Sensorning beshta dizayn qobiliyati va texnik ko'rsatkichlari

Yer yuzasida va atrofimizdagi fazolarda sensorlar soni ko'payib bormoqda va bu dunyoni ma'lumotlar bilan ta'minlamoqda. Ushbu arzon sensorlar "Narsalar interneti" va jamiyatimiz duch kelayotgan raqamli inqilobning rivojlanishining asosiy omilidir, ammo sensorlardan ma'lumotlarni ulash va ularga kirish har doim ham oson yoki to'g'ri ketavermaydi. Ushbu maqolada sensorlarning texnik indeksi, 5 ta dizayn ko'nikmasi va OEM korxonalari taqdim etiladi.

Avvalo, texnik indeks mahsulotning ishlashini tavsiflashning ob'ektiv asosidir. Texnik ko'rsatkichlarni tushunish, mahsulotni to'g'ri tanlash va undan foydalanishga yordam beradi. Sensorning texnik ko'rsatkichlari statik ko'rsatkichlar va dinamik ko'rsatkichlarga bo'linadi. Statik ko'rsatkichlar asosan sensorning statik o'zgarmasligi sharoitida, jumladan, piksellar sonini, takrorlanish qobiliyatini, sezgirlikni, chiziqlilikni, qaytish xatosini, chegara qiymatini, siljishni, barqarorlikni va boshqalarni tekshiradi. Dinamik indeks asosan chastotali javob va bosqichli javobni o'z ichiga olgan tez o'zgarish sharoitida sensorning ishlashini tekshiradi.

Sensorning ko'plab texnik ko'rsatkichlari tufayli turli xil ma'lumotlar va adabiyotlar turli tomonlardan tasvirlangan, shuning uchun turli odamlar turli xil tushunchalarga, hatto tushunmovchiliklarga va noaniqliklarga ega. Shu maqsadda sensor uchun quyidagi bir nechta asosiy texnik ko'rsatkichlar talqin qilinadi:

1, qaror va qaror:

Ta'rif: Ruxsat sensor aniqlay oladigan eng kichik o'lchov o'zgarishini anglatadi. Ruxsat aniqlikning to'liq masshtab qiymatiga nisbatini anglatadi.

1-talqin: Ruxsat sensorning eng asosiy ko'rsatkichidir. Bu sensorning o'lchangan obyektlarni ajrata olish qobiliyatini ifodalaydi. Sensorning boshqa texnik xususiyatlari minimal birlik sifatida piksellar soni nuqtai nazaridan tavsiflanadi.

Raqamli displeyli sensorlar va asboblar uchun o'lchamlari ko'rsatiladigan minimal raqamlar sonini belgilaydi. Masalan, elektron raqamli kaliperning o'lchamlari 0,01 mm, indikator xatosi esa ±0,02 mm.

2-talqin: Ruxsat birliklari bo'lgan absolyut sondir. Masalan, harorat sensorining ruxlanishi 0,1℃, tezlanish sensorining ruxlanishi 0,1g va boshqalar.

3-talqin: Ruxsat - bu piksellar soniga bog'liq va juda o'xshash tushuncha bo'lib, ikkalasi ham sensorning o'lchovga nisbatan piksellar sonini ifodalaydi.

Asosiy farq shundaki, o'lcham sensorning o'lchamiga nisbatan foiz sifatida ifodalanadi. U nisbiy va o'lchamga ega emas. Masalan, harorat sensorining o'lchami 0,1℃, to'liq diapazon 500℃, o'lchami 0,1/500=0,02%.

2. Takrorlanish:

Ta'rif: Sensorning takrorlanishi o'lchov bir xil sharoitda bir yo'nalishda bir necha marta takrorlanganda o'lchov natijalari orasidagi farq darajasini anglatadi. Takrorlash xatosi, ko'paytirish xatosi va boshqalar deb ham ataladi.

1-talqin: Sensorning takrorlanishi bir xil sharoitlarda olingan bir nechta o'lchovlar orasidagi farq darajasi bo'lishi kerak. Agar o'lchov shartlari o'zgarsa, o'lchov natijalari o'rtasidagi taqqoslash yo'qoladi, bu esa takrorlanishni baholash uchun asos sifatida ishlatilishi mumkin emas.

2-talqin: Sensorning takrorlanishi sensorning o'lchov natijalarining dispersiyasi va tasodifiyligini ifodalaydi. Bunday dispersiya va tasodifiylikning sababi shundaki, sensor ichida va tashqarisida turli xil tasodifiy buzilishlar muqarrar ravishda mavjud bo'lib, natijada sensorning yakuniy o'lchov natijalari tasodifiy o'zgaruvchilarning xususiyatlarini ko'rsatadi.

3-talqin: Tasodifiy o'zgaruvchining standart og'ishi takrorlanadigan miqdoriy ifoda sifatida ishlatilishi mumkin.

4-talqin: Bir necha marta takrorlangan o'lchovlar uchun, agar barcha o'lchovlarning o'rtacha qiymati yakuniy o'lchov natijasi sifatida olinsa, yuqori o'lchov aniqligiga erishish mumkin. Chunki o'rtacha qiymatning standart og'ishi har bir o'lchovning standart og'ishidan sezilarli darajada kichikroq.

3. Chiziqlilik:

Ta'rif: Chiziqlilik (Chiziqlilik) sensor kirish va chiqish egri chizig'ining ideal to'g'ri chiziqdan og'ishini anglatadi.

1-talqin: Ideal sensor kirish/chiqish munosabati chiziqli bo'lishi kerak va uning kirish/chiqish egri chizig'i to'g'ri chiziq bo'lishi kerak (quyidagi rasmda qizil chiziq).

Biroq, haqiqiy sensorda ko'p yoki oz miqdorda turli xil xatolar mavjud, natijada haqiqiy kirish va chiqish egri chizig'i ideal to'g'ri chiziq emas, balki egri chiziq (quyidagi rasmdagi yashil egri chiziq) bo'ladi.

Chiziqlilik - bu sensorning haqiqiy xarakteristik egri chizig'i va oflayn chiziq o'rtasidagi farq darajasi, shuningdek, chiziqli bo'lmaganlik yoki chiziqli bo'lmagan xato deb ham ataladi.

2-talqin: Sensorning haqiqiy xarakteristik egri chizig'i va ideal chiziq o'rtasidagi farq turli o'lchov o'lchamlarida har xil bo'lgani uchun, farqning maksimal qiymatining to'liq diapazon qiymatiga nisbati ko'pincha to'liq diapazon oralig'ida qo'llaniladi. Shubhasiz, chiziqlilik ham nisbiy miqdordir.

3-talqin: Sensorning ideal chizig'i umumiy o'lchov holati uchun noma'lum bo'lgani uchun uni olish mumkin emas. Shu sababli, ko'pincha murosaga kelish usuli qo'llaniladi, ya'ni ideal chiziqqa yaqin bo'lgan mos keladigan chiziqni hisoblash uchun sensorning o'lchov natijalaridan to'g'ridan-to'g'ri foydalaniladi. Maxsus hisoblash usullariga so'nggi nuqta chizig'i usuli, eng yaxshi chiziq usuli, eng kichik kvadratlar usuli va boshqalar kiradi.

4. Barqarorlik:

Ta'rif: Barqarorlik - bu sensorning ma'lum vaqt davomida o'z ish faoliyatini saqlab qolish qobiliyati.

1-talqin: Barqarorlik sensorning ma'lum bir vaqt oralig'ida barqaror ishlashini tekshirishning asosiy ko'rsatkichidir. Sensorning beqarorligiga olib keladigan omillar asosan harorat o'zgarishi va ichki stressni yo'qotishni o'z ichiga oladi. Shuning uchun barqarorlikni yaxshilash uchun haroratni kompensatsiya qilish va qarish jarayonini ko'paytirish foydalidir.

2-talqin: Barqarorlikni vaqt davrining uzunligiga qarab qisqa muddatli barqarorlik va uzoq muddatli barqarorlikka bo'lish mumkin. Kuzatish vaqti juda qisqa bo'lganda, barqarorlik va takrorlanish yaqin bo'ladi. Shuning uchun barqarorlik indeksi asosan uzoq muddatli barqarorlikni tekshiradi. Vaqtning aniq uzunligi, atrof-muhitdan foydalanish va talablarga muvofiq belgilanadi.

3-talqin: Barqarorlik indeksining miqdoriy ifodasi uchun ham mutlaq xato, ham nisbiy xato ishlatilishi mumkin. Masalan, kuchlanish turidagi kuch sensori 0,02%/12 soat barqarorlikka ega.

5. Namuna olish chastotasi:

Ta'rif: Namuna olish tezligi sensor tomonidan birlik vaqtiga namuna olinishi mumkin bo'lgan o'lchov natijalari sonini anglatadi.

1-talqin: Namuna olish chastotasi sensorning dinamik xususiyatlarining eng muhim ko'rsatkichi bo'lib, sensorning tezkor javob berish qobiliyatini aks ettiradi. Namuna olish chastotasi o'lchovning tez o'zgarishi holatida to'liq hisobga olinishi kerak bo'lgan texnik ko'rsatkichlardan biridir. Shannonning namuna olish qonuniga ko'ra, sensorning namuna olish chastotasi o'lchangan o'zgarish chastotasining 2 baravaridan kam bo'lmasligi kerak.

2-talqin: Turli chastotalardan foydalanish bilan sensorning aniqligi ham shunga mos ravishda o'zgaradi. Umuman olganda, namuna olish chastotasi qanchalik yuqori bo'lsa, o'lchov aniqligi shunchalik past bo'ladi.

Sensorning eng yuqori aniqligi ko'pincha eng past namuna olish tezligida yoki hatto statik sharoitlarda ham olinadi. Shuning uchun sensorni tanlashda aniqlik va tezlikni hisobga olish kerak.

Sensorlar uchun beshta dizayn bo'yicha maslahatlar

1. Avtobus vositasidan boshlang

Birinchi qadam sifatida, muhandis noma'lumlikni cheklash uchun avval sensorni shina vositasi orqali ulash usulini qo'llashi kerak. Shina vositasi shaxsiy kompyuterni (PC), so'ngra sensorning I2C, SPI yoki sensorga "gaplashish" imkonini beruvchi boshqa protokoliga ulaydi. Noma'lum, autentifikatsiya qilinmagan o'rnatilgan mikrokontroller (MCU) drayveri bo'lmagan ma'lumotlarni yuborish va qabul qilish uchun ma'lum va ishlaydigan manbani taqdim etadigan shina vositasi bilan bog'liq kompyuter ilovasi. Bus yordam dasturi kontekstida, ishlab chiquvchi o'rnatilgan darajada ishlashga urinishdan oldin bo'lim qanday ishlashini tushunish uchun xabarlarni yuborishi va qabul qilishi mumkin.

2. Pythonda uzatish interfeysi kodini yozing

Dasturchi avtobus vositasining sensorlaridan foydalanishni sinab ko'rgandan so'ng, keyingi qadam sensorlar uchun dastur kodini yozishdir. Mikrokontroller kodiga to'g'ridan-to'g'ri o'tish o'rniga, dastur kodini Pythonda yozing. Ko'pgina avtobus yordamchi dasturlari skriptlarni yozishda plaginlarni va namunaviy kodni sozlaydi, Python odatda bunga amal qiladi. NET.net da mavjud bo'lgan tillardan biri. Pythonda dasturlarni yozish tez va oson, va u o'rnatilgan muhitda sinovdan o'tkazish kabi murakkab bo'lmagan ilovalarda sensorlarni sinab ko'rish usulini taqdim etadi. Yuqori darajadagi kodga ega bo'lish o'rnatilgan bo'lmagan muhandislarga o'rnatilgan dasturiy ta'minot muhandisi yordamisiz sensor skriptlari va testlarini qazib olishni osonlashtiradi.

3. Sensorni Micro Python bilan sinab ko'ring

Pythonda birinchi dastur kodini yozishning afzalliklaridan biri shundaki, Bus-utility dasturlash interfeysiga (API) dastur chaqiruvlarini Micro Pythonni chaqirish orqali osongina almashtirish mumkin. Micro Python real vaqt rejimida o'rnatilgan dasturiy ta'minotda ishlaydi, bu muhandislar uning qiymatini tushunishlari uchun ko'plab sensorlarga ega. Micro Python Cortex-M4 protsessorida ishlaydi va bu dastur kodini tuzatish uchun yaxshi muhitdir. Bu nafaqat oddiy, balki bu yerda I2C yoki SPI drayverlarini yozishning hojati yo'q, chunki ular allaqachon Micro Python funksiya kutubxonasida yoritilgan.

4. Sensor yetkazib beruvchisi kodidan foydalaning

Sensor ishlab chiqaruvchisidan "olib tashlash" mumkin bo'lgan har qanday namunaviy kod, muhandislar sensor qanday ishlashini tushunish uchun uzoq yo'l bosib o'tishlari kerak bo'ladi. Afsuski, ko'plab sensor sotuvchilari o'rnatilgan dasturiy ta'minot dizayni bo'yicha mutaxassis emas, shuning uchun chiroyli arxitektura va nafislikning ishlab chiqarishga tayyor namunasini topishni kutmang. Shunchaki sotuvchi kodidan foydalaning, bu qism qanday ishlashini bilib oling va refaktoringning umidsizliklari o'rnatilgan dasturiy ta'minotga toza integratsiya qilinmaguncha paydo bo'ladi. Bu "spagetti" sifatida boshlanishi mumkin, ammo ishlab chiqaruvchilarning sensorlari qanday ishlashi haqidagi tushunchasidan foydalanish mahsulot sotuvga chiqarilishidan oldin ko'plab vayron bo'lgan dam olish kunlarini kamaytirishga yordam beradi.

5. Sensorlarni birlashtirish funktsiyalari kutubxonasidan foydalaning

Ehtimol, sensorning uzatish interfeysi yangi emas va ilgari bunday qilinmagan. Ko'pgina chip ishlab chiqaruvchilari tomonidan taqdim etilgan "Sensor Fusion funksiyasi kutubxonasi" kabi barcha funktsiyalarning ma'lum kutubxonalari ishlab chiquvchilarga tez yoki undan ham yaxshiroq o'rganishga va mahsulot arxitekturasini qayta ishlab chiqish yoki keskin o'zgartirish siklidan qochishga yordam beradi. Ko'pgina sensorlar umumiy turlarga yoki toifalarga birlashtirilishi mumkin va bu turlar yoki toifalar, agar to'g'ri boshqarilsa, deyarli universal yoki kamroq qayta ishlatilishi mumkin bo'lgan drayverlarning uzluksiz rivojlanishini ta'minlaydi. Sensorni birlashtirish funksiyalarining ushbu kutubxonalarini toping va ularning kuchli va zaif tomonlarini o'rganing.

Sensorlar o'rnatilgan tizimlarga integratsiya qilinganida, loyihalash vaqtini va ulardan foydalanish qulayligini yaxshilashning ko'plab usullari mavjud. Ishlab chiquvchilar sensorlarning qanday ishlashini loyihalash boshida va ularni quyi darajadagi tizimga integratsiya qilishdan oldin yuqori darajadagi abstraktsiyadan o'rganish orqali hech qachon "xatoga yo'l qo'ymaydilar". Bugungi kunda mavjud bo'lgan ko'plab resurslar ishlab chiquvchilarga noldan boshlamasdan "ishga kirishish"ga yordam beradi.