Кількість датчиків зростає по всій земній поверхні та у просторах навколо нас, забезпечуючи світ даними. Ці доступні датчики є рушійною силою розвитку Інтернету речей та цифрової революції, з якою стикається наше суспільство, але все ж і доступ до даних з датчиків не завжди простий або простий. У цьому документі буде представлено технічний показник датчика, 5 навичок проектування та підприємства OEM.
Перш за все, технічний показник є об’єктивною основою для характеристики продуктивності продукту. Розуміти технічні показники, допомагати правильному вибору та використанню виробу. Технічні показники датчика поділяються на статичні та динамічні показники. Статичні індикатори в основному досліджують роботу датчика за умови статичної інваріантності, включаючи роздільну здатність, повторюваність, чутливість, лінійність, помилку повернення, поріг, повзучість, стабільність тощо. швидкої зміни, включаючи частотну характеристику та крокову характеристику.
Через численні технічні показники датчика, різні дані та література описуються з різних сторін, так що різні люди мають різне розуміння, і навіть непорозуміння та двозначність. З цією метою інтерпретуються кілька основних технічних показників для датчика:
1, роздільна здатність та дозвіл:
Визначення: Роздільна здатність - це найменша виміряна зміна, яку може виявити датчик. Роздільна здатність - це відношення роздільної здатності до величини повної шкали.
Інтерпретація 1: Роздільна здатність - це найосновніший показник датчика. Він відображає здатність датчика розрізняти вимірювані об'єкти. Інші технічні характеристики датчика описані з точки зору роздільної здатності як мінімальна одиниця виміру.
Для датчиків та приладів з цифровим дисплеєм роздільна здатність визначає мінімальну кількість цифр для відображення. Наприклад, роздільна здатність електронного цифрового супорта становить 0,01 мм, а помилка індикатора - ± 0,02 мм.
Інтерпретація 2: Роздільна здатність - це абсолютне число з одиницями. Наприклад, роздільна здатність датчика температури становить 0,1 ℃, роздільна здатність датчика прискорення - 0,1 г тощо.
Інтерпретація 3: Роздільна здатність є спорідненою і дуже подібною до роздільної здатності концепцією, яка представляє собою роздільну здатність датчика для вимірювання.
Основна відмінність полягає в тому, що роздільна здатність виражається у відсотках від роздільної здатності датчика. Він відносний і не має розмірів. Наприклад, роздільна здатність датчика температури 0,1 ℃, повний діапазон 500 ℃, роздільна здатність 0,1/500 = 0,02%.
2. Повторюваність:
Визначення: Повторюваність датчика відноситься до ступеня різниці між результатами вимірювання, коли вимірювання повторюється кілька разів в одному напрямку за однакових умов. Також називається помилкою повторення, помилкою відтворення тощо.
Інтерпретація 1: Повторюваність датчика повинна бути ступенем різниці між кількома вимірами, отриманими за однакових умов. Якщо умови вимірювання змінюються, порівняння між результатами вимірювання зникне, що не може бути використано як основа для оцінки повторюваності.
Інтерпретація 2: Повторюваність датчика являє собою розпорошеність і випадковість результатів вимірювань датчика. Причиною такого розсіювання та випадковості є те, що різні випадкові порушення неминуче існують всередині та поза датчиком, що призводить до остаточних результатів вимірювання датчика показуючи характеристики випадкових величин.
Інтерпретація 3: Стандартне відхилення випадкової величини може бути використано як відтворюваний кількісний вираз.
Інтерпретація 4: Для багаторазових повторних вимірювань можна отримати більш високу точність вимірювання, якщо середнє значення всіх вимірювань брати за кінцевий результат вимірювання. Оскільки стандартне відхилення середнього значення значно менше стандартного відхилення кожного виміру.
3. Лінійність:
Визначення: Лінійність (Лінійність) відноситься до відхилення вхідної та вихідної кривої датчика від ідеальної прямої.
Інтерпретація 1: Ідеальне співвідношення вхід/вихід датчика має бути лінійним, а його крива введення/виведення - прямою (червона лінія на малюнку нижче).
Однак фактичний датчик більш -менш має різні помилки, в результаті чого фактична крива входу та виходу - це не ідеальна пряма лінія, а крива (зелена крива на малюнку нижче).
Лінійність-це ступінь різниці між фактичною характеристичною кривою датчика та офлайн-лінією, також відомою як нелінійність або нелінійна помилка.
Інтерпретація 2: Оскільки різниця між фактичною характеристичною кривою датчика та ідеальною лінією різна при різних розмірах вимірювання, відношення максимального значення різниці до значення повного діапазону часто використовується в повному діапазоні діапазонів. Очевидно. , лінійність також є відносною величиною.
Інтерпретація 3: Оскільки ідеальна лінія датчика невідома для загальної ситуації вимірювання, її неможливо отримати. З цієї причини часто застосовується компромісний метод, тобто безпосередньо за допомогою результатів вимірювання датчика для розрахунку лінії підгонки яка є близькою до ідеальної лінії. Конкретні методи розрахунку включають метод лінії кінцевої точки, метод найкращої лінії, метод найменшого квадрата тощо.
4. Стабільність:
Визначення: Стабільність - це здатність датчика підтримувати свою роботу протягом певного періоду часу.
Інтерпретація 1: Стабільність - це основний показник для визначення того, чи працює датчик стабільно в певному часовому діапазоні. До факторів, що призводять до нестабільності датчика, в основному відносяться температурний знос та зняття внутрішнього напруження. Тому корисно збільшити температурну компенсацію та старіння для поліпшення стабільності.
Інтерпретація 2: Стабільність можна поділити на короткострокову стабільність та довгострокову стабільність відповідно до тривалості періоду часу. Коли час спостереження занадто короткий, стабільність та повторюваність близькі. Тому індекс стабільності в основному вивчає тривалий -термінова стабільність. Конкретна тривалість часу відповідно до використання середовища та вимог до визначення.
Інтерпретація 3: Для кількісного вираження індексу стійкості можна використовувати як абсолютну, так і відносну похибку. Наприклад, датчик сили деформації має стабільність 0,02%/12 год.
5. Частота дискретизації:
Визначення: Частота вибірки - це кількість результатів вимірювань, які можуть бути відібрані датчиком за одиницю часу.
Інтерпретація 1: Частота дискретизації є найважливішим показником динамічних характеристик датчика, що відображає здатність датчика швидко реагувати. Частота вибірки є одним з технічних показників, які необхідно повністю враховувати у разі швидкої зміни вимірювання. Відповідно до закону вибірки Шеннона, частота дискретизації датчика не повинна бути меншою ніж у 2 рази від частоти зміни виміряної.
Інтерпретація 2: При використанні різних частот точність датчика також змінюється відповідно. Загалом, чим вище частота дискретизації, тим менша точність вимірювання.
Найвища точність датчика часто досягається при найменшій швидкості дискретизації або навіть у статичних умовах. Тому при виборі датчика необхідно враховувати точність та швидкість.
П’ять порад щодо дизайну датчиків
1. Почніть з інструменту шини
Як перший крок, інженер повинен взяти підхід спочатку підключити датчик через інструмент шини, щоб обмежити невідоме. Інструмент шини підключає персональний комп’ютер (ПК), а потім до I2C, SPI або іншого протоколу датчика, що дозволяє сенсор для "розмови". Додаток для ПК, пов'язане з інструментом шини, що забезпечує відоме та робоче джерело для надсилання та отримання даних, які не є невідомим, неавтоматизованим драйвером вбудованого мікроконтролера (MCU). У контексті утиліти "Шина" розробник може надсилати та отримувати повідомлення, щоб зрозуміти, як працює розділ, перш ніж спробувати працювати на вбудованому рівні.
2. Напишіть код інтерфейсу передачі на Python
Після того, як розробник спробує скористатися датчиками інструменту шини, наступним кроком буде написання коду програми для датчиків. Замість того, щоб перейти безпосередньо до коду мікроконтролера, напишіть код програми в Python. скриптів, яких зазвичай дотримується Python. NET - одна з мов, доступних у.net. Написання програм у Python - це швидкий і простий спосіб, і це дає можливість перевірити датчики в додатках, які не такі складні, як тестування у вбудованому середовищі. -рівень коду полегшить інженерам, які не вбудовані, видобувати сценарії та тести датчиків без догляду за вбудованим програмним інженером.
3. Перевірте датчик за допомогою Micro Python
Однією з переваг написання першого коду програми на Python є те, що виклики програм до інтерфейсу програмування прикладних програм (API) можна легко замінити, викликаючи Micro Python. датчики, щоб інженери зрозуміли його цінність. Micro Python працює на процесорі Cortex-M4, і це хороше середовище для налагодження коду програми. Мало того, що це просто, немає необхідності писати тут драйвери I2C або SPI, оскільки вони вже охоплені функцією Micro Python бібліотека.
4. Використовуйте код постачальника датчика
Будь -який зразок коду, який можна "зішкребти" від виробника датчика, інженерам доведеться пройти довгий шлях, щоб зрозуміти, як працює датчик. На жаль, багато постачальників датчиків не є експертами в розробці вбудованого програмного забезпечення, тому не сподівайтесь знайти Приклад чудової архітектури та елегантності, готовий до виробництва. Просто скористайтеся кодом постачальника, дізнайтесь, як працює ця частина, і розчарування у рефакторингу виникне, поки його не вдасться чітко інтегрувати у вбудоване програмне забезпечення. "Розуміння того, як працюють їхні датчики, допоможе скоротити багато зіпсованих вихідних до випуску продукту.
5. Використовуйте бібліотеку функцій злиття датчиків
Швидше за все, інтерфейс передачі датчика не новий і раніше не робився. Відомі бібліотеки всіх функцій, такі як “Бібліотека функцій злиття датчиків”, надана багатьма виробниками чіпів, допомагають розробникам швидко, а то й краще, уникати цикл переробки або радикальної модифікації архітектури продукту. Багато датчиків можуть бути інтегровані в загальні типи або категорії, і ці типи або категорії дозволять безперебійно розвивати драйвери, які при правильному поводженні майже універсальні або менш багаторазові. функцій злиття датчиків і дізнатися їх сильні та слабкі сторони.
Коли датчики інтегровані у вбудовані системи, існує багато способів, які допомагають покращити час проектування та простоту використання. Розробники ніколи не можуть "помилитися", дізнавшись, як працюють датчики з високого рівня абстракції на початку проектування та до їх інтеграції. у систему нижчого рівня. Багато ресурсів, доступних сьогодні, допоможуть розробникам "вдатися до успіху", не починаючи з нуля.
Час публікації: 16-2021 серпня