სენსორის დიზაინის ხუთი უნარი და ტექნიკური მაჩვენებელი

სენსორების რიცხვი მრავლდება დედამიწის ზედაპირზე და ჩვენს ირგვლივ არსებულ სივრცეებში, აწვდის მსოფლიოს მონაცემებს. ეს ხელმისაწვდომი სენსორები არის მამოძრავებელი ძალა ნივთების ინტერნეტის განვითარების და ციფრული რევოლუციის მიღმა, რომელსაც ჩვენი საზოგადოება ემუქრება, ჯერ კიდევ აკავშირებს და სენსორების მონაცემებზე წვდომა ყოველთვის არ ხდება პირდაპირი ან მარტივი. ეს ნაშრომი გააცნობს სენსორის ტექნიკურ ინდექსს, დიზაინის 5 უნარსა და OEM საწარმოებს.

უპირველეს ყოვლისა, ტექნიკური ინდექსი არის ობიექტური საფუძველი პროდუქტის მუშაობის დასახასიათებლად. გაეცანით ტექნიკურ ინდიკატორებს, დაეხმარეთ პროდუქტის სწორად შერჩევას და გამოყენებას. სენსორის ტექნიკური მაჩვენებლები იყოფა სტატიკურ ინდიკატორებად და დინამიურ ინდიკატორებად. სტატიკური ინდიკატორები ძირითადად იკვლევენ სენსორის მუშაობას სტატიკური უცვლელობის პირობებში, მათ შორის გარჩევადობა, განმეორებადობა, მგრძნობელობა, ხაზოვანი, დაბრუნების შეცდომა, ბარიერი, მცოცავი, სტაბილურობა და ასე შემდეგ. დინამიური ინდექსი ძირითადად იკვლევს სენსორის მუშაობას ამ პირობებში სწრაფი ცვლილებების ჩათვლით, სიხშირის რეაგირებისა და საფეხურის პასუხის ჩათვლით.

სენსორის მრავალრიცხოვანი ტექნიკური მაჩვენებლების გამო, სხვადასხვა მონაცემი და ლიტერატურა აღწერილია სხვადასხვა კუთხიდან, ისე რომ სხვადასხვა ადამიანებს აქვთ განსხვავებული გაგება და გაუგებრობაც კი და გაურკვევლობაც. ამ მიზნით, სენსორის შემდეგი რამდენიმე ძირითადი ტექნიკური მაჩვენებელია განმარტებული:

1, რეზოლუცია და გარჩევადობა:

განმარტება: რეზოლუცია ეხება ყველაზე მცირე ზომის ცვლილებას, რომელსაც სენსორი აღმოაჩენს. რეზოლუცია ეხება რეზოლუციის თანაფარდობას სრულმასშტაბიან მნიშვნელობასთან.

ინტერპრეტაცია 1: რეზოლუცია არის სენსორის ყველაზე ძირითადი მაჩვენებელი. იგი წარმოადგენს სენსორის უნარს განასხვავოს გაზომილი ობიექტები. სენსორის სხვა ტექნიკური მახასიათებლები აღწერილია რეზოლუციის თვალსაზრისით, როგორც მინიმალური ერთეული.

სენსორებისა და ციფრული ეკრანის მქონე ინსტრუმენტებისთვის, გარჩევადობა განსაზღვრავს გამოსაყენებელი ციფრების მინიმალურ რაოდენობას. მაგალითად, ელექტრონული ციფრული კალიპერის გარჩევადობაა 0.01 მმ, ხოლო ინდიკატორის შეცდომა ± 0.02 მმ.

ინტერპრეტაცია 2: რეზოლუცია არის აბსოლუტური რიცხვი ერთეულებით. მაგალითად, ტემპერატურის სენსორის გარჩევადობაა 0.1 ℃, აჩქარების სენსორის გარჩევადობაა 0.1 გ და ა.შ.

ინტერპრეტაცია 3: რეზოლუცია არის დაკავშირებული და ძალიან ჰგავს რეზოლუციას, ორივე წარმოადგენს სენსორის გარჩევადობას გაზომვისას.

მთავარი განსხვავება ისაა, რომ გარჩევადობა გამოხატულია სენსორის გარჩევადობის პროცენტულად. ის ფარდობითია და არ აქვს განზომილება. მაგალითად, ტემპერატურის სენსორის გარჩევადობაა 0.1 ℃, სრული დიაპაზონი 500 ℃, გარჩევადობაა 0.1/500 = 0.02%.

2. განმეორებადობა:

განმარტება: სენსორის გამეორება ეხება გაზომვის შედეგებს შორის განსხვავების ხარისხს, როდესაც გაზომვა რამდენჯერმე მეორდება იმავე მიმართულებით ერთი და იმავე პირობებში. ასევე ეწოდება გამეორების შეცდომა, რეპროდუქციის შეცდომა და ა.შ.

ინტერპრეტაცია 1: სენსორის განმეორება უნდა იყოს ერთი და იმავე პირობებში მიღებული მრავალჯერადი გაზომვების სხვაობის ხარისხი. თუ გაზომვის პირობები შეიცვლება, გაზომვის შედეგებს შორის შედარება გაქრება, რაც არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც განმეორებადობის შეფასების საფუძველი.

ინტერპრეტაცია 2: სენსორის განმეორებადობა წარმოადგენს სენსორის გაზომვის შედეგების დისპერსიულობას და შემთხვევითობას. ასეთი დისპერსიულობისა და შემთხვევითობის მიზეზი ის არის, რომ სხვადასხვა შემთხვევითი დარღვევები გარდაუვალია სენსორის შიგნით და გარეთ, რაც იწვევს სენსორის საბოლოო გაზომვის შედეგებს აჩვენებს შემთხვევითი ცვლადების მახასიათებლებს.

ინტერპრეტაცია 3: შემთხვევითი ცვლადის სტანდარტული გადახრა შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც რეპროდუქციული რაოდენობრივი გამოთქმა.

ინტერპრეტაცია 4: მრავალჯერადი განმეორებითი გაზომვისთვის, გაზომვის უფრო მაღალი სიზუსტე შეიძლება მიღებულ იქნეს, თუ ყველა გაზომვის საშუალო მიიღება საბოლოო გაზომვის შედეგად. რადგანაც საშუალო სტანდარტული გადახრა მნიშვნელოვნად მცირეა თითოეული ზომის სტანდარტულ გადახრაზე.

3. ხაზოვანი:

განმარტება: ხაზოვანი (ხაზოვანი) ეხება სენსორის შეყვანისა და გამომავალი მრუდის გადახრას იდეალური სწორი ხაზიდან.

ინტერპრეტაცია 1: იდეალური შეყვანის/გამომავალი სენსორის ურთიერთობა უნდა იყოს წრფივი, ხოლო მისი შეყვანა/გამომავალი მრუდი უნდა იყოს სწორი ხაზი (წითელი ხაზი ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში).

თუმცა, ფაქტობრივ სენსორს მეტნაკლებად აქვს სხვადასხვა სახის შეცდომები, რის შედეგადაც ფაქტობრივი შეყვანისა და გამომავალი მრუდი არ არის იდეალური სწორი ხაზი, არამედ მრუდია (მწვანე მრუდი ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში).

ხაზოვანი არის განსხვავების ხარისხი სენსორის ფაქტობრივი დამახასიათებელი მრუდისა და ხაზგარეშე ხაზს შორის, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც არაწრფივი ან არაწრფივი შეცდომა.

ინტერპრეტაცია 2: ვინაიდან განსხვავება სენსორის ფაქტობრივ დამახასიათებელ მოსახვევსა და იდეალურ ხაზს შორის განსხვავებულია გაზომვის სხვადასხვა ზომებში, განსხვავების მაქსიმალური მნიშვნელობის თანაფარდობა სრულ დიაპაზონზე ხშირად გამოიყენება მთელ დიაპაზონში. ცხადია , ხაზოვანი ასევე ფარდობითი სიდიდეა.

ინტერპრეტაცია 3: იმის გამო, რომ სენსორის იდეალური ხაზი უცნობია ზოგადი გაზომვის სიტუაციისათვის, მისი მოპოვება შეუძლებელია. ამ მიზეზით, ხშირად მიიღება კომპრომისული მეთოდი, ანუ უშუალოდ სენსორის გაზომვის შედეგების გამოყენებით შესატყვისი ხაზის გამოსათვლელად რომელიც ახლოს არის იდეალურ ხაზთან. კონკრეტული გაანგარიშების მეთოდები მოიცავს საბოლოო წერტილის ხაზის მეთოდს, საუკეთესო ხაზის მეთოდს, ყველაზე ნაკლებად კვადრატულ მეთოდს და ასე შემდეგ.

4. სტაბილურობა:

განმარტება: სტაბილურობა არის სენსორის უნარი შეინარჩუნოს თავისი მოქმედება გარკვეული პერიოდის განმავლობაში.

ინტერპრეტაცია 1: სტაბილურობა არის მთავარი ინდექსი იმის შესამოწმებლად, მუშაობს თუ არა სენსორი სტაბილურად გარკვეულ დიაპაზონში. ფაქტორები, რომლებიც იწვევს სენსორის არასტაბილურობას, ძირითადად მოიცავს ტემპერატურის დრიფტს და შიდა სტრესის გამოთავისუფლებას. აქედან გამომდინარე, სასარგებლოა ტემპერატურის კომპენსაციის გაზრდა და დაბერების მკურნალობა სტაბილურობის გასაუმჯობესებლად.

ინტერპრეტაცია 2: სტაბილურობა შეიძლება დაიყოს მოკლევადიან სტაბილურობად და გრძელვადიან სტაბილურობად დროის პერიოდის მიხედვით. როდესაც დაკვირვების დრო ძალიან მოკლეა, სტაბილურობა და განმეორებადობა ახლოსაა. აქედან გამომდინარე, სტაბილურობის ინდექსი ძირითადად განიხილავს ხანგრძლივობას -ვადის სტაბილურობა. დროის კონკრეტული ხანგრძლივობა, გარემოს გამოყენების და მოთხოვნების დასადგენად.

ინტერპრეტაცია 3: ორივე აბსოლუტური შეცდომა და ფარდობითი შეცდომა შეიძლება გამოყენებულ იქნას სტაბილურობის ინდექსის რაოდენობრივი გამოხატვისათვის. მაგალითად, დაძაბულობის ტიპის ძალის სენსორს აქვს სტაბილურობა 0.02%/12 სთ.

5. შერჩევის სიხშირე:

განმარტება: ნიმუშის მაჩვენებელი ეხება გაზომვის შედეგების რაოდენობას, რომლის აღება შესაძლებელია სენსორის მიერ ერთეულ დროს.

ინტერპრეტაცია 1: შერჩევის სიხშირე არის სენსორის დინამიური მახასიათებლების ყველაზე მნიშვნელოვანი მაჩვენებელი, რომელიც ასახავს სენსორის სწრაფი რეაგირების უნარს. შერჩევის სიხშირე არის ერთ -ერთი ტექნიკური მაჩვენებელი, რომელიც სრულად უნდა იქნას გათვალისწინებული გაზომვის სწრაფი ცვლილების შემთხვევაში. შენონის შერჩევის კანონის თანახმად, სენსორის შერჩევის სიხშირე არ უნდა იყოს 2 -ჯერ ნაკლები გაზომვის სიხშირეზე.

ინტერპრეტაცია 2: სხვადასხვა სიხშირის გამოყენებით, სენსორის სიზუსტეც შესაბამისად იცვლება. ზოგადად რომ ვთქვათ, რაც უფრო მაღალია შერჩევის სიხშირე, მით უფრო დაბალია გაზომვის სიზუსტე.

სენსორის ყველაზე მაღალი სიზუსტე ხშირად მიიღება შერჩევის ყველაზე დაბალი სიჩქარით ან თუნდაც სტატიკურ პირობებში. აქედან გამომდინარე, სიზუსტე და სიჩქარე უნდა იქნას გათვალისწინებული სენსორის შერჩევისას.

სენსორების დიზაინის ხუთი რჩევა

1. დაიწყეთ ავტობუსის ხელსაწყოთი

როგორც პირველი ნაბიჯი, ინჟინერმა უნდა მიიღოს მიდგომა სენსორის დასაკავშირებლად ავტობუსის საშუალებით უცნობი შეზღუდოს. ავტობუსის ინსტრუმენტი აკავშირებს პერსონალურ კომპიუტერს (კომპიუტერს) და შემდეგ სენსორის I2C, SPI ან სხვა პროტოკოლს, რომელიც საშუალებას იძლევა სენსორი "ლაპარაკისთვის". კომპიუტერული პროგრამა, რომელიც დაკავშირებულია ავტობუსის ინსტრუმენტთან, რომელიც უზრუნველყოფს ცნობილ და მუშა წყაროს მონაცემების გაგზავნისა და მიღებისათვის, რომელიც არ არის უცნობი, დაუდასტურებელი ჩამონტაჟებული მიკროკონტროლის (MCU) მძღოლი. Bus Utility- ის კონტექსტში, დეველოპერი შეუძლია გაგზავნოს და მიიღოს შეტყობინებები იმის გასაგებად, თუ როგორ მუშაობს განყოფილება, სანამ ცდილობს ფუნქციონირებას ჩაშენებულ დონეზე.

2. ჩაწერეთ გადაცემის ინტერფეისის კოდი პითონში

მას შემდეგ, რაც დეველოპერმა სცადა ავტობუსის ინსტრუმენტის სენსორების გამოყენება, შემდეგი ნაბიჯი არის სენსორებისათვის პროგრამის კოდის დაწერა. იმის ნაცვლად, რომ პირდაპირ მიკროკონტროლერის კოდზე გადახვიდეთ, ჩაწერეთ განაცხადის კოდი პითონში. ბევრი ავტობუსის კომუნალური პროგრამა წერს წერისას დამატებების და ნიმუშის კოდის კონფიგურაციას. სკრიპტები, რომლებსაც პითონი ჩვეულებრივ მიჰყვება. NET ერთ – ერთი ენაა, რომელიც ხელმისაწვდომია.net– ში. პითონში პროგრამების წერა არის სწრაფი და მარტივი და ის იძლევა სენსორების შემოწმების საშუალებას იმ პროგრამებში, რომლებიც არ არის ისეთი რთული, როგორც ჩაშენებულ გარემოში ტესტირება. -დონის კოდი გაუადვილებს ინტეგრირებულ ინჟინრებს სენსორული სკრიპტებისა და ტესტების მოპოვებას ჩაშენებული პროგრამული ინჟინრის მოვლის გარეშე.

3. შეამოწმეთ სენსორი მიკრო პითონით

პითონში პირველი განაცხადის კოდის დაწერის ერთ-ერთი უპირატესობა ის არის, რომ პროგრამის ზარები Bus-utility application პროგრამირების ინტერფეისი (API) მარტივად შეიძლება შეიცვალოს მიკრო პითონის დარეკვით. მიკრო პითონი მუშაობს რეალურ დროში ჩამონტაჟებულ პროგრამულ უზრუნველყოფაში, რომელსაც აქვს ბევრი სენსორები ინჟინრებისთვის, რომ გაიგონ მისი მნიშვნელობა. მიკრო პითონი მუშაობს Cortex-M4 პროცესორზე და ეს არის კარგი გარემო, საიდანაც პროგრამის კოდის გამართვა. არა მხოლოდ მარტივია, არ არის საჭირო I2C ან SPI დრაივერების დაწერა აქ, რადგან ისინი უკვე დაფარულია მიკრო პითონის ფუნქციით ბიბლიოთეკა.

4. გამოიყენეთ სენსორის მიმწოდებლის კოდი

ნებისმიერი კოდის ნიმუში, რომელიც შეიძლება სენსორული მწარმოებლისგან იყოს „ამოღებული“, ინჟინრებს მოუწევთ შორს წასვლა იმის გასაგებად, თუ როგორ მუშაობს სენსორი. სამწუხაროდ, ბევრი სენსორის გამყიდველი არ არის ექსპერტი ჩამონტაჟებული პროგრამული უზრუნველყოფის დიზაინში, ასე რომ ნუ ელოდებით წარმოების მზა მაგალითი ულამაზესი არქიტექტურისა და ელეგანტურობისა. უბრალოდ გამოიყენეთ გამყიდველის კოდი, ისწავლეთ როგორ მუშაობს ეს ნაწილი და გაჩნდება იმედგაცრუება რეფაქტორინგის დაწყებამდე, სანამ ის არ იქნება სუფთა ინტეგრირებული ჩაშენებულ პროგრამულ უზრუნველყოფაში. ის შეიძლება დაიწყოს როგორც "სპაგეტი", მაგრამ მწარმოებლების აღკაზმულობა. ”იმის გაგება, თუ როგორ მუშაობს მათი სენსორები, ხელს შეუწყობს პროდუქტის დანერგვამდე მრავალი დანგრეული შაბათ -კვირის შემცირებას.

5. გამოიყენეთ სენსორული შერწყმის ფუნქციების ბიბლიოთეკა

დიდი ალბათობაა, რომ სენსორის გადაცემის ინტერფეისი არ არის ახალი და არ გაკეთებულა ადრე. ყველა ფუნქციის ცნობილი ბიბლიოთეკა, როგორიცაა ჩიპების მრავალი მწარმოებლის მიერ მოწოდებული "სენსორული შერწყმის ფუნქციის ბიბლიოთეკა", ეხმარება დეველოპერებს ისწავლონ სწრაფად, ან კიდევ უკეთესად და თავიდან აიცილონ პროდუქტის არქიტექტურის განმეორებითი განვითარების ან მკვეთრად მოდიფიცირების ციკლი. ბევრი სენსორი შეიძლება ინტეგრირებული იყოს ზოგად ტიპებში ან კატეგორიებში და ეს ტიპები ან კატეგორიები საშუალებას მისცემს მძღოლების შეუფერხებელ განვითარებას, რომლებიც, სათანადოდ დამუშავების შემთხვევაში, თითქმის უნივერსალურია ან ნაკლებად გამოსაყენებელია. იპოვეთ ეს ბიბლიოთეკები სენსორის შერწყმის ფუნქციები და გაიგეთ მათი ძლიერი და სუსტი მხარეები.

როდესაც სენსორები ინტეგრირებულია ჩაშენებულ სისტემებში, არსებობს მრავალი გზა დიზაინის დროისა და გამოყენების სიმარტივის გასაუმჯობესებლად. დეველოპერები ვერასოდეს ვერ "შეცდებიან" იმის გაგებით, თუ როგორ მუშაობენ სენსორები დიზაინის დასაწყისში და მათ ინტეგრაციამდე ქვედა დონის სისტემაში. დღეს არსებული ბევრი რესურსი დაეხმარება დეველოპერებს "მოხვდნენ ადგილზე" ნულიდან დაწყების გარეშე.