Мы дапамагаем свету расці з 2004 года

Пяць навыкаў праектавання і тэхнічныя паказчыкі датчыка

Колькасць датчыкаў павялічваецца па ўсёй зямной паверхні і ў прасторах вакол нас, забяспечваючы свет дадзенымі. Гэтыя даступныя датчыкі з'яўляюцца рухаючай сілай развіцця Інтэрнэту рэчаў і лічбавай рэвалюцыі, з якой сутыкаецца наша грамадства, але злучае і доступ да дадзеных з датчыкаў не заўсёды прамы або лёгкі. Гэты дакумент пазнаёміць з тэхнічным паказальнікам датчыка, 5 навыкамі праектавання і прадпрыемствамі -вытворцамі.

Перш за ўсё, тэхнічны паказчык з'яўляецца аб'ектыўнай асновай для характарыстыкі прадукцыйнасці прадукту. Зразумейце тэхнічныя паказчыкі, дапамагайце правільнаму выбару і выкарыстанню прадукту. Тэхнічныя паказчыкі датчыка дзеляцца на статычныя і дынамічныя. Статычныя індыкатары ў асноўным даследуюць прадукцыйнасць датчыка пры ўмове статычнай нязменнасці, у тым ліку дазвол, паўтаральнасць, адчувальнасць, лінейнасць, памылку вяртання, парог, паўзучасць, стабільнасць і гэтак далей. Дынамічны індэкс у асноўным вывучае працаздольнасць датчыка пры ўмове хуткіх змен, у тым ліку частотнай характарыстыкі і крокавай рэакцыі.

З -за шматлікіх тэхнічных паказчыкаў датчыка розныя дадзеныя і літаратура апісваюцца з розных бакоў, так што ў розных людзей ёсць розныя ўяўленні, і нават непаразуменне і двухсэнсоўнасць. Для гэтага інтэрпрэтуюцца некалькі асноўных тэхнічных паказчыкаў датчыка:

1, дазвол і дазвол:

Вызначэнне: Дазвол - гэта найменшае вымярэнне, якое датчык можа выявіць.

Інтэрпрэтацыя 1: Дазвол - гэта самы асноўны паказчык датчыка. Ён уяўляе здольнасць датчыка адрозніваць вымяраныя аб'екты. Іншыя тэхнічныя характарыстыкі датчыка апісваюцца з пункту гледжання дазволу як мінімальная адзінка.

Для датчыкаў і прыбораў з лічбавым дысплеем дазвол вызначае мінімальную колькасць лічбаў для адлюстравання. Напрыклад, дазвол электроннага лічбавага суппорта складае 0,01 мм, а памылка індыкатара - ± 0,02 мм.

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

Інтэрпрэтацыя 3: Дазвол - гэта адноснае і вельмі падобнае да дазволу паняцце, якое ўяўляе дазвол датчыка да вымярэння.

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

2. Паўтаральнасць:

Вызначэнне: паўтаральнасць датчыка азначае ступень розніцы паміж вынікамі вымярэнняў, калі вымярэнне паўтараецца некалькі разоў у адным кірунку пры аднолькавых умовах. Таксама называецца памылка паўтарэння, памылка прайгравання і г.д.

Інтэрпрэтацыя 1: Паўтаральнасць датчыка павінна быць ступенню розніцы паміж некалькімі вымярэннямі, атрыманымі пры аднолькавых умовах. Калі ўмовы вымярэння змяняюцца, параўнанне паміж вынікамі вымярэнняў знікне, што не можа быць выкарыстана ў якасці асновы для ацэнкі паўтаральнасці.

Інтэрпрэтацыя 2: Паўтаральнасць датчыка ўяўляе сабой дысперсію і выпадковасць вынікаў вымярэнняў датчыка. Прычына такой дысперсіі і выпадковасці ў тым, што розныя выпадковыя парушэнні непазбежна існуюць унутры і за межамі датчыка, што прыводзіць да канчатковых вынікаў вымярэнняў датчыка паказваючы характарыстыкі выпадковых велічынь.

Інтэрпрэтацыя 3: Стандартнае адхіленне выпадковай велічыні можа быць выкарыстана ў якасці прайграванага колькаснага выразу.

Інтэрпрэтацыя 4: Для шматразовых паўторных вымярэнняў можна атрымаць больш высокую дакладнасць вымярэння, калі ў якасці канчатковага выніку вымярэння ўзяць сярэдняе значэнне ўсіх вымярэнняў. Таму што стандартнае адхіленне сярэдняга значэння значна меншае за стандартнае адхіленне кожнай меры.

3. Лінейнасць:

Вызначэнне: Лінейнасць (Лінейнасць) - гэта адхіленне ўваходнай і выходнай крывой датчыка ад ідэальнай прамой.

Тлумачэнне 1: Ідэальныя адносіны ўваходу/вываду датчыка павінны быць лінейнымі, а яго крывая ўводу/вываду - прамой (чырвоная лінія на малюнку ніжэй).

Аднак рэальны датчык больш -менш мае розныя памылкі, у выніку чаго фактычная крывая ўваходу і вываду - гэта не ідэальная прамая лінія, а крывая (зялёная крывая на малюнку ніжэй).

Лінейнасць-гэта ступень розніцы паміж рэальнай характарыстычнай крывой датчыка і пазасеткавай лініяй, таксама вядомай як нелінейнасць або нелінейная памылка.

Інтэрпрэтацыя 2: Паколькі розніца паміж рэальнай характарыстычнай крывой датчыка і ідэальнай лініяй адрозніваецца пры розных памерах вымярэння, стаўленне максімальнага значэння розніцы да значэння поўнага дыяпазону часта выкарыстоўваецца ў поўным дыяпазоне дыяпазонаў. , лінейнасць - таксама адносная велічыня.

Інтэрпрэтацыя 3: Паколькі для агульнай сітуацыі вымярэння ідэальная лінія датчыка невядомая, яе немагчыма атрымаць. Па гэтай прычыне часта выкарыстоўваецца кампрамісны метад, гэта значыць непасрэдна з дапамогай вынікаў вымярэнняў датчыка для разліку падыходнай лініі якая блізкая да ідэальнай лініі. Канкрэтныя метады разліку ўключаюць у сябе метад канчатковай кропкі, метад найлепшай лініі, метад найменшага квадрата і г.д.

4. Стабільнасць:

Вызначэнне: Стабільнасць - гэта здольнасць датчыка падтрымліваць сваю прадукцыйнасць на працягу пэўнага перыяду часу.

Інтэрпрэтацыя 1: Стабільнасць - гэта галоўны паказчык, які дазваляе вызначыць, ці працуе датчык стабільна ў пэўным дыяпазоне часу. Фактары, якія прыводзяць да нестабільнасці датчыка, у асноўным ўключаюць дрэйф тэмпературы і вызваленне ўнутранага напружання. Таму карысна павялічыць тэмпературную кампенсацыю і старэнне лячэння для паляпшэння стабільнасці.

Інтэрпрэтацыя 2: Стабільнасць можна падзяліць на кароткатэрміновую і доўгатэрміновую стабільнасць у залежнасці ад працягласці перыяду часу. Калі час назірання занадта кароткі, стабільнасць і паўтаральнасць блізкія. Такім чынам, індэкс стабільнасці ў асноўным вывучае доўгі -тэрмін стабільнасці. Удзельная працягласць часу, у залежнасці ад выкарыстання навакольнага асяроддзя і патрабаванняў да вызначэння.

Інтэрпрэтацыя 3: Для колькаснага выражэння індэкса стабільнасці можна выкарыстоўваць як абсалютную, так і адносную памылку, напрыклад, датчык сілы дэфармацыі мае стабільнасць 0,02%/12 гадзін.

5. Частата выбаркі:

Вызначэнне: Частата дыскрэтызацыі - гэта колькасць вынікаў вымярэнняў, якія можна ўзяць датчыкам за адзінку часу.

Інтэрпрэтацыя 1: Частата выбаркі з'яўляецца найбольш важным паказчыкам дынамічных характарыстык датчыка, які адлюстроўвае здольнасць датчыка хутка рэагаваць. Частата выбаркі з'яўляецца адным з тэхнічных паказчыкаў, якія неабходна ў поўнай меры ўлічваць у выпадку хуткай змены вымярэння. Згодна з законам выбаркі Шэнан, частата выбаркі датчыка не павінна быць менш чым у 2 разы перавышае частату зменаў вымяранага.

Інтэрпрэтацыя 2: Пры выкарыстанні розных частот дакладнасць датчыка таксама змяняецца адпаведна. Наогул, чым вышэй частата выбаркі, тым ніжэй дакладнасць вымярэння.

Найвышэйшая дакладнасць датчыка часта дасягаецца пры самай нізкай хуткасці выбаркі або нават пры статычных умовах. Таму пры выбары датчыка неабходна ўлічваць дакладнасць і хуткасць.

Пяць саветаў па распрацоўцы датчыкаў

1. Пачніце з інструмента шыны

У якасці першага кроку інжынер павінен узяць падыход: спачатку падключыць датчык праз інструмент шыны, каб абмежаваць невядомае. Інструмент шыны падключае персанальны кампутар (ПК), а затым да датчыка I2C, SPI або іншаму пратаколу, які дазваляе датчык для "размовы". Прыкладанне для ПК, звязанае з інструментам шыны, якое забяспечвае вядомую і працоўную крыніцу для адпраўкі і атрымання дадзеных, якія не з'яўляюцца невядомым, неаўтэнтыфікаваным драйверам убудаванага мікракантролера (MCU). У кантэксце ўтыліты Bus, 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 выкарыстоўваць датчыкі інструмента шыны, наступны крок-напісанне кода прыкладання для датчыкаў. Замест таго, каб пераходзіць непасрэдна да кода мікракантролера, упішыце код прыкладання ў Python. Многія ўтыліты шыны наладжваюць убудовы і ўзор кода пры напісанні сцэнары, якіх звычайна выконвае Python. NET - адна з моў, даступных у.net. Стварэнне прыкладанняў на Python хуткае і простае, і гэта дае магчымасць праверыць датчыкі ў прыкладаннях, якія не такія складаныя, як тэставанне ва ўбудаванай асяроддзі. -код узроўню дазволіць няўбудаваным інжынерам лёгка здабываць скрыпты і тэсты датчыкаў без дапамогі інжынера-праграміста.

3. Праверце датчык з дапамогай Micro Python

Адна з пераваг напісання першага кода прыкладання на Python заключаецца ў тым, што выклікі прыкладанняў да інтэрфейсу праграмавання праграмнага забеспячэння (API) можна лёгка памяняць, выклікаючы Micro Python. датчыкі для інжынераў, каб зразумець яго каштоўнасць. Micro Python працуе на працэсары Cortex-M4, і гэта добрае асяроддзе для адладкі кода прыкладання. Мала таго, што гэта проста, няма неабходнасці пісаць драйверы I2C або SPI тут, бо яны ўжо ўваходзяць у функцыю Micro Python бібліятэка.

4. Выкарыстоўвайце код пастаўшчыка датчыка

Любы ўзор кода, які можна "саскрабці" ад вытворцы датчыкаў, інжынерам прыйдзецца прайсці доўгі шлях, каб зразумець, як працуе датчык. гатовы да вытворчасці прыклад прыгожай архітэктуры і элегантнасці. Проста выкарыстоўвайце код пастаўшчыка, даведайцеся, як працуе гэтая частка, і расчараванне ў рэфактарынгу будзе ўзнікаць да таго часу, пакуль яго не атрымаецца чыста інтэграваць ва ўбудаванае праграмнае забеспячэнне. Гэта можа пачацца як "спагецці", але выкарыстоўваць вытворцаў "Разуменне таго, як працуюць іх датчыкі, дапаможа скараціць шматлікія сапсаваныя выхадныя перад запускам прадукту.

5. Выкарыстоўвайце бібліятэку функцый зліцця датчыкаў

Хутчэй за ўсё, інтэрфейс перадачы датчыка не новы і раней не рабіўся. Вядомыя бібліятэкі ўсіх функцый, такія як "Бібліятэка функцый зліцця датчыкаў", прадстаўленая многімі вытворцамі чыпаў, дапамагаюць распрацоўшчыкам хутка, а то і лепш, і пазбегнуць цыкл перапланіроўкі або кардынальнай мадыфікацыі архітэктуры прадукту. Многія датчыкі могуць быць інтэграваны ў агульныя тыпы або катэгорыі, і гэтыя тыпы або катэгорыі дазволяць бесперашкоднае развіццё драйвераў, якія пры належным звароце амаль універсальныя або менш паўторна выкарыстоўваюцца. функцыі зліцця датчыкаў і даведацца іх моцныя і слабыя бакі.

Калі датчыкі інтэграваны ва ўбудаваныя сістэмы, існуе мноства спосабаў, якія дазваляюць палепшыць час распрацоўкі і прастату выкарыстання. Распрацоўшчыкі ніколі не могуць "памыліцца", даведаўшыся, як працуюць датчыкі з высокага ўзроўню абстракцыі ў пачатку праектавання і да іх інтэграцыі. у сістэму больш нізкага ўзроўню. Многія з рэсурсаў, даступных сёння, дапамогуць распрацоўшчыкам "падзейнічаць" без неабходнасці пачынаць з нуля.


Час публікацыі: 16 жніўня-21 жніўня