberens fan 'e sensor ferwiist nei de mjitte fan ferskil tusken de mjittingsresultaten as de mjitting ferskate kearen yn deselde rjochting ûnder deselde betingst werhelle wurdt. Ek wol werhellingsflater, reproduksjeflater, ensfh. neamd.

Ynterpretaasje 1: Werhelberens fan in sensor moat de mjitte fan ferskil wêze tusken meardere mjittingen dy't ûnder deselde omstannichheden binne krigen. As de mjitomstannichheden feroarje, sil de fergelykberens tusken de mjitresultaten ferdwine, wat net brûkt wurde kin as basis foar it beoardieljen fan werhelberens.

Ynterpretaasje 2: De werhelberens fan 'e sensor fertsjintwurdiget de fersprieding en willekeurichheid fan 'e mjitresultaten fan' e sensor. De reden foar sokke fersprieding en willekeurichheid is dat ferskate willekeurige steuringen ûnûntkomber binnen en bûten de sensor besteane, wat resulteart yn 'e definitive mjitresultaten fan' e sensor dy't de skaaimerken fan willekeurige fariabelen sjen litte.

Ynterpretaasje 3: De standertôfwiking fan 'e willekeurige fariabele kin brûkt wurde as in reprodusearbere kwantitative útdrukking.

Ynterpretaasje 4: Foar meardere werhelle mjittingen kin in hegere mjitnauwkeurigens wurde krigen as it gemiddelde fan alle mjittingen as it definitive mjitresultaat nommen wurdt. Omdat de standertôfwiking fan it gemiddelde signifikant lytser is as de standertôfwiking fan elke mjitting.

3. Lineariteit:

Definysje: Lineariteit (Lineariteit) ferwiist nei de ôfwiking fan 'e ynfier- en útfierkromme fan' e sensor fan 'e ideale rjochte line.

Ynterpretaasje 1: De ideale ynfier/útfier-relaasje fan 'e sensor moat lineêr wêze, en de ynfier/útfierkromme moat in rjochte line wêze (reade line yn 'e ûndersteande ôfbylding).

De werklike sensor hat lykwols mear of minder in ferskaat oan flaters, wêrtroch't de werklike ynfier- en útfierkromme net de ideale rjochte line is, mar in kromme (de griene kromme yn 'e ûndersteande ôfbylding).

Lineariteit is de mjitte fan ferskil tusken de werklike karakteristike kromme fan 'e sensor en de off-line line, ek wol bekend as net-lineariteit of net-lineare flater.

Ynterpretaasje 2: Omdat it ferskil tusken de werklike karakteristike kromme fan 'e sensor en de ideale line oars is by ferskillende mjittingsgruttes, wurdt de ferhâlding fan 'e maksimale wearde fan it ferskil ta de wearde fan it folsleine berik faak brûkt yn it folsleine berik. Fansels is lineariteit ek in relative kwantiteit.

Ynterpretaasje 3: Omdat de ideale line fan 'e sensor ûnbekend is foar de algemiene mjitsituaasje, kin it net krigen wurde. Dêrom wurdt faak in kompromismetoade oannaam, dat is, it direkt brûken fan 'e mjitresultaten fan' e sensor om de passende line te berekkenjen dy't ticht by de ideale line leit. De spesifike berekkeningsmetoaden omfetsje de einpuntlinemetoade, bêste linemetoade, minste kwadratenmetoade ensafuorthinne.

4. Stabiliteit:

Definysje: Stabiliteit is it fermogen fan in sensor om syn prestaasjes oer in perioade fan tiid te behâlden.

Ynterpretaasje 1: Stabiliteit is de wichtichste yndeks om te ûndersykjen oft de sensor stabyl wurket yn in bepaald tiidsberik. De faktoaren dy't liede ta de ynstabiliteit fan 'e sensor omfetsje benammen temperatuerdrift en ynterne spanningsfrijlitting. Dêrom is it nuttich om de temperatuerkompensaasje en ferâlderingsbehanneling te ferheegjen om de stabiliteit te ferbetterjen.

Ynterpretaasje 2: Stabiliteit kin wurde ferdield yn koarte-termyn stabiliteit en lange-termyn stabiliteit neffens de lingte fan 'e tiidperioade. As de observaasjetiid te koart is, binne de stabiliteit en werhelberens tichtby. Dêrom ûndersiket de stabiliteitsyndeks benammen de lange-termyn stabiliteit. De spesifike lingte fan 'e tiid, neffens it gebrûk fan 'e omjouwing en easken om te bepalen.

Ynterpretaasje 3: Sawol absolute flater as relative flater kinne brûkt wurde foar de kwantitative útdrukking fan stabiliteitsyndeks. Bygelyks, in krêftsensor fan it spanningstype hat in stabiliteit fan 0,02%/12o.

5. Samplingfrekwinsje:

Definysje: Sample Rate ferwiist nei it oantal mjitresultaten dat per tiidseenheid troch de sensor sampled wurde kin.

Ynterpretaasje 1: De samplingfrekwinsje is de wichtichste yndikator fan 'e dynamyske skaaimerken fan' e sensor, en reflektearret it rappe reaksjefermogen fan 'e sensor. De samplingfrekwinsje is ien fan 'e technyske yndikatoaren dy't folslein yn oerweging nommen wurde moat yn gefal fan rappe feroaring fan mjitting. Neffens de samplingwet fan Shannon moat de samplingfrekwinsje fan 'e sensor net minder wêze as 2 kear de feroaringsfrekwinsje fan it mjitten.

Ynterpretaasje 2: Mei it brûken fan ferskillende frekwinsjes fariëarret de krektens fan 'e sensor ek neffens. Yn 't algemien, hoe heger de samplingfrekwinsje, hoe leger de mjitkrektens.

De heechste krektens fan 'e sensor wurdt faak berikt by de leechste samplingsnelheid of sels ûnder statyske omstannichheden. Dêrom moat by it selektearjen fan de sensor rekken holden wurde mei presyzje en snelheid.

Fiif ûntwerptips foar sensoren

1. Begjin mei de bustool

As earste stap moat de yngenieur de oanpak nimme om earst de sensor te ferbinen fia in bus-ark om it ûnbekende te beheinen. In bus-ark ferbynt in persoanlike kompjûter (PC) en dan mei de I2C, SPI of oar protokol fan 'e sensor dy't de sensor tastean om te "praten". In PC-applikaasje dy't assosjeare is mei in bus-ark dy't in bekende en wurkjende boarne leveret foar it ferstjoeren en ûntfangen fan gegevens dy't gjin ûnbekende, net-autentisearre ynbêde mikrokontroller (MCU)-stjoerprogramma is. Yn 'e kontekst fan it Bus-ark kin de ûntwikkelder berjochten ferstjoere en ûntfange om in begryp te krijen fan hoe't de seksje wurket foardat hy besiket te operearjen op it ynbêde nivo.

2. Skriuw de oerdrachtinterfacekoade yn Python

As de ûntwikkelder ienris besocht hat de sensoren fan 'e bustool te brûken, is de folgjende stap it skriuwen fan applikaasjekoade foar de sensoren. Ynstee fan direkt nei mikrokontrollerkoade te springen, skriuw applikaasjekoade yn Python. In protte busprogramma's konfigurearje plug-ins en foarbyldkoade by it skriuwen fan skriuwskripts, wat Python meastentiids folget op .NET, ien fan 'e talen dy't beskikber binne yn .net. It skriuwen fan applikaasjes yn Python is rap en maklik, en it biedt in manier om sensoren te testen yn applikaasjes dy't net sa kompleks binne as testen yn in ynbêde omjouwing. It hawwen fan koade op heech nivo sil it maklik meitsje foar net-ynbêde yngenieurs om sensorskripts en testen te minen sûnder de soarch fan in ynbêde software-yngenieur.

3. Test de sensor mei Micro Python

Ien fan 'e foardielen fan it skriuwen fan 'e earste applikaasjekoade yn Python is dat applikaasjeopropen nei de Bus-utility application Programming interface (API) maklik útwiksele wurde kinne troch Micro Python op te roppen. Micro Python rint yn real-time embedded software, dy't in protte sensoren hat foar yngenieurs om de wearde derfan te begripen. Micro Python rint op in Cortex-M4-prosessor, en it is in goede omjouwing om applikaasjekoade fanút te debuggen. Net allinich is it ienfâldich, it is net nedich om hjir I2C- of SPI-stjoerprogramma's te skriuwen, om't se al behannele wurde yn 'e funksjebibleteek fan Micro Python.

4. Brûk de koade fan 'e sensorleveransier

Elke foarbyldkoade dy't fan in sensorfabrikant "skraabd" wurde kin, yngenieurs sille in lange wei gean moatte om te begripen hoe't de sensor wurket. Spitigernôch binne in protte sensorleveransiers gjin saakkundigen yn it ûntwerp fan ynbêde software, dus ferwachtsje gjin produksjeklear foarbyld fan prachtige arsjitektuer en elegânsje. Brûk gewoan de leveransierskoade, lear hoe't dit diel wurket, en de frustraasje fan refactoring sil ûntstean oant it skjin yntegrearre wurde kin yn ynbêde software. It kin begjinne as "spaghetti", mar it benutten fan it begryp fan fabrikanten fan hoe't har sensoren wurkje sil helpe om in protte ferneatige wykeinen foardat it produkt lansearre wurdt te ferminderjen.

5. Brûk in bibleteek fan sensorfúzjefunksjes

De kâns is grut dat de oerdrachtynterface fan 'e sensor net nij is en noch net earder dien is. Bekende bibleteken fan alle funksjes, lykas de "Sensor Fusion function Library" levere troch in protte chipfabrikanten, helpe ûntwikkelders fluch, of sels better, te learen en de syklus fan opnij ûntwikkeljen of drastysk oanpassen fan 'e produktarsjitektuer te foarkommen. In protte sensoren kinne wurde yntegrearre yn algemiene typen of kategoryen, en dizze typen of kategoryen sille de soepele ûntwikkeling fan stjoerprogramma's mooglik meitsje dy't, as se goed behannele wurde, hast universeel of minder werbrûkber binne. Fyn dizze bibleteken fan sensorfúzjefunksjes en lear har sterke en swakke punten.

As sensoren yntegrearre wurde yn ynbêde systemen, binne d'r in protte manieren om ûntwerptiid en gebrûksgemak te ferbetterjen. Untwikkelders kinne noait "ferkeard gean" troch te learen hoe't sensoren wurkje fanút in heech nivo fan abstraksje oan it begjin fan it ûntwerp en foardat se yntegrearje yn in systeem op in leger nivo. In protte fan 'e boarnen dy't hjoed de dei beskikber binne, sille ûntwikkelders helpe om "fuortendaliks oan 'e slach te gean" sûnder dat se fanôf it begjin hoege te begjinnen.