Žemės paviršiuje ir mus supančiose erdvėse daugėja jutiklių, kurie teikia pasauliui duomenis. Šie nebrangūs jutikliai yra varomoji jėga, skatinanti kurti daiktų internetą ir skaitmeninę revoliuciją, su kuria susiduria mūsų visuomenė ir prieiga prie duomenų iš jutiklių ne visada yra paprasta ar paprasta. Šiame dokumente bus pristatytas jutiklių techninis indeksas, 5 projektavimo įgūdžiai ir OEM įmonės.
Visų pirma, techninis indeksas yra objektyvus pagrindas apibūdinti produkto veikimą. Supraskite techninius rodiklius, padėkite teisingai pasirinkti ir naudoti produktą. Jutiklio techniniai rodikliai yra suskirstyti į statinius ir dinaminius rodiklius. Statiniai rodikliai daugiausia tiria jutiklio veikimą esant statiniam nekintamumui, įskaitant skiriamąją gebą, pakartojamumą, jautrumą, tiesiškumą, grąžos paklaidą, slenkstį, šliaužimą, stabilumą ir pan. Dinaminis indeksas daugiausia tiria jutiklio veikimą esant tokioms sąlygoms greitų pokyčių, įskaitant dažnio atsaką ir žingsnio atsaką.
Dėl daugybės techninių jutiklio rodiklių įvairūs duomenys ir literatūra aprašomi skirtingais kampais, kad skirtingi žmonės skirtingai suprastų ir netgi nesuprastų bei neaiškių. Šiuo tikslu aiškinami šie keli pagrindiniai jutiklio techniniai rodikliai:
1, rezoliucija ir rezoliucija:
Apibrėžimas: Skiriamoji geba reiškia mažiausią išmatuotą pokytį, kurį jutiklis gali aptikti. Rezoliucija - tai skiriamosios gebos ir visos skalės vertės santykis.
1 aiškinimas: skiriamoji geba yra pagrindinis jutiklio rodiklis. Tai rodo jutiklio gebėjimą atskirti matuojamus objektus. Kitos techninės jutiklio specifikacijos yra apibūdinamos kaip minimalus vienetas.
Jutiklių ir prietaisų su skaitmeniniu ekranu skiriamoji geba nustato mažiausią rodomų skaitmenų skaičių. Pavyzdžiui, elektroninio skaitmeninio apkabos skiriamoji geba yra 0,01 mm, o indikatoriaus paklaida - ± 0,02 mm.
2 aiškinimas: skiriamoji geba yra absoliutus skaičius su vienetais. Pavyzdžiui, temperatūros jutiklio skiriamoji geba yra 0,1 ℃, pagreičio jutiklio skiriamoji geba yra 0,1 g ir kt.
3 aiškinimas: skiriamoji geba yra susijusi ir labai panaši į skiriamąją gebą, abu vaizduoja jutiklio skiriamąją gebą matuojant.
Pagrindinis skirtumas yra tas, kad skiriamoji geba išreiškiama procentais nuo jutiklio skiriamosios gebos. Jis yra santykinis ir neturi matmenų. Pavyzdžiui, temperatūros jutiklio skiriamoji geba yra 0,1 ℃, visas diapazonas yra 500 ℃, skiriamoji geba yra 0,1/500 = 0,02%.
2. Pakartojamumas:
Apibrėžimas: Jutiklio pakartojamumas reiškia matavimo rezultatų skirtumo laipsnį, kai matavimas kartojamas kelis kartus ta pačia kryptimi tomis pačiomis sąlygomis. Taip pat vadinama pasikartojimo klaida, atkūrimo klaida ir kt.
1 aiškinimas. Jutiklio pakartojamumas turi būti kelių matavimų, gautų tomis pačiomis sąlygomis, skirtumo laipsnis. Pasikeitus matavimo sąlygoms, matavimo rezultatų palyginamumas išnyks, o tai negali būti naudojama kaip pagrindas pakartotinumui įvertinti.
2 aiškinimas. Jutiklio pakartojamumas atspindi jutiklio matavimo rezultatų sklaidą ir atsitiktinumą. Tokios sklaidos ir atsitiktinumo priežastis yra ta, kad jutiklio viduje ir išorėje neišvengiamai egzistuoja įvairūs atsitiktiniai trikdžiai, todėl gaunami galutiniai jutiklio matavimo rezultatai. rodantis atsitiktinių kintamųjų charakteristikas.
3 aiškinimas: Standartinis atsitiktinio kintamojo nuokrypis gali būti naudojamas kaip atkuriama kiekybinė išraiška.
4 aiškinimas. Daugkartiniams matavimams galima gauti didesnį matavimo tikslumą, jei visų matavimų vidurkis laikomas galutiniu matavimo rezultatu. Kadangi standartinis vidurkio nuokrypis yra žymiai mažesnis nei standartinis kiekvienos matavimo nuokrypis.
3. Tiesiškumas:
Apibrėžimas: tiesiškumas (tiesiškumas) reiškia jutiklio įvesties ir išvesties kreivės nuokrypį nuo idealios tiesės.
1 aiškinimas: idealus jutiklio įvesties ir išvesties santykis turėtų būti tiesinis, o jo įvesties/išvesties kreivė turi būti tiesi (raudona linija žemiau esančiame paveikslėlyje).
Tačiau tikrasis jutiklis daugiau ar mažiau turi įvairių klaidų, todėl faktinė įvesties ir išvesties kreivė yra ne ideali tiesė, o kreivė (žalia kreivė žemiau esančiame paveikslėlyje).
Tiesiškumas yra skirtumo tarp faktinės jutiklio charakteristikos kreivės ir išjungtos linijos laipsnis, dar vadinamas netiesiškumu arba netiesine klaida.
2 aiškinimas: Kadangi skirtumas tarp faktinės jutiklio charakteristikos kreivės ir idealios linijos yra skirtingas, kai matuojama skirtingais dydžiais, didžiausios skirtumo vertės ir visos diapazono vertės santykis dažnai naudojamas visame diapazone. Akivaizdu , tiesiškumas taip pat yra santykinis dydis.
3 aiškinimas. Kadangi ideali jutiklio linija nėra žinoma bendrai matavimo situacijai, jos gauti neįmanoma. Dėl šios priežasties dažnai taikomas kompromisinis metodas, ty tiesiogiai naudojant jutiklio matavimo rezultatus, kad būtų galima apskaičiuoti tvirtinimo liniją kuris yra artimas idealiai tiesei. Konkretūs skaičiavimo metodai apima galutinės linijos metodą, geriausią tiesės metodą, mažiausio kvadrato metodą ir pan.
4. Stabilumas:
Apibrėžimas: Stabilumas yra jutiklio gebėjimas išlaikyti savo veikimą tam tikrą laiką.
1 aiškinimas. Stabilumas yra pagrindinis rodiklis, leidžiantis ištirti, ar jutiklis veikia stabiliai per tam tikrą laiko tarpą. Veiksniai, lemiantys jutiklio nestabilumą, daugiausia yra temperatūros nukrypimas ir vidinis įtempių išsiskyrimas. Todėl naudinga padidinti temperatūros kompensaciją ir senėjimo gydymas, siekiant pagerinti stabilumą.
2 aiškinimas. Stabilumą galima suskirstyti į trumpalaikį stabilumą ir ilgalaikį stabilumą pagal laikotarpio trukmę. Kai stebėjimo laikas yra per trumpas, stabilumas ir pakartojamumas yra artimi. Todėl stabilumo indeksas daugiausia nagrinėja ilgą laiką -ilgalaikis stabilumas. Konkretus laiko tarpas, atsižvelgiant į aplinkos naudojimą ir nustatymo reikalavimus.
3 aiškinimas: kiekybinei stabilumo indekso išraiškai gali būti naudojama tiek absoliuti, tiek santykinė paklaida. Pavyzdžiui, deformacijos tipo jėgos jutiklio stabilumas yra 0,02%/12 val.
5. Mėginių ėmimo dažnis:
Apibrėžimas: mėginio dažnis reiškia matavimo rezultatų, kuriuos jutiklis gali imti per laiko vienetą, skaičių.
1 aiškinimas. Mėginių ėmimo dažnis yra svarbiausias jutiklio dinaminių charakteristikų rodiklis, atspindintis greito jutiklio reagavimo galimybes. Mėginių ėmimo dažnis yra vienas iš techninių rodiklių, į kurį reikia atsižvelgti, jei greitai keičiasi matavimas. Pagal Shannon mėginių ėmimo įstatymą, jutiklio mėginių ėmimo dažnis neturėtų būti mažesnis nei 2 kartus didesnis už išmatuoto keitimo dažnį.
2 aiškinimas. Naudojant skirtingus dažnius, jutiklio tikslumas taip pat skiriasi. Apskritai, kuo didesnis mėginių ėmimo dažnis, tuo mažesnis matavimo tikslumas.
Didžiausias jutiklio tikslumas dažnai gaunamas esant mažiausiam mėginių ėmimo greičiui arba net esant statinėms sąlygoms. Todėl renkantis jutiklį reikia atsižvelgti į tikslumą ir greitį.
Penki jutiklių projektavimo patarimai
1. Pradėkite nuo magistralės įrankio
Pirmiausia inžinierius turėtų priartėti prie jutiklio prijungimo per magistralės įrankį, kad apribotų nežinomą. Autobuso įrankis prijungia asmeninį kompiuterį (kompiuterį), o po to prie jutiklio I2C, SPI ar kito protokolo, kuris leidžia jutiklis „kalbėti“. Kompiuterio programa, susieta su magistralės įrankiu, kuris yra žinomas ir veikiantis duomenų siuntimo ir gavimo šaltinis, kuris nėra nežinoma, nepatvirtinta įterpto mikrovaldiklio (MCU) tvarkyklė. Autobuso programos kontekste kūrėjas gali siųsti ir gauti pranešimus, kad suprastų, kaip skyrius veikia, prieš bandydamas veikti įterptu lygiu.
2. Įrašykite perdavimo sąsajos kodą „Python“
Kai kūrėjas bandė naudoti magistralės įrankio jutiklius, kitas žingsnis yra parašyti jutiklių taikymo kodą. Užuot peršokę tiesiai į mikrovaldiklio kodą, parašykite programos kodą „Python“. Daugelis magistralės paslaugų programėlių konfigūruoja papildinius ir pavyzdinį kodą rašydami scenarijus. -Lygio kodas palengvins neįtvirtintiems inžinieriams iškasti jutiklių scenarijus ir bandymus be įterpto programinės įrangos inžinieriaus rūpesčio.
3. Patikrinkite jutiklį naudodami „Micro Python“
Vienas iš pirmojo programos kodo rašymo „Python“ pranašumų yra tas, kad programų skambučius į „Bus-Utility“ programavimo sąsają (API) galima lengvai pakeisti, paskambinus „Micro Python“. „Micro Python“ veikia integruota realaus laiko programine įranga, kuri turi daug jutikliai, skirti inžinieriams suprasti jo vertę. „Micro Python“ veikia su „Cortex-M4“ procesoriumi, ir tai yra gera aplinka, iš kurios galima derinti programos kodą. Tai ne tik paprasta, bet ir nereikia čia rašyti I2C ar SPI tvarkyklių, nes jos jau įtrauktos į „Micro Python“ funkciją biblioteka.
4. Naudokite jutiklio tiekėjo kodą
Bet koks mėginio kodas, kurį galima „nuskaityti“ iš jutiklių gamintojo, inžinieriai turės nueiti ilgą kelią, kad suprastų, kaip veikia jutiklis. Deja, daugelis jutiklių pardavėjų nėra įterptosios programinės įrangos kūrimo ekspertai, todėl nesitikėkite, kad rasite gamybai paruoštas gražios architektūros ir elegancijos pavyzdys. Tiesiog naudokite pardavėjo kodą, sužinokite, kaip ši dalis veikia, ir restruktūrizavimo nusivylimas kils tol, kol jis bus švariai integruotas į įterptąją programinę įrangą. Tai gali prasidėti kaip „spagečiai“, bet panaudojant gamintojus „Jų jutiklių veikimo supratimas padės sumažinti daugybę sugadintų savaitgalių prieš gaminio pristatymą.
5. Naudokite jutiklių sintezės funkcijų biblioteką
Tikėtina, kad jutiklio perdavimo sąsaja nėra nauja ir nebuvo daroma anksčiau. Žinomos visų funkcijų bibliotekos, pvz., Daugelio mikroschemų gamintojų teikiama „Sensor Fusion“ funkcijų biblioteka, padeda kūrėjams greitai arba net geriau išmokti ir išvengti produkto architektūros pertvarkymo ar drastiško modifikavimo ciklą. Daugelį jutiklių galima integruoti į bendrus tipus ar kategorijas, o šie tipai ar kategorijos leis sklandžiai kurti tvarkykles, kurios, tinkamai tvarkomos, yra beveik universalios arba mažiau naudojamos daugkartiniam naudojimui. jutiklių sintezės funkcijas ir sužinoti jų stipriąsias ir silpnąsias puses.
Kai jutikliai yra integruoti į įterptąsias sistemas, yra daug būdų, kaip pagerinti projektavimo laiką ir patogumą naudoti. Kūrėjai niekada negali „suklysti“, sužinoję, kaip jutikliai veikia iš aukšto abstrakcijos lygio dizaino pradžioje ir prieš juos integruojant į žemesnio lygio sistemą.Daugelis šiandien prieinamų išteklių padės kūrėjams „nuvažiuoti į žemę“ ir nereikės pradėti nuo nulio.
Paskelbimo laikas: 2021 m. Rugpjūčio 16 d