Jumlah sensor berkembang biak di seluruh permukaan bumi dan di Ruang di sekitar kita, menyediakan data kepada dunia. Sensor yang terjangkau ini adalah kekuatan pendorong di balik pengembangan Internet of Things dan revolusi digital yang dihadapi masyarakat kita, namun tetap terhubung dan mengakses data dari sensor tidak selalu berjalan mulus atau mudah. Makalah ini akan memperkenalkan indeks teknis sensor, 5 keterampilan desain, dan perusahaan OEM.
Pertama-tama, indeks teknis adalah dasar objektif untuk mengkarakterisasi kinerja suatu produk.Pahami indikator teknis, bantu pemilihan dan penggunaan produk yang benar.Indikator teknis sensor dibagi menjadi indikator statis dan indikator dinamis. Indikator statis terutama memeriksa kinerja sensor di bawah kondisi invarian statis, termasuk resolusi, pengulangan, sensitivitas, linearitas, kesalahan kembali, ambang batas, creep, stabilitas dan sebagainya. Indeks dinamis terutama memeriksa kinerja sensor di bawah kondisi perubahan yang cepat, termasuk respon frekuensi dan respon langkah.
Karena banyaknya indikator teknis sensor, berbagai data dan literatur dijelaskan dari sudut yang berbeda, sehingga orang yang berbeda memiliki pemahaman yang berbeda, dan bahkan kesalahpahaman dan ambiguitas. Untuk tujuan ini, beberapa indikator teknis utama untuk sensor diinterpretasikan:
1, resolusi dan resolusi:
Definisi: Resolusi mengacu pada perubahan terukur terkecil yang dapat dideteksi oleh sensor. Resolusi mengacu pada rasio Resolusi terhadap nilai skala penuh.
Interpretasi 1: Resolusi adalah indikator paling dasar dari sebuah sensor. Ini mewakili kemampuan sensor untuk membedakan objek yang diukur. Spesifikasi teknis lainnya dari sensor dijelaskan dalam hal resolusi sebagai unit minimum.
Untuk sensor dan instrumen dengan tampilan digital, resolusi menentukan jumlah digit minimum yang akan ditampilkan. Misalnya, resolusi kaliper digital elektronik adalah 0,01mm, dan kesalahan indikator adalah ±0,02mm.
Interpretasi 2: Resolusi adalah angka mutlak dengan satuan. Misalnya, resolusi sensor suhu 0,1℃, resolusi sensor akselerasi 0,1g, dll.
Interpretasi 3: Resolusi adalah konsep yang terkait dan sangat mirip dengan resolusi, keduanya mewakili resolusi sensor ke pengukuran.
Perbedaan utama adalah bahwa resolusi dinyatakan sebagai persentase dari resolusi sensor. Ini relatif dan tidak memiliki dimensi. Misalnya, resolusi sensor suhu 0,1℃, rentang penuh 500℃, resolusi 0,1/500=0,02%.
2. Pengulangan:
Definisi: Pengulangan sensor mengacu pada tingkat perbedaan antara hasil pengukuran ketika pengukuran diulang beberapa kali dalam arah yang sama di bawah kondisi yang sama. Disebut juga kesalahan pengulangan, kesalahan reproduksi, dll.
Interpretasi 1: Pengulangan sensor harus merupakan tingkat perbedaan antara beberapa pengukuran yang diperoleh dalam kondisi yang sama. Jika kondisi pengukuran berubah, komparabilitas antara hasil pengukuran akan hilang, yang tidak dapat digunakan sebagai dasar untuk menilai pengulangan.
Interpretasi 2: Pengulangan sensor mewakili dispersi dan keacakan hasil pengukuran sensor. Alasan dispersi dan keacakan tersebut adalah bahwa berbagai gangguan acak pasti ada di dalam dan di luar sensor, sehingga menghasilkan hasil pengukuran akhir sensor menunjukkan ciri-ciri peubah acak.
Interpretasi 3: Standar deviasi dari variabel acak dapat digunakan sebagai ekspresi kuantitatif yang dapat direproduksi.
Interpretasi 4: Untuk beberapa pengukuran berulang, akurasi pengukuran yang lebih tinggi dapat diperoleh jika rata-rata semua pengukuran diambil sebagai hasil pengukuran akhir. Karena standar deviasi rata-rata secara signifikan lebih kecil daripada standar deviasi setiap ukuran.
3. Linearitas:
Definisi: Linearitas (Linearity) mengacu pada penyimpangan kurva input dan output sensor dari garis lurus ideal.
Interpretasi 1: Hubungan input/output sensor yang ideal harus linier, dan kurva input/outputnya harus berupa garis lurus (garis merah pada gambar di bawah).
Namun, sensor yang sebenarnya kurang lebih memiliki berbagai kesalahan, sehingga kurva input dan output aktual bukanlah garis lurus yang ideal, tetapi kurva (kurva hijau pada gambar di bawah).
Linearitas adalah tingkat perbedaan antara kurva karakteristik aktual dari sensor dan garis off-line, juga dikenal sebagai kesalahan nonlinier atau nonlinier.
Interpretasi 2: Karena perbedaan antara kurva karakteristik aktual sensor dan garis ideal berbeda pada ukuran pengukuran yang berbeda, rasio nilai maksimum perbedaan dengan nilai rentang penuh sering digunakan dalam rentang penuh. , linearitas juga merupakan besaran relatif.
Interpretasi 3: Karena garis sensor yang ideal tidak diketahui untuk situasi pengukuran umum, itu tidak dapat diperoleh. Untuk alasan ini, metode kompromi sering diadopsi, yaitu, langsung menggunakan hasil pengukuran sensor untuk menghitung garis pemasangan yang mendekati garis ideal. Metode perhitungan khusus meliputi metode garis titik akhir, metode garis terbaik, metode kuadrat terkecil dan sebagainya.
4. Stabilitas:
Definisi: Stabilitas adalah kemampuan sensor untuk mempertahankan kinerjanya selama periode waktu tertentu.
Interpretasi 1: Stabilitas adalah indeks utama untuk menyelidiki apakah sensor bekerja secara stabil dalam rentang waktu tertentu. Faktor-faktor yang menyebabkan ketidakstabilan sensor terutama meliputi penyimpangan suhu dan pelepasan tegangan internal. Oleh karena itu, akan sangat membantu untuk meningkatkan kompensasi suhu dan perawatan penuaan untuk meningkatkan stabilitas.
Interpretasi 2: Stabilitas dapat dibagi menjadi stabilitas jangka pendek dan stabilitas jangka panjang sesuai dengan lamanya periode waktu. Ketika waktu pengamatan terlalu pendek, stabilitas dan pengulangannya dekat. Oleh karena itu, indeks stabilitas terutama memeriksa panjang -stabilitas jangka.Lama waktu tertentu, sesuai dengan penggunaan lingkungan dan persyaratan untuk menentukan.
Interpretasi 3: Baik kesalahan absolut maupun kesalahan relatif dapat digunakan untuk ekspresi kuantitatif indeks stabilitas. Misalnya, sensor gaya tipe regangan memiliki stabilitas 0,02%/12 jam.
5. Frekuensi pengambilan sampel:
Definisi: Sample Rate mengacu pada jumlah hasil pengukuran yang dapat diambil sampelnya oleh sensor per satuan waktu.
Interpretasi 1: Frekuensi pengambilan sampel adalah indikator terpenting dari karakteristik dinamis sensor, yang mencerminkan kemampuan respons cepat dari sensor. Frekuensi pengambilan sampel adalah salah satu indikator teknis yang harus sepenuhnya dipertimbangkan jika terjadi perubahan pengukuran yang cepat. Menurut hukum pengambilan sampel Shannon, frekuensi pengambilan sampel sensor tidak boleh kurang dari 2 kali frekuensi perubahan yang diukur.
Interpretasi 2: Dengan penggunaan frekuensi yang berbeda, akurasi sensor juga bervariasi. Secara umum, semakin tinggi frekuensi sampling, semakin rendah akurasi pengukuran.
Keakuratan tertinggi dari sensor sering diperoleh pada kecepatan sampling terendah atau bahkan dalam kondisi statis. Oleh karena itu, presisi dan kecepatan harus diperhitungkan dalam pemilihan sensor.
Lima tip desain untuk sensor
1. Mulailah dengan alat bus
Sebagai langkah pertama, insinyur harus mengambil pendekatan pertama menghubungkan sensor melalui alat bus untuk membatasi yang tidak diketahui. Alat bus menghubungkan komputer pribadi (PC) dan kemudian ke sensor I2C, SPI, atau protokol lain yang memungkinkan sensor untuk "berbicara".Aplikasi PC yang terkait dengan alat bus yang menyediakan sumber yang diketahui dan berfungsi untuk mengirim dan menerima data yang bukan merupakan driver mikrokontroler tertanam (MCU) yang tidak diketahui dan tidak diautentikasi.Dalam konteks utilitas Bus, pengembang dapat mengirim dan menerima pesan untuk mendapatkan pemahaman tentang cara kerja bagian sebelum mencoba beroperasi pada tingkat tertanam.
2. Tulis kode antarmuka transmisi dengan Python
Setelah pengembang mencoba menggunakan sensor alat bus, langkah selanjutnya adalah menulis kode aplikasi untuk sensor. Daripada langsung melompat ke kode mikrokontroler, tulis kode aplikasi dengan Python. Banyak utilitas bus mengonfigurasi plug-in dan kode sampel saat menulis tulisan skrip, yang biasanya diikuti Python.NET salah satu bahasa yang tersedia di.net.Menulis aplikasi dengan Python cepat dan mudah, dan menyediakan cara untuk menguji sensor dalam aplikasi yang tidak serumit pengujian di lingkungan tertanam.Memiliki tinggi -kode level akan memudahkan insinyur yang tidak tertanam untuk menambang skrip dan pengujian sensor tanpa perawatan seorang insinyur perangkat lunak yang disematkan.
3. Uji sensor dengan Micro Python
Salah satu keuntungan menulis kode aplikasi pertama dengan Python adalah bahwa panggilan aplikasi ke Bus-utility application Programming interface (API) dapat dengan mudah ditukar dengan memanggil Micro Python.Micro Python berjalan dalam perangkat lunak tertanam waktu-nyata, yang memiliki banyak sensor bagi para insinyur untuk memahami nilainya. Micro Python berjalan pada prosesor Cortex-M4, dan ini adalah lingkungan yang baik untuk men-debug kode aplikasi. Tidak hanya sederhana, tidak perlu menulis driver I2C atau SPI di sini, karena sudah tercakup dalam fungsi Micro Python Perpustakaan.
4. Gunakan kode pemasok sensor
Setiap kode sampel yang dapat "dihapus" dari produsen sensor, insinyur harus memahami cara kerja sensor. Sayangnya, banyak vendor sensor tidak ahli dalam desain perangkat lunak tertanam, jadi jangan berharap untuk menemukan contoh arsitektur yang indah dan elegan siap produksi. Cukup gunakan kode vendor, pelajari cara kerja bagian ini, dan pemfaktoran ulang akan frustrasi hingga dapat diintegrasikan dengan rapi ke dalam perangkat lunak yang disematkan. Ini mungkin dimulai sebagai "spaghetti", tetapi memanfaatkan produsen ' pemahaman tentang cara kerja sensor mereka akan membantu mengurangi banyak akhir pekan yang rusak sebelum produk diluncurkan.
5.Gunakan perpustakaan fungsi sensor fusion
Kemungkinannya, antarmuka transmisi sensor bukanlah hal baru dan belum pernah dilakukan sebelumnya. Pustaka yang dikenal dari semua fungsi, seperti "Perpustakaan fungsi Sensor Fusion" yang disediakan oleh banyak produsen chip, membantu pengembang belajar dengan cepat, atau bahkan lebih baik, dan menghindari siklus pengembangan kembali atau modifikasi arsitektur produk secara drastis. Banyak sensor dapat diintegrasikan ke dalam tipe atau kategori umum, dan tipe atau kategori ini akan memungkinkan pengembangan driver yang lancar, yang jika ditangani dengan benar, hampir universal atau kurang dapat digunakan kembali. Temukan pustaka ini fungsi fusi sensor dan pelajari kekuatan dan kelemahannya.
Ketika sensor diintegrasikan ke dalam sistem tertanam, ada banyak cara untuk membantu meningkatkan waktu desain dan kemudahan penggunaan. Pengembang tidak akan pernah "salah" dengan mempelajari cara kerja sensor dari abstraksi tingkat tinggi di awal desain dan sebelum mengintegrasikannya ke sistem tingkat yang lebih rendah. Banyak sumber daya yang tersedia saat ini akan membantu pengembang “berhasil” tanpa harus memulai dari awal.
Waktu posting: 16 Agustus-2021