Broj senzora raste po cijeloj Zemljinoj površini i u prostorima oko nas, pružajući svijetu podatke. Ovi pristupačni senzori su pokretačka snaga razvoja Interneta stvari i digitalne revolucije s kojom se naše društvo suočava, a ipak povezuju a pristup podacima sa senzora ne ide uvijek ravno ili lako. Ovaj rad će predstaviti tehnički indeks senzora, 5 vještina dizajna i OEM preduzeća.
Prije svega, tehnički indeks je objektivna osnova za karakteriziranje performansi proizvoda. Shvatite tehničke pokazatelje, pomažu u pravilnom odabiru i upotrebi proizvoda. Tehnički pokazatelji senzora podijeljeni su na statičke i dinamičke pokazatelje. Statički indikatori uglavnom ispituju performanse senzora pod uvjetom statičke invarijantnosti, uključujući razlučivost, ponovljivost, osjetljivost, linearnost, grešku povratka, prag, puzanje, stabilnost i tako dalje. Dinamički indeks uglavnom ispituje performanse senzora pod uvjetom brzih promjena, uključujući frekvencijski odziv i odziv koraka.
Zbog brojnih tehničkih pokazatelja senzora, različiti podaci i literatura opisani su iz različitih uglova, tako da različiti ljudi imaju različita razumijevanja, pa čak i nesporazume i nejasnoće. U tu svrhu tumači se nekoliko glavnih tehničkih pokazatelja za senzor:
1, rezolucija i rezolucija:
Definicija: Rezolucija se odnosi na najmanju izmjerenu promjenu koju senzor može otkriti. Rezolucija se odnosi na omjer rezolucije i vrijednosti pune skale.
Tumačenje 1: Rezolucija je najosnovniji pokazatelj senzora. Predstavlja sposobnost senzora da razlikuje mjerene objekte. Ostale tehničke specifikacije senzora opisane su u smislu rezolucije kao minimalne jedinice.
Za senzore i instrumente sa digitalnim ekranom, rezolucija određuje minimalni broj cifara za prikaz. Na primjer, rezolucija elektronske digitalne čeljusti je 0,01 mm, a greška indikatora je ± 0,02 mm.
Tumačenje 2: Rezolucija je apsolutni broj s jedinicama. Na primjer, rezolucija senzora temperature je 0,1 ℃, rezolucija senzora ubrzanja je 0,1 g itd.
Tumačenje 3: Rezolucija je srodan i vrlo sličan koncept rezolucije, oba predstavlja rezoluciju senzora za mjerenje.
Glavna razlika je u tome što se rezolucija izražava kao postotak rezolucije senzora. Relativna je i nema dimenziju. Na primjer, rezolucija senzora temperature je 0,1 ℃, puni raspon je 500 ℃, rezolucija je 0,1/500 = 0,02%.
2. Ponovljivost:
Definicija: Ponovljivost senzora odnosi se na stupanj razlike između rezultata mjerenja kada se mjerenje ponovi nekoliko puta u istom smjeru pod istim uslovima. Također se naziva greška ponavljanja, greška reprodukcije itd.
Tumačenje 1: Ponovljivost senzora mora biti stepen razlike između više mjerenja dobivenih pod istim uslovima. Ako se promijene uvjeti mjerenja, nestat će uporedivost rezultata mjerenja, što se ne može koristiti kao osnova za procjenu ponovljivosti.
Tumačenje 2: Ponovljivost senzora predstavlja disperziju i slučajnost rezultata mjerenja senzora. Razlog za takvu disperziju i nasumičnost je to što različiti slučajni poremećaji neizbježno postoje unutar i izvan senzora, što rezultira konačnim rezultatima mjerenja senzora koje pokazuju karakteristike slučajnih varijabli.
Tumačenje 3: Standardna devijacija slučajne varijable može se koristiti kao ponovljivi kvantitativni izraz.
Tumačenje 4: Za više ponovljenih mjerenja može se postići veća točnost mjerenja ako se prosjek svih mjerenja uzme kao konačni rezultat mjerenja. Budući da je standardna devijacija srednje vrijednosti znatno manja od standardne devijacije svake mjere.
3. Linearnost:
Definicija: Linearnost (Linearnost) se odnosi na odstupanje ulazne i izlazne krivulje senzora od idealne ravne linije.
Tumačenje 1: Idealan odnos ulaza/izlaza senzora treba biti linearan, a njegova ulazno/izlazna krivulja treba biti ravna linija (crvena linija na donjoj slici).
Međutim, stvarni senzor manje -više ima razne greške, što rezultira da stvarna ulazna i izlazna krivulja nije idealna ravna linija, već krivulja (zelena krivulja na donjoj slici).
Linearnost je stupanj razlike između stvarne karakteristične krivulje senzora i off-line linije, poznate i kao nelinearnost ili nelinearna greška.
Tumačenje 2: Budući da je razlika između stvarne karakteristične krivulje senzora i idealne linije različita pri različitim veličinama mjerenja, omjer maksimalne vrijednosti razlike i vrijednosti punog raspona često se koristi u cijelom rasponu. Očigledno , linearnost je također relativna veličina.
Tumačenje 3: Budući da idealna linija senzora nije poznata za opću mjernu situaciju, ne može se dobiti. Iz tog razloga često se usvaja kompromisna metoda, to jest izravno korištenjem mjernih rezultata senzora za izračunavanje linije uklapanja koja je blizu idealne linije. Specifične metode izračuna uključuju metodu krajnje tačke, metodu najbolje linije, metodu najmanjeg kvadrata i tako dalje.
4. Stabilnost:
Definicija: Stabilnost je sposobnost senzora da održava svoje performanse tokom određenog vremenskog perioda.
Tumačenje 1: Stabilnost je glavni pokazatelj za ispitivanje radi li senzor stabilno u određenom vremenskom rasponu. Faktori koji dovode do nestabilnosti senzora uglavnom uključuju pomak temperature i otpuštanje unutarnjeg naprezanja. Stoga je korisno povećati temperaturnu kompenzaciju i tretman starenja radi poboljšanja stabilnosti.
Tumačenje 2: Stabilnost se može podijeliti na kratkoročnu stabilnost i dugoročnu stabilnost prema dužini vremenskog perioda. Kada je vrijeme posmatranja prekratko, stabilnost i ponovljivost su bliski. Stoga, indeks stabilnosti uglavnom ispituje dugotrajnost -ročna stabilnost. Određeno vremensko razdoblje, prema upotrebi okoline i zahtjevima za određivanje.
Tumačenje 3: I apsolutna i relativna greška mogu se koristiti za kvantitativni izraz indeksa stabilnosti. Na primjer, senzor sile deformacije ima stabilnost od 0,02%/12h.
5. Učestalost uzorkovanja:
Definicija: Brzina uzorkovanja odnosi se na broj mjernih rezultata koje senzor može uzorkovati po jedinici vremena.
Tumačenje 1: Učestalost uzorkovanja je najvažniji pokazatelj dinamičkih karakteristika senzora, odražavajući sposobnost brzog odziva senzora. Učestalost uzorkovanja jedan je od tehničkih pokazatelja koji se mora u potpunosti uzeti u obzir u slučaju brze promjene mjerenja. Prema Shannonovom zakonu uzorkovanja, frekvencija uzorkovanja senzora ne bi trebala biti manja od 2 puta promjenjene frekvencije izmjerene.
Tumačenje 2: Korišćenjem različitih frekvencija, tačnost senzora takođe varira u skladu sa tim. Uopšteno govoreći, što je veća frekvencija uzorkovanja, manja je tačnost merenja.
Najviša točnost senzora često se postiže pri najnižoj brzini uzorkovanja ili čak u statičkim uvjetima. Stoga se pri odabiru senzora mora uzeti u obzir preciznost i brzina.
Pet savjeta za dizajn senzora
1. Počnite s alatom sabirnice
Kao prvi korak, inženjer bi trebao pristupiti prvom povezivanju senzora putem alata sabirnice kako bi ograničio nepoznato. Alat sabirnice povezuje osobno računalo (PC), a zatim na I2C, SPI ili drugi protokol senzora koji omogućava senzor za "razgovor". PC aplikacija povezana s alatom sabirnice koja pruža poznati i radni izvor za slanje i primanje podataka koji nisu nepoznati, neautentificirani upravljački program ugrađenog mikrokontrolera (MCU). U kontekstu pomoćnog programa Bus, programer može slati i primati poruke kako bi razumio način na koji odjeljak funkcionira prije nego što pokuša raditi na ugrađenom nivou.
2. Napišite kod interfejsa prenosa u Python
Nakon što je programer pokušao koristiti senzore sabirničkog alata, sljedeći korak je pisanje aplikacijskog koda za senzore. Umjesto direktnog prelaska na kod mikrokontrolera, upišite aplikacijski kod u Python. Mnogi pomoćni programi sabirnice konfiguriraju dodatke i uzorak koda pri pisanju pisanja skripte, koje Python obično slijedi. NET jedan od jezika dostupnih na.net. Pisanje aplikacija u Pythonu je brzo i jednostavno i pruža način za testiranje senzora u aplikacijama koje nisu tako složene kao testiranje u ugrađenom okruženju. -razinski kod će olakšati inženjerima koji nisu ugrađeni u rudarenje skripti i testova senzora bez brige ugrađenog softverskog inženjera.
3. Testirajte senzor pomoću Micro Pythona
Jedna od prednosti pisanja prvog aplikacijskog koda u Pythonu je ta što se pozivi aplikacija prema sučelju za programiranje aplikacijskih programa Bus-utility (API) mogu lako zamijeniti pozivom Micro Pythona. Micro Python radi u ugrađenom softveru u stvarnom vremenu, koji ima mnogo senzori za inženjere da shvate njegovu vrijednost. Micro Python radi na Cortex-M4 procesoru i to je dobro okruženje za otklanjanje grešaka u aplikacijskom kodu. Ne samo da je jednostavno, nema potrebe pisati I2C ili SPI upravljačke programe jer su oni već pokriveni funkcijom Micro Pythona biblioteka.
4. Koristite kod dobavljača senzora
Svaki uzorak koda koji se može „izgrebati“ od proizvođača senzora, inženjeri će morati proći dug put da bi razumjeli kako senzor radi. Nažalost, mnogi dobavljači senzora nisu stručnjaci za dizajn ugrađenog softvera, pa ne očekujte da ćete pronaći primjer lijepe arhitekture i elegancije spreman za proizvodnju. Samo upotrijebite kôd dobavljača, saznajte kako ovaj dio funkcionira, a frustracija zbog prerađivanja pojavit će se sve dok se ne može čisto integrirati u ugrađeni softver. Može početi kao "špageti", ali upregnuti proizvođači 'razumijevanje kako njihovi senzori rade pomoći će smanjiti mnoge uništene vikende prije lansiranja proizvoda.
5.Koristite biblioteku funkcija fuzije senzora
Šanse su da prijenosno sučelje senzora nije novo i da se to prije nije radilo. Poznate biblioteke svih funkcija, poput "Sensor Fusion function Library" koje pružaju mnogi proizvođači čipova, pomažu programerima da nauče brzo, ili čak bolje, i izbjegnu ciklus ponovnog razvoja ili drastične izmjene arhitekture proizvoda. Mnogi senzori se mogu integrirati u opće tipove ili kategorije, a ti tipovi ili kategorije omogućit će nesmetan razvoj upravljačkih programa koji su, ako se s njima pravilno rukuje, gotovo univerzalni ili se mogu manje koristiti. Pronađite ove biblioteke funkcije fuzije senzora i naučiti njihove prednosti i slabosti.
Kada su senzori integrirani u ugrađene sisteme, postoji mnogo načina da se poboljša vrijeme projektiranja i jednostavnost upotrebe. Razvojni programeri nikada ne mogu "pogriješiti" naučivši kako senzori rade s visoke razine apstrakcije na početku dizajna i prije nego što ih integriraju. u sistem nižeg nivoa.Mnogi resursi koji su danas dostupni pomoći će programerima da se „snađu“ bez potrebe da počinju od nule.
Vrijeme objave: avgust-16-2021