Ħames ħiliet tad-disinn u indikaturi tekniċi tas-sensor

L-għadd ta’ sensuri qed jipprolifera madwar il-wiċċ tad-dinja u fl-Ispazji ta’ madwarna, u jipprovdi lid-dinja bid-dejta. Dawn is-sensuri bi prezz raġonevoli huma l-forza ewlenija wara l-iżvilupp tal-Internet tal-Oġġetti u r-rivoluzzjoni diġitali li qed tiffaċċja s-soċjetà tagħna, iżda l-konnessjoni u l-aċċess għad-dejta mis-sensuri mhux dejjem imorru dritti jew faċli. Dan id-dokument se jintroduċi l-indiċi tekniku tas-sensuri, 5 ħiliet tad-disinn u intrapriżi OEM.

L-ewwelnett, l-indiċi tekniku huwa l-bażi oġġettiva biex tikkaratterizza l-prestazzjoni ta' prodott. Il-fehim tal-indikaturi tekniċi jgħin fl-għażla u l-użu korretti tal-prodott. L-indikaturi tekniċi tas-sensorju huma maqsuma f'indikaturi statiċi u indikaturi dinamiċi. L-indikaturi statiċi jeżaminaw prinċipalment il-prestazzjoni tas-sensorju taħt il-kundizzjoni ta' invarjanza statika, inkluż ir-riżoluzzjoni, ir-ripetibbiltà, is-sensittività, il-linearità, l-iżball tar-ritorn, il-limitu, il-creep, l-istabbiltà, eċċ. L-indiċi dinamiku jeżamina prinċipalment il-prestazzjoni tas-sensorju taħt il-kundizzjoni ta' bidla rapida, inkluż ir-rispons tal-frekwenza u r-rispons tal-pass.

Minħabba l-bosta indikaturi tekniċi tas-sensor, diversi dejta u letteratura huma deskritti minn angoli differenti, sabiex nies differenti jkollhom fehim differenti, u anke nuqqas ta' ftehim u ambigwità. Għal dan il-għan, jiġu interpretati dawn l-indikaturi tekniċi ewlenin li ġejjin għas-sensor:

1, riżoluzzjoni u riżoluzzjoni:

Definizzjoni: Ir-riżoluzzjoni tirreferi għall-iżgħar bidla mkejla li sensur jista' jinduna. Ir-riżoluzzjoni tirreferi għall-proporzjon tar-Riżoluzzjoni għall-valur fuq skala sħiħa.

Interpretazzjoni 1: Ir-riżoluzzjoni hija l-aktar indikatur bażiku ta' sensur. Tirrappreżenta l-abbiltà tas-sensur li jiddistingwi l-oġġetti mkejla. L-ispeċifikazzjonijiet tekniċi l-oħra tas-sensur huma deskritti f'termini ta' riżoluzzjoni bħala l-unità minima.

Għal sensuri u strumenti b'displej diġitali, ir-riżoluzzjoni tiddetermina l-għadd minimu ta' ċifri li għandhom jintwerew. Pereżempju, ir-riżoluzzjoni tal-kalibru diġitali elettroniku hija 0.01mm, u l-iżball tal-indikatur huwa ±0.02mm.

Interpretazzjoni 2: Ir-riżoluzzjoni hija numru assolut b'unitajiet. Pereżempju, ir-riżoluzzjoni ta' sensur tat-temperatura hija 0.1℃, ir-riżoluzzjoni ta' sensur tal-aċċelerazzjoni hija 0.1g, eċċ.

Interpretazzjoni 3: Ir-riżoluzzjoni hija kunċett relatat u simili ħafna għar-riżoluzzjoni, it-tnejn jirrappreżentaw ir-riżoluzzjoni ta' sensur għal kejl.

Id-differenza ewlenija hija li r-riżoluzzjoni hija espressa bħala perċentwal tar-riżoluzzjoni tas-sensor. Hija relattiva u m'għandhiex dimensjoni. Pereżempju, ir-riżoluzzjoni tas-sensor tat-temperatura hija 0.1℃, il-firxa sħiħa hija 500℃, ir-riżoluzzjoni hija 0.1/500=0.02%.

2. Ripetibbiltà:

Definizzjoni: Ir-ripetibbiltà tas-sensor tirreferi għall-grad ta' differenza bejn ir-riżultati tal-kejl meta l-kejl jiġi ripetut diversi drabi fl-istess direzzjoni taħt l-istess kundizzjoni. Imsejjaħ ukoll żball ta' ripetizzjoni, żball ta' riproduzzjoni, eċċ.

Interpretazzjoni 1: Ir-ripetibbiltà ta' sensur trid tkun il-grad ta' differenza bejn kejl multiplu miksub taħt l-istess kundizzjonijiet. Jekk il-kundizzjonijiet tal-kejl jinbidlu, il-komparabbiltà bejn ir-riżultati tal-kejl tisparixxi, u dan ma jistax jintuża bħala l-bażi għall-valutazzjoni tar-ripetibbiltà.

Interpretazzjoni 2: Ir-ripetibbiltà tas-sensorju tirrappreżenta t-tixrid u l-każwalità tar-riżultati tal-kejl tas-sensorju. Ir-raġuni għal tali tixrid u każwalità hija li inevitabbilment jeżistu diversi disturbi każwali ġewwa u barra s-sensorju, li jirriżultaw fir-riżultati finali tal-kejl tas-sensorju li juru l-karatteristiċi ta' varjabbli każwali.

Interpretazzjoni 3: Id-devjazzjoni standard tal-varjabbli każwali tista' tintuża bħala espressjoni kwantitattiva riproduċibbli.

Interpretazzjoni 4: Għal kejl ripetut multiplu, tista' tinkiseb preċiżjoni ogħla fil-kejl jekk il-medja tal-kejl kollu tittieħed bħala r-riżultat finali tal-kejl. Minħabba li d-devjazzjoni standard tal-medja hija sinifikament iżgħar mid-devjazzjoni standard ta' kull kejl.

3. Linearità:

Definizzjoni: Il-linearità (Linearità) tirreferi għad-devjazzjoni tal-kurva tad-dħul u l-ħruġ tas-sensor mil-linja dritta ideali.

Interpretazzjoni 1: Ir-relazzjoni ideali tad-dħul/ħruġ tas-sensur għandha tkun lineari, u l-kurva tad-dħul/ħruġ tagħha għandha tkun linja dritta (linja ħamra fil-figura t'hawn taħt).

Madankollu, is-senser attwali aktar jew inqas għandu varjetà ta' żbalji, li jirriżultaw f'li l-kurva attwali tad-dħul u l-ħruġ mhijiex il-linja dritta ideali, iżda kurva (il-kurva ħadra fil-figura t'hawn taħt).

Il-linearità hija l-grad ta' differenza bejn il-kurva karatteristika attwali tas-sensorju u l-linja off-line, magħrufa wkoll bħala nonlinearità jew żball nonlineari.

Interpretazzjoni 2: Minħabba li d-differenza bejn il-kurva karatteristika attwali tas-sensorju u l-linja ideali hija differenti f'daqsijiet differenti ta' kejl, il-proporzjon tal-valur massimu tad-differenza għall-valur tal-firxa sħiħa spiss jintuża fil-firxa sħiħa tal-firxa. Ovvjament, il-linearità hija wkoll kwantità relattiva.

Interpretazzjoni 3: Minħabba li l-linja ideali tas-sensorju mhijiex magħrufa għas-sitwazzjoni ġenerali tal-kejl, ma tistax tinkiseb. Għal din ir-raġuni, ħafna drabi jiġi adottat metodu ta' kompromess, jiġifieri, l-użu dirett tar-riżultati tal-kejl tas-sensorju biex tiġi kkalkulata l-linja tat-twaħħil li hija qrib il-linja ideali. Il-metodi speċifiċi ta' kalkolu jinkludu l-metodu tal-linja tal-punt tat-tmiem, l-aħjar metodu tal-linja, il-metodu tal-inqas kwadri, eċċ.

4. Stabbiltà:

Definizzjoni: L-istabbiltà hija l-abbiltà ta' sensur li jżomm il-prestazzjoni tiegħu fuq perjodu ta' żmien.

Interpretazzjoni 1: L-istabbiltà hija l-indiċi ewlieni biex jiġi investigat jekk is-senser jaħdimx b'mod stabbli f'ċertu medda ta' żmien. Il-fatturi li jwasslu għall-instabbiltà tas-senser jinkludu prinċipalment id-drift tat-temperatura u r-rilaxx tal-istress intern. Għalhekk, huwa ta' għajnuna li jiżdiedu l-kumpens tat-temperatura u t-trattament tat-tixjiħ biex titjieb l-istabbiltà.

Interpretazzjoni 2: L-istabbiltà tista' tinqasam f'stabbiltà għal żmien qasir u stabbiltà għal żmien twil skont it-tul tal-perjodu ta' żmien. Meta l-ħin ta' osservazzjoni jkun qasir wisq, l-istabbiltà u r-ripetibbiltà jkunu qrib xulxin. Għalhekk, l-indiċi tal-istabbiltà jeżamina prinċipalment l-istabbiltà għal żmien twil. It-tul speċifiku ta' żmien, skont l-użu tal-ambjent u r-rekwiżiti, għandu jiġi determinat.

Interpretazzjoni 3: Kemm l-iżball assolut kif ukoll l-iżball relattiv jistgħu jintużaw għall-espressjoni kwantitattiva tal-indiċi tal-istabbiltà. Pereżempju, sensur tal-forza tat-tip ta' tensjoni għandu stabbiltà ta' 0.02%/12-il siegħa.

5. Frekwenza tal-kampjunar:

Definizzjoni: Ir-Rata tal-Kampjun tirreferi għan-numru ta' riżultati tal-kejl li jistgħu jittieħdu kampjuni minnhom is-sensor għal kull unità ta' żmien.

Interpretazzjoni 1: Il-frekwenza tal-kampjunar hija l-aktar indikatur importanti tal-karatteristiċi dinamiċi tas-sensorju, li jirrifletti l-abbiltà ta' rispons rapidu tas-sensorju. Il-frekwenza tal-kampjunar hija waħda mill-indikaturi tekniċi li għandhom jiġu kkunsidrati bis-sħiħ fil-każ ta' bidla rapida tal-kejl. Skont il-liġi tal-kampjunar ta' Shannon, il-frekwenza tal-kampjunar tas-sensorju m'għandhiex tkun inqas minn darbtejn il-frekwenza tal-bidla tal-kejl.

Interpretazzjoni 2: Bl-użu ta' frekwenzi differenti, il-preċiżjoni tas-sensor tvarja wkoll skont dan. Ġeneralment, iktar ma tkun għolja l-frekwenza tal-kampjunar, iktar tkun baxxa l-preċiżjoni tal-kejl.

L-ogħla preċiżjoni tas-sensor spiss tinkiseb bl-inqas veloċità ta' teħid ta' kampjuni jew anke taħt kundizzjonijiet statiċi. Għalhekk, il-preċiżjoni u l-veloċità għandhom jitqiesu fl-għażla tas-sensor.

Ħames suġġerimenti dwar id-disinn għas-sensuri

1. Ibda bl-għodda tal-karozza tal-linja

Bħala l-ewwel pass, l-inġinier għandu jieħu l-approċċ li l-ewwel jgħaqqad is-senser permezz ta' għodda tal-bus biex jillimita l-mhux magħruf. Għodda tal-bus tgħaqqad kompjuter personali (PC) u mbagħad mal-I2C, SPI, jew protokoll ieħor tas-senser li jippermetti lis-senser "jitkellem". Applikazzjoni tal-PC assoċjata ma' għodda tal-bus li tipprovdi sors magħruf u li jaħdem biex tibgħat u tirċievi dejta li mhijiex sewwieq ta' mikrokontrollur inkorporat (MCU) mhux magħruf u mhux awtentikat. Fil-kuntest tal-utilità tal-Bus, l-iżviluppatur jista' jibgħat u jirċievi messaġġi biex jifhem kif taħdem is-sezzjoni qabel ma jipprova jopera fil-livell inkorporat.

2. Ikteb il-kodiċi tal-interfaċċja tat-trażmissjoni f'Python

Ladarba l-iżviluppatur ikun ipprova juża s-sensuri tal-għodda tal-bus, il-pass li jmiss huwa li jikteb kodiċi tal-applikazzjoni għas-sensuri. Minflok ma taqbeż direttament għall-kodiċi tal-mikrokontrollur, ikteb kodiċi tal-applikazzjoni f'Python. Ħafna utilitajiet tal-bus jikkonfiguraw plug-ins u kodiċi ta' kampjun meta jiktbu skripts, li Python ġeneralment isegwi. NET waħda mil-lingwi disponibbli f'. net. Il-kitba ta' applikazzjonijiet f'Python hija veloċi u faċli, u tipprovdi mod kif jiġu ttestjati s-sensuri f'applikazzjonijiet li mhumiex kumplessi daqs l-ittestjar f'ambjent inkorporat. Li jkollok kodiċi ta' livell għoli jagħmilha faċli għall-inġiniera mhux inkorporati biex jimminaw skripts u testijiet tas-sensuri mingħajr il-kura ta' inġinier tas-softwer inkorporat.

3. Ittestja s-sensor bil-Micro Python

Wieħed mill-vantaġġi tal-kitba tal-ewwel kodiċi tal-applikazzjoni f'Python huwa li s-sejħiet tal-applikazzjoni għall-Bus-utility application Programming interface (API) jistgħu jiġu skambjati faċilment billi ssejjaħ Micro Python. Micro Python jaħdem f'softwer inkorporat f'ħin reali, li għandu ħafna sensuri biex l-inġiniera jifhmu l-valur tiegħu. Micro Python jaħdem fuq proċessur Cortex-M4, u huwa ambjent tajjeb minn fejn jiġi debuggjat il-kodiċi tal-applikazzjoni. Mhux biss huwa sempliċi, iżda m'hemmx bżonn li jinkitbu sewwieqa I2C jew SPI hawn, peress li diġà huma koperti fil-librerija tal-funzjonijiet ta' Micro Python.

4. Uża l-kodiċi tal-fornitur tas-sensur

Kwalunkwe kodiċi kampjun li jista' jiġi "mneħħi" minn manifattur tas-sensuri, l-inġiniera jkollhom jagħmlu triq twila biex jifhmu kif jaħdem is-sensur. Sfortunatament, ħafna bejjiegħa tas-sensuri mhumiex esperti fid-disinn tas-softwer inkorporat, għalhekk tistenniex li ssib eżempju lest għall-produzzjoni ta' arkitettura u eleganza sabiħa. Uża biss il-kodiċi tal-bejjiegħ, tgħallem kif taħdem din il-parti, u l-frustrazzjoni tar-rifatturar tinqala' sakemm tkun tista' tiġi integrata b'mod nadif fis-softwer inkorporat. Jista' jibda bħala "spagetti", iżda l-isfruttament tal-fehim tal-manifatturi dwar kif jaħdmu s-sensuri tagħhom se jgħin biex inaqqas il-ħafna tmiem il-ġimgħa mħassra qabel ma jitnieda l-prodott.

5. Uża librerija ta' funzjonijiet ta' fużjoni tas-sensuri

Aktarx, l-interfaċċja tat-trażmissjoni tas-sensor mhijiex ġdida u ma saret qabel. Libreriji magħrufa tal-funzjonijiet kollha, bħas-“Sensor Fusion function Library” ipprovduta minn ħafna manifatturi taċ-ċipep, jgħinu lill-iżviluppaturi jitgħallmu malajr, jew saħansitra aħjar, u jevitaw iċ-ċiklu ta’ żvilupp mill-ġdid jew modifika drastika tal-arkitettura tal-prodott. Ħafna sensuri jistgħu jiġu integrati f’tipi jew kategoriji ġenerali, u dawn it-tipi jew kategoriji jippermettu l-iżvilupp bla xkiel ta’ sewwieqa li, jekk jiġu mmaniġġjati kif suppost, huma kważi universali jew inqas riutilizzabbli. Sib dawn il-libreriji ta’ funzjonijiet ta’ fużjoni tas-sensor u tgħallem il-punti sodi u dgħajfa tagħhom.

Meta s-sensuri jiġu integrati f'sistemi integrati, hemm ħafna modi kif wieħed jista' jtejjeb il-ħin tad-disinn u l-faċilità tal-użu. L-iżviluppaturi qatt ma jistgħu "jiżżbaljaw" billi jitgħallmu kif jaħdmu s-sensuri minn livell għoli ta' astrazzjoni fil-bidu tad-disinn u qabel ma jintegrawhom f'sistema ta' livell aktar baxx. Ħafna mir-riżorsi disponibbli llum se jgħinu lill-iżviluppaturi "jibdew mill-ewwel" mingħajr ma jkollhom għalfejn jibdew mill-bidu.