Antalet sensorer sprider sig över jordens yta och i utrymmena runt omkring oss och förser världen med data. Dessa prisvärda sensorer är drivkraften bakom utvecklingen av tingenas internet och den digitala revolution som vårt samhälle står inför, men ändå förbinder och att komma åt data från sensorer går inte alltid direkt eller enkelt. Detta papper kommer att introducera sensortekniska index, 5 designkunskaper och OEM -företag.
Först och främst är det tekniska indexet den objektiva grunden för att karakterisera en produkts prestanda. Förstå de tekniska indikatorerna, hjälp med korrekt val och användning av produkten. Sensorns tekniska indikatorer är indelade i statiska indikatorer och dynamiska indikatorer. De statiska indikatorerna undersöker huvudsakligen sensorns prestanda under tillstånd av statisk invarians, inklusive upplösning, repeterbarhet, känslighet, linearitet, returfel, tröskel, krypning, stabilitet och så vidare. Dynamiskt index undersöker huvudsakligen sensorns prestanda under tillståndet av snabb förändring, inklusive frekvenssvar och stegsvar.
På grund av sensorns många tekniska indikatorer beskrivs olika data och litteratur från olika vinklar, så att olika människor har olika förståelser och till och med missförstånd och tvetydighet. För detta ändamål tolkas följande flera tekniska huvudindikatorer för sensorn:
1, upplösning och upplösning:
Definition: Upplösning hänvisar till den minsta uppmätta förändringen som en sensor kan detektera. Upplösning avser förhållandet mellan upplösning och fullt skalvärde.
Tolkning 1: Upplösning är den mest grundläggande indikatorn för en sensor. Det representerar sensorns förmåga att särskilja de uppmätta objekten. De andra tekniska specifikationerna för sensorn beskrivs i upplösning som minimienhet.
För sensorer och instrument med digital display bestämmer upplösningen det minsta antalet siffror som ska visas. Till exempel är upplösningen för elektronisk digital bromsok 0,01 mm och indikatorfelet är ± 0,02 mm.
Tolkning 2: Upplösning är ett absolut tal med enheter. Till exempel är upplösningen för en temperatursensor 0,1 ℃, en accelerationssensors upplösning är 0,1 g, etc.
Tolkning 3: Upplösning är ett relaterat och mycket liknande koncept till upplösning, båda representerar upplösningen av en sensor till en mätning.
Den största skillnaden är att upplösningen uttrycks som en procentandel av sensorns upplösning. Det är relativt och har ingen dimension. Till exempel är temperaturgivarens upplösning 0,1 ℃, hela intervallet är 500 ℃, upplösningen är 0,1/500 = 0,02%.
2. Repeterbarhet:
Definition: Sensorns repeterbarhet avser graden av skillnad mellan mätresultaten när mätningen upprepas flera gånger i samma riktning under samma villkor. Även kallat repetitionsfel, reproduktionsfel etc.
Tolkning 1: Repeterbarhet för en sensor måste vara graden av skillnad mellan flera mätningar som uppnås under samma förhållanden. Om mätförhållandena ändras försvinner jämförbarheten mellan mätresultaten, vilket inte kan användas som grund för bedömning av repeterbarhet.
Tolkning 2: Sensorns repeterbarhet representerar spridningen och slumpmässigheten hos sensorns mätresultat. Orsaken till sådan spridning och slumpmässighet är att olika slumpmässiga störningar oundvikligen finns inom och utanför sensorn, vilket resulterar i sensorns slutliga mätresultat visar egenskaperna hos slumpmässiga variabler.
Tolkning 3: Standardavvikelsen för den slumpmässiga variabeln kan användas som ett reproducerbart kvantitativt uttryck.
Tolkning 4: För flera upprepade mätningar kan en högre mätnoggrannhet erhållas om medelvärdet av alla mätningar tas som det slutliga mätresultatet.För att standardavvikelsen för medelvärdet är betydligt mindre än standardavvikelsen för varje mått.
3. Linjäritet:
Definition: Linearitet (Linearitet) avser avvikelsen för sensorns ingångs- och utgångskurva från den ideala raka linjen.
Tolkning 1: Det ideala sensorinmatnings/utgångsförhållandet bör vara linjärt och dess input/output -kurva bör vara en rak linje (röd linje i figuren nedan).
Den faktiska sensorn har dock mer eller mindre en mängd fel, vilket resulterar i att den faktiska in- och utgångskurvan inte är den ideala raka linjen, utan en kurva (den gröna kurvan i figuren nedan).
Linjäritet är graden av skillnad mellan sensorns faktiska karakteristiska kurva och offlinelinjen, även känd som olinearitet eller olinjärt fel.
Tolkning 2: Eftersom skillnaden mellan sensorns faktiska karakteristiska kurva och den idealiska linjen är olika vid olika mätstorlekar, används ofta förhållandet mellan det maximala värdet på skillnaden och hela intervallets värde i hela intervallet. , linjäritet är också en relativ kvantitet.
Tolkning 3: Eftersom sensorns ideallinje är okänd för den allmänna mätningssituationen kan den inte erhållas. Av denna anledning används ofta en kompromissmetod, det vill säga direkt med sensorns mätresultat för att beräkna passningslinjen som ligger nära den ideala raden. De specifika beräkningsmetoderna inkluderar slutpunktsmetod, bästa linjemetod, minst kvadratmetod och så vidare.
4. Stabilitet:
Definition: Stabilitet är en sensors förmåga att behålla sin prestanda under en tidsperiod.
Tolkning 1: Stabilitet är huvudindexet för att undersöka om sensorn fungerar stabilt inom ett visst tidsintervall. Faktorerna som leder till sensorns instabilitet inkluderar främst temperaturdrift och inre spänningsfrigivning. Därför är det bra att öka temperaturkompensationen och åldrande behandling för att förbättra stabiliteten.
Tolkning 2: Stabilitet kan delas in i kortsiktig stabilitet och långsiktig stabilitet beroende på tidsperiodens längd. När observationstiden är för kort är stabiliteten och repeterbarheten nära. Därför undersöker stabilitetsindexet huvudsakligen den långa -term stabilitet.Den specifika tid, beroende på användningen av miljön och krav att bestämma.
Tolkning 3: Både absoluta fel och relativa fel kan användas för kvantitativt uttryck för stabilitetsindex. Till exempel har en kraftsensor av töjningstyp en stabilitet på 0,02%/12h.
5. Provtagningsfrekvens:
Definition: Provhastighet avser antalet mätresultat som sensorn kan sampla per tidsenhet.
Tolkning 1: Samplingsfrekvensen är den viktigaste indikatorn för sensorns dynamiska egenskaper, vilket återspeglar sensorns snabba responsförmåga.Samplingsfrekvens är en av de tekniska indikatorerna som måste beaktas fullt ut vid snabba mätbyten. Enligt Shannons samplingslag bör sensorns samplingsfrekvens inte vara mindre än 2 gånger förändringsfrekvensen för den uppmätta.
Tolkning 2: Med användning av olika frekvenser varierar sensorns noggrannhet också. Generellt sett, ju högre samplingsfrekvens desto lägre mätnoggrannhet.
Sensorns högsta noggrannhet uppnås ofta vid den lägsta samplingshastigheten eller till och med under statiska förhållanden. Därför måste precision och hastighet beaktas vid val av sensor.
Fem designtips för sensorer
1. Börja med bussverktyget
Som ett första steg bör ingenjören gå tillväga för att först ansluta sensorn genom ett bussverktyg för att begränsa det okända. Ett bussverktyg ansluter en persondator (PC) och sedan till sensorns I2C, SPI eller annat protokoll som tillåter sensor för att "prata". En PC -applikation associerad med ett bussverktyg som tillhandahåller en känd och fungerande källa för att skicka och ta emot data som inte är en okänd, oautentiserad inbäddad mikrokontroller (MCU) -drivrutin. I Bus -verktyget, utvecklaren kan skicka och ta emot meddelanden för att få en förståelse för hur avsnittet fungerar innan du försöker arbeta på den inbäddade nivån.
2. Skriv överföringsgränssnittskoden i Python
När utvecklaren försökt använda bussverktygets sensorer är nästa steg att skriva applikationskod för sensorerna. I stället för att hoppa direkt till mikrokontrollkoden skriver du programkoden i Python. Många bussverktyg konfigurerar plug-ins och provkod när du skriver skript, som Python vanligtvis följer. NET ett av språken som finns i.net. Att skriva applikationer i Python är snabbt och enkelt, och det ger ett sätt att testa sensorer i applikationer som inte är så komplexa som att testa i en inbäddad miljö. -nivåkod kommer att göra det enkelt för icke-inbäddade ingenjörer att bryta sensorskript och tester utan vård av en inbäddad mjukvaruutvecklare.
3. Testa sensorn med Micro Python
En av fördelarna med att skriva den första applikationskoden i Python är att applikationssamtal till Bus-utility application Programming interface (API) enkelt kan bytas ut genom att ringa Micro Python. Micro Python körs i realtid inbäddad programvara, som har många sensorer för ingenjörer att förstå dess värde. Micro Python körs på en Cortex-M4-processor, och det är en bra miljö för att felsöka programkod. Inte bara är det enkelt, det finns ingen anledning att skriva I2C- eller SPI-drivrutiner här, eftersom de redan omfattas av Micro Pythons funktion bibliotek.
4. Använd sensorleverantörskoden
Varje provkod som kan "skrapas" från en sensortillverkare, ingenjörer måste gå långt för att förstå hur sensorn fungerar. Tyvärr är många sensorleverantörer inte experter på inbäddad mjukvarudesign, så förvänta dig inte att hitta en produktionsklart exempel på vacker arkitektur och elegans. Använd bara leverantörskoden, lär dig hur den här delen fungerar, och frustrationen med refactoring kommer att uppstå tills den kan integreras rent i inbäddad programvara. Det kan börja som "spaghetti", men utnyttja tillverkare 'förståelse för hur deras sensorer fungerar hjälper till att minska på många förstörda helger innan produkten lanseras.
5.Använd ett bibliotek med sensorfusionsfunktioner
Chansen är stor att sensorns överföringsgränssnitt inte är nytt och inte har gjorts tidigare. Kända bibliotek med alla funktioner, till exempel "Sensor Fusion -funktionsbiblioteket" från många chipstillverkare, hjälper utvecklare att lära sig snabbt eller ännu bättre och undvika cykel med ombyggnad eller drastisk modifiering av produktarkitekturen. Många sensorer kan integreras i allmänna typer eller kategorier, och dessa typer eller kategorier möjliggör en smidig utveckling av drivrutiner som, om de hanteras på rätt sätt, är nästan universella eller mindre återanvändbara. Hitta dessa bibliotek av sensorfusionsfunktioner och lära sig deras styrkor och svagheter.
När sensorer är integrerade i inbäddade system finns det många sätt att förbättra designtiden och användarvänligheten. Utvecklare kan aldrig ”gå fel” genom att lära sig hur sensorer fungerar från en hög abstraktionsnivå i början av designen och innan de integreras. till ett system på lägre nivå. Många av de resurser som finns tillgängliga idag kommer att hjälpa utvecklare att "slå på marken" utan att behöva börja om från början.
Inläggstid: 16-16-2021