Het aantal sensoren verspreidt zich over het aardoppervlak en in de ruimten om ons heen, die de wereld van gegevens voorzien. Deze betaalbare sensoren zijn de drijvende kracht achter de ontwikkeling van het internet der dingen en de digitale revolutie waarmee onze samenleving wordt geconfronteerd, maar verbinden en toegang krijgen tot gegevens van sensoren gaat niet altijd even gemakkelijk. Dit document introduceert de technische index van sensoren, 5 ontwerpvaardigheden en OEM-ondernemingen.
Allereerst is de technische index de objectieve basis om de prestatie van een product te karakteriseren. Begrijp de technische indicatoren, help de juiste selectie en gebruik van het product. De technische indicatoren van de sensor zijn onderverdeeld in statische indicatoren en dynamische indicatoren. De statische indicatoren onderzoeken voornamelijk de prestaties van de sensor onder de voorwaarde van statische invariantie, inclusief resolutie, herhaalbaarheid, gevoeligheid, lineariteit, retourfout, drempel, kruip, stabiliteit enzovoort. Dynamische index onderzoekt voornamelijk de prestaties van de sensor onder de voorwaarde van snelle verandering, inclusief frequentierespons en staprespons.
Vanwege de talrijke technische indicatoren van de sensor worden verschillende gegevens en literatuur vanuit verschillende invalshoeken beschreven, zodat verschillende mensen verschillende opvattingen hebben, en zelfs misverstanden en dubbelzinnigheid. Hiertoe worden de volgende verschillende belangrijke technische indicatoren voor de sensor geïnterpreteerd:
1, resolutie en resolutie:
Definitie: Resolutie verwijst naar de kleinste gemeten verandering die een sensor kan detecteren. Resolutie verwijst naar de verhouding tussen resolutie en volledige schaalwaarde.
Interpretatie 1: Resolutie is de meest elementaire indicator van een sensor. Het vertegenwoordigt het vermogen van de sensor om de gemeten objecten te onderscheiden. De andere technische specificaties van de sensor worden beschreven in termen van resolutie als de minimale eenheid.
Voor sensoren en instrumenten met een digitaal display bepaalt de resolutie het minimum aantal weer te geven cijfers. De resolutie van een elektronische digitale schuifmaat is bijvoorbeeld 0,01 mm en de indicatorfout is ± 0,02 mm.
Interpretatie 2: Resolutie is een absoluut getal met eenheden. De resolutie van een temperatuursensor is bijvoorbeeld 0,1℃, de resolutie van een versnellingssensor is 0,1g, enz.
Interpretatie 3: Resolutie is een verwant en zeer vergelijkbaar concept met resolutie, die beide de resolutie van een sensor ten opzichte van een meting vertegenwoordigen.
Het belangrijkste verschil is dat de resolutie wordt uitgedrukt als een percentage van de resolutie van de sensor. Het is relatief en heeft geen dimensie. De resolutie van de temperatuursensor is bijvoorbeeld 0,1 , het volledige bereik is 500 , de resolutie is 0,1/500 = 0,02%.
2. Herhaalbaarheid:
Definitie: Herhaalbaarheid van de sensor verwijst naar de mate van verschil tussen de meetresultaten wanneer de meting meerdere keren in dezelfde richting wordt herhaald onder dezelfde conditie. Ook wel herhalingsfout, reproductiefout, etc. genoemd.
Interpretatie 1: Herhaalbaarheid van een sensor moet de mate van verschil zijn tussen meerdere metingen verkregen onder dezelfde omstandigheden. Als de meetomstandigheden veranderen, zal de vergelijkbaarheid tussen de meetresultaten verdwijnen, wat niet kan worden gebruikt als basis voor het beoordelen van de herhaalbaarheid.
Interpretatie 2: De herhaalbaarheid van de sensor vertegenwoordigt de spreiding en willekeurigheid van de meetresultaten van de sensor. De reden voor een dergelijke spreiding en willekeur is dat er onvermijdelijk verschillende willekeurige storingen binnen en buiten de sensor bestaan, wat resulteert in de uiteindelijke meetresultaten van de sensor het tonen van de kenmerken van willekeurige variabelen.
Interpretatie 3: De standaarddeviatie van de willekeurige variabele kan worden gebruikt als een reproduceerbare kwantitatieve uitdrukking.
Interpretatie 4: Bij meerdere herhaalde metingen kan een hogere meetnauwkeurigheid worden verkregen als het gemiddelde van alle metingen als het uiteindelijke meetresultaat wordt genomen. Omdat de standaarddeviatie van het gemiddelde significant kleiner is dan de standaarddeviatie van elke maatregel.
3. Lineariteit:
Definitie: Lineariteit (Lineariteit) verwijst naar de afwijking van de ingangs- en uitgangscurve van de sensor van de ideale rechte lijn.
Interpretatie 1: De ideale input/output-relatie van de sensor moet lineair zijn en de input/output-curve moet een rechte lijn zijn (rode lijn in de onderstaande afbeelding).
De werkelijke sensor heeft echter min of meer een verscheidenheid aan fouten, waardoor de werkelijke invoer- en uitvoercurve niet de ideale rechte lijn is, maar een curve (de groene curve in de onderstaande afbeelding).
Lineariteit is de mate van verschil tussen de werkelijke karakteristieke curve van de sensor en de offline lijn, ook bekend als niet-lineariteit of niet-lineaire fout.
Interpretatie 2: Omdat het verschil tussen de werkelijke karakteristieke curve van de sensor en de ideale lijn verschillend is bij verschillende meetgroottes, wordt de verhouding van de maximale waarde van het verschil tot de volledige bereikwaarde vaak gebruikt in het volledige bereik. Het is duidelijk dat , lineariteit is ook een relatieve grootheid.
Interpretatie 3: Omdat de ideale lijn van de sensor onbekend is voor de algemene meetsituatie, kan deze niet worden verkregen. Om deze reden wordt vaak een compromismethode gekozen, dat wil zeggen dat de meetresultaten van de sensor direct worden gebruikt om de aanpassingslijn te berekenen die dicht bij de ideale lijn ligt. De specifieke berekeningsmethoden omvatten de eindpuntlijnmethode, de beste lijnmethode, de kleinste kwadratenmethode enzovoort.
4. Stabiliteit:
Definitie: Stabiliteit is het vermogen van een sensor om zijn prestaties gedurende een bepaalde periode te behouden.
Interpretatie 1: Stabiliteit is de belangrijkste index om te onderzoeken of de sensor stabiel werkt in een bepaald tijdsbestek. De factoren die leiden tot de instabiliteit van de sensor zijn voornamelijk temperatuurdrift en interne spanningsafgifte. Daarom is het nuttig om de temperatuurcompensatie te verhogen en verouderingsbehandeling om de stabiliteit te verbeteren.
Interpretatie 2: Stabiliteit kan worden onderverdeeld in stabiliteit op korte termijn en stabiliteit op lange termijn volgens de lengte van de tijdsperiode. Wanneer de observatietijd te kort is, zijn de stabiliteit en herhaalbaarheid dichtbij. Daarom onderzoekt de stabiliteitsindex voornamelijk de lange -Termijn stabiliteit.De specifieke tijdsduur, volgens het gebruik van de omgeving en eisen te bepalen.
Interpretatie 3: Zowel de absolute fout als de relatieve fout kunnen worden gebruikt voor de kwantitatieve uitdrukking van de stabiliteitsindex. Een krachtsensor van het spanningstype heeft bijvoorbeeld een stabiliteit van 0,02%/12 uur.
5. Bemonsteringsfrequentie:
Definitie: Sample Rate verwijst naar het aantal meetresultaten dat per tijdseenheid door de sensor kan worden bemonsterd.
Interpretatie 1: De bemonsteringsfrequentie is de belangrijkste indicator van de dynamische eigenschappen van de sensor en weerspiegelt het snelle reactievermogen van de sensor. De bemonsteringsfrequentie is een van de technische indicatoren waarmee volledig rekening moet worden gehouden in het geval van snelle verandering van meting. Volgens de bemonsteringswet van Shannon mag de bemonsteringsfrequentie van de sensor niet minder zijn dan 2 keer de veranderingsfrequentie van de gemeten waarde.
Interpretatie 2: Bij het gebruik van verschillende frequenties varieert ook de nauwkeurigheid van de sensor. Over het algemeen geldt: hoe hoger de bemonsteringsfrequentie, hoe lager de meetnauwkeurigheid.
De hoogste nauwkeurigheid van de sensor wordt vaak verkregen bij de laagste bemonsteringssnelheid of zelfs onder statische omstandigheden. Daarom moet bij de sensorselectie rekening worden gehouden met precisie en snelheid.
Vijf ontwerptips voor sensoren
1. Begin met de bustool
Als eerste stap moet de ingenieur de benadering nemen om de sensor eerst via een bustool te verbinden om het onbekende te beperken. Een bustool verbindt een personal computer (pc) en vervolgens met de I2C, SPI of een ander protocol van de sensor waarmee de sensor om te "praten". Een pc-toepassing die is gekoppeld aan een bustool die een bekende en werkende bron biedt voor het verzenden en ontvangen van gegevens die geen onbekende, niet-geverifieerde embedded microcontroller (MCU) -stuurprogramma is. In de context van het Bus-hulpprogramma heeft de ontwikkelaar kan berichten verzenden en ontvangen om inzicht te krijgen in hoe de sectie werkt voordat u probeert te werken op het ingebedde niveau.
2. Schrijf de transmissie-interfacecode in Python
Nadat de ontwikkelaar heeft geprobeerd de sensoren van de bustool te gebruiken, is de volgende stap het schrijven van applicatiecode voor de sensoren. In plaats van direct naar microcontrollercode te springen, schrijft u applicatiecode in Python. Veel bushulpprogramma's configureren plug-ins en voorbeeldcode bij het schrijven van schrijven scripts, die Python meestal volgt.NET, een van de talen die beschikbaar zijn in.net. Het schrijven van applicaties in Python is snel en gemakkelijk, en het biedt een manier om sensoren te testen in applicaties die niet zo complex zijn als testen in een embedded omgeving. -level code maakt het gemakkelijk voor niet-embedded engineers om sensorscripts en tests te minen zonder de zorg van een embedded software engineer.
3. Test de sensor met Micro Python
Een van de voordelen van het schrijven van de eerste applicatiecode in Python is dat applicatie-aanroepen naar de Bus-utility Application Programming Interface (API) eenvoudig kunnen worden uitgewisseld door Micro Python aan te roepen. Micro Python draait in realtime embedded software, die veel sensoren voor ingenieurs om de waarde ervan te begrijpen. Micro Python draait op een Cortex-M4-processor en het is een goede omgeving om applicatiecode te debuggen. Het is niet alleen eenvoudig, het is niet nodig om hier I2C- of SPI-stuurprogramma's te schrijven, omdat ze al worden behandeld in de functie van Micro Python bibliotheek.
4. Gebruik de code van de sensorleverancier
Elke voorbeeldcode die kan worden "geschraapt" van een sensorfabrikant, ingenieurs zullen een lange weg moeten gaan om te begrijpen hoe de sensor werkt. Helaas zijn veel sensorleveranciers geen experts in het ontwerpen van embedded software, dus verwacht geen productieklaar voorbeeld van prachtige architectuur en elegantie. Gebruik gewoon de leverancierscode, leer hoe dit onderdeel werkt, en de frustratie van refactoring zal ontstaan totdat het netjes kan worden geïntegreerd in embedded software. Het kan beginnen als "spaghetti", maar gebruik maken van fabrikanten ' inzicht in hoe hun sensoren werken, zal helpen om veel geruïneerde weekenden te verminderen voordat het product wordt gelanceerd.
5.Gebruik een bibliotheek met sensorfusiefuncties
De kans is groot dat de transmissie-interface van de sensor niet nieuw is en nog niet eerder is gedaan. Bekende bibliotheken van alle functies, zoals de "Sensor Fusion-functiebibliotheek" die door veel chipfabrikanten wordt geleverd, helpen ontwikkelaars snel of zelfs beter te leren en vermijden de cyclus van herontwikkeling of drastische wijziging van de productarchitectuur. Veel sensoren kunnen worden geïntegreerd in algemene typen of categorieën, en deze typen of categorieën zullen de soepele ontwikkeling van stuurprogramma's mogelijk maken die, indien correct behandeld, bijna universeel of minder herbruikbaar zijn. Vind deze bibliotheken van sensorfusiefuncties en leren hun sterke en zwakke punten.
Wanneer sensoren worden geïntegreerd in embedded systemen, zijn er veel manieren om de ontwerptijd en het gebruiksgemak te helpen verbeteren. Ontwikkelaars kunnen nooit "fout gaan" door te leren hoe sensoren werken vanaf een hoog abstractieniveau aan het begin van het ontwerp en voordat ze worden geïntegreerd naar een systeem op een lager niveau. Veel van de bronnen die tegenwoordig beschikbaar zijn, zullen ontwikkelaars helpen om "van de grond te komen" zonder helemaal opnieuw te hoeven beginnen.
Posttijd: 16 aug-2021