El nombre de sensors proliferen a la superfície terrestre i als espais que ens envolten, proporcionant dades al món. Aquests sensors assequibles són la força impulsora del desenvolupament de l’Internet de les coses i de la revolució digital amb què s’enfronta la nostra societat, tot i que es connecten i accedir a les dades dels sensors no sempre és senzill ni senzill. En aquest article es presentarà l’índex tècnic del sensor, 5 habilitats de disseny i empreses OEM.
En primer lloc, l’índex tècnic és la base objectiva per caracteritzar el rendiment d’un producte. Comprendre els indicadors tècnics, ajudar a la selecció i l’ús correctes del producte. Els indicadors tècnics del sensor es divideixen en indicadors estàtics i indicadors dinàmics. Els indicadors estàtics examinen principalment el rendiment del sensor sota la condició d’invariancia estàtica, incloent resolució, repetibilitat, sensibilitat, linealitat, error de retorn, llindar, fluïdesa, estabilitat, etc. L’índex dinàmic examina principalment el rendiment del sensor en aquesta condició. de canvis ràpids, incloent la resposta de freqüència i la resposta de pas.
A causa dels nombrosos indicadors tècnics del sensor, es descriuen diverses dades i bibliografia des de diferents angles, de manera que les diferents persones tenen una comprensió diferent, fins i tot malentesos i ambigüitats. Per a això, s’interpreten els diversos indicadors tècnics principals del sensor:
1, resolució i resolució:
Definició: la resolució es refereix al canvi mesurat més petit que un sensor pot detectar. La resolució es refereix a la relació de la resolució amb el valor de l’escala completa.
Interpretació 1: La resolució és l'indicador més bàsic d'un sensor. Representa la capacitat del sensor per distingir els objectes mesurats. Les altres especificacions tècniques del sensor es descriuen en termes de resolució com a unitat mínima.
Per a sensors i instruments amb pantalla digital, la resolució determina el nombre mínim de dígits que es mostraran. Per exemple, la resolució de la pinça digital electrònica és de 0,01 mm i l’error de l’indicador és de ± 0,02 mm.
Interpretació 2: la resolució és un nombre absolut amb unitats: per exemple, la resolució d’un sensor de temperatura és de 0,1 ℃, la resolució d’un sensor d’acceleració és de 0,1 g, etc.
Interpretació 3: La resolució és un concepte relacionat i molt similar a la resolució, que representa la resolució d’un sensor a una mesura.
La principal diferència és que la resolució s’expressa com un percentatge de la resolució del sensor. És relativa i no té cap dimensió. Per exemple, la resolució del sensor de temperatura és de 0,1 ℃, el rang complet és de 500 ℃, la resolució és de 0,1 / 500 = 0,02%.
2. Repetibilitat:
Definició: la repetibilitat del sensor fa referència al grau de diferència entre els resultats de la mesura quan la mesura es repeteix diverses vegades en la mateixa direcció en la mateixa condició, també anomenada error de repetició, error de reproducció, etc.
Interpretació 1: la repetibilitat d’un sensor ha de ser el grau de diferència entre diverses mesures obtingudes en les mateixes condicions. Si canvien les condicions de mesurament, desapareixerà la comparabilitat entre els resultats de la mesura, que no es pot utilitzar com a base per avaluar la repetibilitat.
Interpretació 2: La repetibilitat del sensor representa la dispersió i l'atzar dels resultats de la mesura del sensor. La raó d'aquesta dispersió i aleatorietat és que existeixen inevitablement diverses pertorbacions aleatòries dins i fora del sensor, que donen lloc als resultats finals de la mesura del sensor. mostrant les característiques de les variables aleatòries.
Interpretació 3: la desviació estàndard de la variable aleatòria es pot utilitzar com a expressió quantitativa reproduïble.
Interpretació 4: per a diverses mesures repetides, es pot obtenir una precisió de mesurament superior si es pren la mitjana de totes les mesures com a resultat final de la mesura, perquè la desviació estàndard de la mitjana és significativament menor que la desviació estàndard de cada mesura.
3. Linealitat:
Definició: Linealitat (Linealitat) es refereix a la desviació de la corba d'entrada i sortida del sensor de la línia recta ideal.
Interpretació 1: la relació d’entrada / sortida del sensor ideal ha de ser lineal i la seva corba d’entrada / sortida ha de ser una línia recta (línia vermella a la figura següent).
No obstant això, el sensor real té més o menys una varietat d'errors, cosa que fa que la corba d'entrada i sortida real no sigui la línia recta ideal, sinó una corba (la corba verda de la figura següent).
La linealitat és el grau de diferència entre la corba característica real del sensor i la línia fora de línia, també coneguda com a error no lineal o no lineal.
Interpretació 2: Com que la diferència entre la corba característica real del sensor i la línia ideal és diferent en diferents mides de mesura, la proporció del valor màxim de la diferència amb el valor del rang complet s’utilitza sovint al rang complet. , la linealitat també és una quantitat relativa.
Interpretació 3: Com que la línia ideal del sensor és desconeguda per a la situació de mesurament general, no es pot obtenir. Per aquest motiu, sovint s’adopta un mètode de compromís, és a dir, utilitzant directament els resultats de la mesura del sensor per calcular la línia d’adaptació. que és a prop de la línia ideal. Els mètodes de càlcul específics inclouen el mètode de la línia de punt final, el mètode de la millor línia, el mètode del mínim quadrat, etc.
4. Estabilitat:
Definició: l'estabilitat és la capacitat d'un sensor per mantenir el seu rendiment durant un període de temps.
Interpretació 1: L’estabilitat és l’índex principal per investigar si el sensor funciona de manera estable en un interval de temps determinat. Els factors que condueixen a la inestabilitat del sensor inclouen principalment la deriva de la temperatura i l’alliberament d’estrès intern. Per tant, és útil augmentar la compensació de la temperatura. i tractament envelliment per millorar l’estabilitat.
Interpretació 2: l'estabilitat es pot dividir en estabilitat a curt termini i estabilitat a llarg termini segons la durada del període de temps. Quan el temps d'observació és massa curt, l'estabilitat i la repetibilitat són properes. Per tant, l'índex d'estabilitat examina principalment el -estabilitat a llarg termini. El temps específic, segons l’ús del medi ambient i els requisits per determinar.
Interpretació 3: Tant l’error absolut com l’error relatiu es poden utilitzar per a l’expressió quantitativa de l’índex d’estabilitat. Per exemple, un sensor de força tipus tensió té una estabilitat del 0,02% / 12h.
5. Freqüència de mostreig:
Definició: la freqüència de mostra es refereix al nombre de resultats de mesurament que el sensor pot prendre per mostreig per unitat de temps.
Interpretació 1: La freqüència de mostreig és l’indicador més important de les característiques dinàmiques del sensor, que reflecteix la capacitat de resposta ràpida del sensor. La freqüència de mostreig és un dels indicadors tècnics que s’ha de tenir en compte en cas de canvi ràpid de mesura. Segons la llei de mostreig de Shannon, la freqüència de mostreig del sensor no ha de ser inferior a dues vegades la freqüència de canvi de la mesurada.
Interpretació 2: amb l'ús de diferents freqüències, la precisió del sensor també varia en conseqüència.
La màxima precisió del sensor s’obté sovint a la velocitat de mostreig més baixa o fins i tot en condicions estàtiques. Per tant, cal tenir en compte la precisió i la velocitat en la selecció del sensor.
Cinc consells de disseny per a sensors
1. Comenceu amb l'eina de bus
Com a primer pas, l’enginyer hauria d’adoptar l’enfocament de connectar primer el sensor a través d’una eina de bus per limitar allò desconegut. Una eina de bus connecta un ordinador personal (PC) i després a l’I2C, SPI o un altre protocol del sensor que permet sensor per "parlar". Una aplicació de PC associada a una eina de bus que proporciona una font coneguda i de treball per enviar i rebre dades que no són un controlador de microcontrolador incrustat (MCU) desconegut. En el context de la utilitat Bus, el desenvolupador pot enviar i rebre missatges per entendre el funcionament de la secció abans d'intentar operar al nivell incrustat.
2. Escriviu el codi de la interfície de transmissió a Python
Un cop el desenvolupador ha provat d’utilitzar els sensors de l’eina de bus, el següent pas és escriure el codi de l’aplicació per als sensors. En lloc de saltar directament al codi del microcontrolador, escriviu el codi de l’aplicació a Python. scripts, que Python sol seguir. NET, un dels idiomes disponibles a.net. Escriure aplicacions a Python és fàcil i ràpid i proporciona una manera de provar els sensors en aplicacions que no són tan complexes com provar en un entorn incrustat. El codi de nivell facilitarà que els enginyers que no estan incrustats extreguin scripts i proves de sensors sense la cura d’un enginyer de programari incrustat.
3. Proveu el sensor amb Micro Python
Un dels avantatges d’escriure el primer codi d’aplicació a Python és que es poden canviar fàcilment les trucades d’aplicacions a la interfície de programació (API) de l’aplicació Bus-Bus mitjançant la trucada a Micro Python, que s’executa en programari incrustat en temps real, que té sensors perquè els enginyers comprenguin el seu valor. Micro Python funciona amb un processador Cortex-M4 i és un bon entorn per depurar el codi de l’aplicació. No només és senzill, no cal escriure controladors I2C ni SPI aquí, ja que ja estan coberts a la funció de Micro Python. biblioteca.
4. Utilitzeu el codi del proveïdor del sensor
Qualsevol codi de mostra que es pugui "raspar" d'un fabricant de sensors, els enginyers hauran de recórrer un llarg camí per entendre el funcionament del sensor. Malauradament, molts proveïdors de sensors no són experts en disseny de programari incrustat, així que no espereu trobar cap exemple de bonica arquitectura i elegància preparat per a la producció. Simplement utilitzeu el codi del proveïdor, apreneu com funciona aquesta part i sorgirà la frustració de la refactorització fins que es pugui integrar netament al programari incrustat. Pot començar com a "espaguetis", però aprofitant els fabricants La comprensió de com funcionen els seus sensors ajudarà a reduir molts caps de setmana enrunats abans del llançament del producte.
5. Utilitzeu una biblioteca de funcions de fusió de sensors
El més probable és que la interfície de transmissió del sensor no sigui nova i no s’hagi fet fins ara. Les biblioteques conegudes de totes les funcions, com ara la “Biblioteca de funcions de fusió del sensor” proporcionada per molts fabricants de xips, ajuden els desenvolupadors a aprendre ràpidament, o fins i tot millor, i evitar cicle de reurbanització o modificació dràstica de l’arquitectura del producte. Molts sensors es poden integrar en tipus o categories generals, i aquests tipus o categories permetran desenvolupar sense problemes els controladors que, si es manegen correctament, són gairebé universals o són menys reutilitzables. funcions de fusió de sensors i aprèn els seus punts forts i febles.
Quan els sensors s’integren en sistemes incrustats, hi ha moltes maneres d’ajudar a millorar el temps de disseny i la facilitat d’ús. Els desenvolupadors mai no poden “sortir malament” aprenent com funcionen els sensors des d’un alt nivell d’abstracció al principi del disseny i abans d’integrar-los. en un sistema de nivell inferior. Molts dels recursos disponibles avui ajudaran els desenvolupadors a "començar a funcionar" sense haver de començar de zero.
Hora de publicació: 16 d'agost de 2121