Пяць дызайнерскіх навыкаў і тэхнічныя паказчыкі датчыка

Колькасць датчыкаў распаўсюджваецца на паверхні Зямлі і ў прасторах вакол нас, забяспечваючы свету дадзеныя. Гэтыя даступныя датчыкі - гэта рухаючая сіла распрацоўкі Інтэрнэту рэчаў, і лічбавая рэвалюцыя, з якой сутыкаецца наша грамадства, але пры падключэнні дадзеных з датчыкаў не заўсёды ідуць.

Перш за ўсё, тэхнічны індэкс - гэта аб'ектыўная аснова для характарыстыкі прадукцыйнасці прадукту. Неабходна зразумець тэхнічныя паказчыкі, дапамагчы правільнаму выбару і выкарыстанню прадукту. Тэхнічныя паказчыкі датчыка дзеляцца на статычныя паказчыкі і дынамічныя паказчыкі. Статычныя паказчыкі ў асноўным вывучаюць прадукцыйнасць датчыка ва ўмовах статычнай інварыянтнасці, уключаючы дазвол, паўтаральнасць, адчувальнасць, лінейнасць, памылку вяртання, парог, паўзучы, стабільнасць і гэтак далей. Дынамічны індэкс у асноўным вывучае прадукцыйнасць датчыка пры ўмове хуткай змены, уключаючы рэакцыю частоты і крок.

З -за шматлікіх тэхнічных паказчыкаў датчыка, з розных бакоў апісаны розныя дадзеныя і літаратура, так што ў розных людзей ёсць розныя разуменні і нават непаразуменне і неадназначнасць. Для гэтага тлумачацца наступныя некалькі асноўных тэхнічных паказчыкаў датчыка:

1, дазвол і дазвол:

Вызначэнне: Дазвол ставіцца да найменшага вымяранага змены, якое датчык можа выявіць. Вырашэнне ставіцца да суадносін дазволу да поўнага значэння маштабу.

Інтэрпрэтацыя 1: Дазвол - самы асноўны паказчык датчыка. Ён уяўляе сабой здольнасць датчыка адрозніваць вымераныя аб'екты. Іншыя тэхнічныя характарыстыкі датчыка апісаны з пункту гледжання дазволу як мінімальнай адзінкі.

Для датчыкаў і інструментаў з лічбавым дысплеем, дазвол вызначае мінімальную колькасць лічбаў, якія будуць адлюстроўвацца. Напрыклад, дазвол электроннага лічбавага суппорта складае 0,01 мм, а памылка індыкатара ± 0,02 мм.

Інтэрпрэтацыя 2: Дазвол - гэта абсалютная лік з адзінкамі. Напрыклад, дазвол датчыка тэмпературы складае 0,1 ℃, дазвол датчыка паскарэння складае 0,1 г і г.д.

Інтэрпрэтацыя 3: Дазвол - гэта звязаная і вельмі падобная канцэпцыя з дазволам, якая прадстаўляе дазвол датчыка да вымярэння.

Асноўнае адрозненне заключаецца ў тым, што дазвол выражаецца ў працэнтах ад дазволу датчыка. Ён адносны і не мае вымярэння. Напрыклад, дазвол датчыка тэмпературы складае 0,1 ℃, поўны дыяпазон - 500 ℃, дазвол складае 0,1/500 = 0,02%.

2. Паўтаральнасць:

Вызначэнне: паўтаральнасць датчыка ставіцца да ступені розніцы паміж вынікамі вымярэння, калі вымярэнне паўтараецца некалькі разоў у тым жа кірунку пры аднолькавай умове. Таксама называецца памылка паўтарэння, памылка размнажэння і г.д.

Інтэрпрэтацыя 1: Паўтаральнасць датчыка павінна быць ступені розніцы паміж некалькімі вымярэннямі, атрыманымі пры тых жа ўмовах. Калі ўмовы вымярэння змяняюцца, супастаўнасць паміж вынікамі вымярэння знікне, што не можа быць выкарыстана ў якасці асновы для ацэнкі паўтаральнасці.

Інтэрпрэтацыя 2: Паўтаральнасць датчыка ўяўляе сабой дысперсію і выпадковасць вынікаў вымярэння датчыка. Прычына такой дысперсіі і выпадковасці заключаецца ў тым, што розныя выпадковыя парушэнні непазбежна існуюць унутры і звонку датчыка, што прыводзіць да канчатковых вынікаў вымярэння датчыка, якія паказваюць характарыстыкі выпадковых зменных.

Інтэрпрэтацыя 3: Стандартнае адхіленне выпадковай зменнай можа быць выкарыстана як узнаўляльны колькасны выраз.

Інтэрпрэтацыя 4: Для некалькіх паўторных вымярэнняў можна атрымаць больш высокую дакладнасць вымярэння, калі сярэдні паказчык усіх вымярэнняў у якасці канчатковага выніку вымярэння. Таму што стандартнае адхіленне сярэдняга значэння значна менш, чым стандартнае адхіленне кожнай меры.

3. Лінейнасць:

Вызначэнне: лінейнасць (лінейнасць) ставіцца да адхілення датчыка і выходнай крывой ад ідэальнай прамой лініі.

Інтэрпрэтацыя 1: Ідэальная сувязь датчыка/выхад павінна быць лінейнай, а яе крывая ўводу/выхаду павінна быць прамой (чырвоная лінія на малюнку ніжэй).

Аднак фактычны датчык больш -менш мае мноства памылак, што прыводзіць да фактычнай крывой уваходу і выхаду не з'яўляецца ідэальнай прамой лініяй, а крывой (зялёная крывая на малюнку ніжэй).

Лінейнасць-гэта ступень розніцы паміж фактычнай характэрнай крывой датчыка і аўтаномнай лініяй, таксама вядомай як нелінейнасць або нелінейная памылка.

Інтэрпрэтацыя 2: Паколькі розніца паміж фактычнай характэрнай крывой датчыка і ідэальнай лініяй адрозніваецца пры розных памерах вымярэння, стаўленне максімальнага значэння розніцы да поўнага значэння дыяпазону часта выкарыстоўваецца ў поўным дыяпазоне.

Інтэрпрэтацыя 3: Паколькі ідэальная лінія датчыка невядомая для агульнай сітуацыі па вымярэнні, яе нельга атрымаць. Па гэтай прычыне часта прымаецца кампрамісны метад, гэта значыць, непасрэдна з выкарыстаннем вынікаў вымярэння датчыка для вылічэння лініі прыдатнасці, якая блізка да ідэальнай лініі. Канкрэтны метад разліку ўключае метад лініі канчатковай кропкі, найлепшы метад лініі, найменшы квадратны метад і гэтак далей.

4. Устойлівасць:

Вызначэнне: Устойлівасць - гэта здольнасць датчыка падтрымліваць сваю працу на працягу пэўнага перыяду часу.

Інтэрпрэтацыя 1: Устойлівасць - гэта асноўны індэкс, які вывучае, ці працуе датчык стабільна ў пэўным дыяпазоне часу. Фактары, якія прыводзяць да нестабільнасці датчыка, у асноўным ўключаюць тэмпературны дрэйф і ўнутраны стрэс.

Інтэрпрэтацыя 2: Устойлівасць можна падзяліць на кароткатэрміновую стабільнасць і доўгатэрміновую стабільнасць у залежнасці ад працягласці перыяду часу. Калі час назірання занадта кароткі, стабільнасць і паўтаральнасць блізкія. Таму індэкс стабільнасці ў асноўным вывучае доўгатэрміновую стабільнасць. Канкрэтная працягласць часу ў адпаведнасці з выкарыстаннем навакольнага асяроддзя і патрабаванняў для вызначэння.

Інтэрпрэтацыя 3: І абсалютная памылка, і адносная памылка могуць быць выкарыстаны для колькаснага выражэння індэкса стабільнасці. Напрыклад, датчык сілы штаму мае стабільнасць 0,02%/12h.

5. Частата адбору пробаў:

Вызначэнне: Хуткасць узору ставіцца да колькасці вынікаў вымярэнняў, якія могуць быць адбор датчыка за адзінку часу.

Інтэрпрэтацыя 1: Частата адбору пробаў з'яўляецца найважнейшым паказчыкам дынамічных характарыстык датчыка, які адлюстроўвае здольнасць хуткай рэакцыі датчыка. Частата ўзгаднення - адзін з тэхнічных паказчыкаў, якія павінны быць у поўнай меры ўлічваць у выпадку хуткай змены вымярэння.

Інтэрпрэтацыя 2: З выкарыстаннем розных частот, дакладнасць датчыка таксама залежыць ад адпаведна. Высокая гаворка, чым вышэй частата адбору, тым меншая дакладнасць вымярэння.

Найбольшая дакладнасць датчыка часта атрымліваецца пры найменшай хуткасці адбору пробаў або нават пры статычных умовах. Таму дакладнасць і хуткасць неабходна ўлічваць пры выбары датчыкаў.

Пяць парад па дызайне для датчыкаў

1. Пачніце з аўтобуснага інструмента

As a first step, the engineer should take the approach of first connecting the sensor through a bus tool to limit the unknown.A bus tool connects a personal computer (PC) and then to the sensor's I2C, SPI, or other protocol that allows the sensor to “talk”.A PC application associated with a bus tool that provides a known and working source for sending and receiving data that is not an unknown, unauthenticated embedded microcontroller (MCU) driver.In Кантэкст утыліты аўтобуса, распрацоўшчык можа адпраўляць і атрымліваць паведамленні, каб зразумець, як працуе раздзел, перш чым спрабаваць працаваць на ўбудаваным узроўні.

2. Напішыце код інтэрфейсу перадачы ў Python

Пасля таго, як распрацоўшчык паспрабаваў выкарыстаць датчыкі інструментаў аўтобуса, наступным крокам з'яўляецца напісанне кода прыкладання для датчыкаў. Усталюйце пераход непасрэдна ў мікракантролер кода, напішыце код прыкладання ў python.many ўтыліты аўтобусаў Канфігурацыі убудоў і ўзору кода пры напісанні сцэнарыяў, якія Python звычайна сочаць за адным з моў, даступных у. Net.Writing Applications у Python Fast and Loigh не такія складаныя, як тэставанне ў ўбудаваным асяроддзі. Каэфіцыент высокага ўзроўню дазволіць палегчыць інжынерам, якія не ўваходзяць у склад, каб здаць сцэнарыі і выпрабаванні датчыкаў, не клапоцячыся пра ўбудаваны інжынер-праграміст.

3. Праверце датчык з мікра Python

Адзін з пераваг напісання першага кода прыкладання ў Python заключаецца ў тым, што прыкладанне заклікае да інтэрфейсу праграмнага забеспячэння для прыкладанняў аўтобуса (API) можна лёгка памяняць, патэлефанаваўшы Micro Python.micro Python запускаецца ў праграмным забеспячэнні ў рэжыме рэальнага часу, у якім ёсць шмат датчыкаў для інжынераў, каб зразумець яго значэнне. Micro Python працуе на працэсары Cortex-M4, і гэта добрае асяроддзе, з якога можна адладзіць код прыкладання. Не проста, што тут не трэба пісаць драйверы I2C або SPI, бо яны ўжо пакрытыя ў бібліятэцы функцый Micro Python.

4. Выкарыстоўвайце код пастаўшчыка датчыка

Любы ўзор кода, які можа быць "выскрабаны" ад вытворцы датчыкаў, інжынерам прыйдзецца прайсці доўгі шлях, каб зразумець, як працуе датчык. На жаль, многія пастаўшчыкі датчыкаў не з'яўляюцца спецыялістамі па ўбудаванай распрацоўцы праграмнага забеспячэння, таму не чакайце, што будзе прыведзены да вытворчасці прыклад прыгожага архітэктуры і элегантнасці. Пачніце як "спагецці", але выкарыстоўваючы разуменне вытворцаў таго, як праца іх датчыкаў дапаможа скараціць шмат разбураных выхадных да запуску прадукту.

5. Выкарыстоўвайце бібліятэку функцый зліцця датчыкаў

Chances are, the sensor's transmission interface is not new and has not been done before.Known libraries of all functions, such as the “Sensor Fusion function Library” provided by many chip manufacturers, help developers learn quickly, or even better, and avoid the cycle of redeveloping or drastically modifying the product architecture.Many sensors can be integrated into general types or categories, and these types or categories will enable the smooth development of drivers that, if handled Правільна, амаль універсальныя альбо менш шматразовыя.

Калі датчыкі інтэграваны ў убудаваныя сістэмы, існуе мноства спосабаў дапамагчы палепшыць час дызайну і прастату выкарыстання. Футспатары ніколі не могуць "памыліцца", даведаўшыся, як датчыкі працуюць з высокага ўзроўню абстракцыі ў пачатку дызайну і перад тым, як інтэграваць іх у сістэму ніжэйшага ўзроўню. Мане, даступныя сёння, дапамогуць распрацоўшчыкам "ударыць па зямлі", не пачынаючы з нуля.