Sensorun beş dizayn bacarığı və texniki göstəriciləri

Sensorların sayı Yer səthində və ətrafımızdakı məkanlarda artmaqdadır və dünyanı məlumatla təmin edir. Bu əlverişli sensorlar Əşyaların İnternetinin inkişafının və cəmiyyətimizin üzləşdiyi rəqəmsal inqilabın hərəkətverici qüvvəsidir, lakin sensorlardan məlumatlara qoşulmaq və onlara daxil olmaq həmişə asan və ya düz getmir. Bu məqalədə sensorun texniki indeksi, 5 dizayn bacarığı və OEM müəssisələri təqdim olunacaq.

Əvvəla, texniki indeks məhsulun performansını xarakterizə etmək üçün obyektiv əsasdır. Texniki göstəriciləri anlamaq, məhsulun düzgün seçilməsinə və istifadəsinə kömək etmək. Sensorun texniki göstəriciləri statik və dinamik göstəricilərə bölünür. Statik göstəricilər əsasən sensorun performansını statik dəyişməzlik şəraitində, o cümlədən qətnamə, təkrarlanma, həssaslıq, xəttilik, qaytarılma xətası, eşik, sürünmə, sabitlik və s. yoxlayır. Dinamik indeks əsasən sensorun sürətli dəyişiklik şəraitində, o cümlədən tezlik reaksiyası və pilləli reaksiya şəraitində performansını yoxlayır.

Sensorun çoxsaylı texniki göstəricilərinə görə, müxtəlif məlumatlar və ədəbiyyat müxtəlif bucaqlardan təsvir olunur, beləliklə, fərqli insanların fərqli anlayışları, hətta anlaşılmazlıq və qeyri-müəyyənlikləri olur. Bu məqsədlə sensor üçün aşağıdakı bir neçə əsas texniki göstərici şərh olunur:

1, qətnamə və qətnamə:

Tərif: Çözünürlük, sensorun aşkarlaya biləcəyi ən kiçik ölçülmüş dəyişikliyə aiddir. Çözünürlük, Çözünürlüyün tam miqyaslı dəyərə nisbətinə aiddir.

Şərh 1: Çözünürlük sensorun ən əsas göstəricisidir. Sensorun ölçülən obyektləri ayırd etmək qabiliyyətini təmsil edir. Sensorun digər texniki xüsusiyyətləri minimum vahid kimi çözünürlük baxımından təsvir edilmişdir.

Rəqəmsal displeyli sensorlar və cihazlar üçün qətnamə göstəriləcək minimum rəqəm sayını müəyyən edir. Məsələn, elektron rəqəmsal kaliperin qətnaməsi 0,01 mm, göstərici xətası isə ±0,02 mm-dir.

Şərh 2: Çözünürlük vahidləri olan mütləq bir ədəddir. Məsələn, temperatur sensorunun çözünürlüyü 0,1℃, sürətləndirmə sensorunun çözünürlüyü 0,1g və s.-dir.

Şərh 3: Çözünürlük, ölçü ilə sensorun çözünürlüyünü təmsil edən, çözünürlüklə əlaqəli və çox oxşar bir anlayışdır.

Əsas fərq ondadır ki, qətnamə sensorun qətnaməsinin faizi kimi ifadə olunur. Nisbidir və ölçüsü yoxdur. Məsələn, temperatur sensorunun qətnaməsi 0,1℃, tam diapazon 500℃, qətnamə isə 0,1/500=0,02% -dir.

2. Təkrarlanma:

Tərif: Sensorun təkrarlanabilirliyi, ölçmə eyni şəraitdə eyni istiqamətdə bir neçə dəfə təkrarlandıqda ölçmə nəticələri arasındakı fərq dərəcəsini ifadə edir. Təkrarlama xətası, çoxalma xətası və s. də adlanır.

Şərh 1: Sensorun təkrarlana bilmə qabiliyyəti eyni şərtlər altında əldə edilən çoxsaylı ölçmələr arasındakı fərq dərəcəsi olmalıdır. Ölçmə şərtləri dəyişərsə, ölçmə nəticələri arasındakı müqayisə yox olacaq və bu, təkrarlana bilmə qabiliyyətinin qiymətləndirilməsi üçün əsas kimi istifadə edilə bilməz.

Şərh 2: Sensorun təkrarlanabilirliyi sensorun ölçmə nəticələrinin dispersiyasını və təsadüfiliyini təmsil edir. Bu cür dispersiya və təsadüfiliyin səbəbi, sensorun içərisində və xaricində qaçılmaz olaraq müxtəlif təsadüfi pozuntuların mövcud olması və nəticədə sensorun son ölçmə nəticələrinin təsadüfi dəyişənlərin xüsusiyyətlərini göstərməsidir.

Şərh 3: Təsadüfi dəyişənin standart sapması təkrarlana bilən kəmiyyət ifadəsi kimi istifadə edilə bilər.

Şərh 4: Çoxsaylı təkrarlanan ölçmələr üçün, bütün ölçmələrin ortalaması son ölçmə nəticəsi kimi götürülərsə, daha yüksək ölçmə dəqiqliyi əldə edilə bilər. Çünki orta qiymətin standart sapması hər bir ölçünün standart sapmasından xeyli kiçikdir.

3. Xəttilik:

Tərif: Xəttilik (Xəttilik) sensor giriş və çıxış əyrisinin ideal düz xəttdən sapmasını ifadə edir.

Şərh 1: İdeal sensor giriş/çıxış əlaqəsi xətti, giriş/çıxış əyrisi isə düz xətt olmalıdır (aşağıdakı şəkildə qırmızı xətt).

Lakin, faktiki sensorda az-çox müxtəlif xətalar olur və nəticədə faktiki giriş və çıxış əyrisi ideal düz xətt deyil, əyri olur (aşağıdakı şəkildəki yaşıl əyri).

Xəttilik, sensorun faktiki xarakterik əyrisi ilə oflayn xətt arasındakı fərq dərəcəsidir və qeyri-xəttilik və ya qeyri-xətti xəta kimi də tanınır.

Şərh 2: Sensorun faktiki xarakteristik əyrisi ilə ideal xətt arasındakı fərq müxtəlif ölçmə ölçülərində fərqli olduğundan, fərqin maksimum dəyərinin tam diapazon dəyərinə nisbəti tez-tez tam diapazon diapazonunda istifadə olunur. Aydındır ki, xəttilik də nisbi kəmiyyətdir.

Şərh 3: Sensorun ideal xətti ümumi ölçmə vəziyyəti üçün məlum olmadığı üçün əldə edilə bilməz. Bu səbəbdən, tez-tez kompromis metodu tətbiq olunur, yəni sensorun ölçmə nəticələrindən birbaşa istifadə edərək ideal xəttə yaxın olan uyğunluq xəttini hesablamaq. Xüsusi hesablama metodlarına son nöqtə xətti metodu, ən yaxşı xətt metodu, ən kiçik kvadratlar metodu və s. daxildir.

4. Sabitlik:

Tərif: Sabitlik, sensorun müəyyən bir müddət ərzində işini qorumaq qabiliyyətidir.

Şərh 1: Sabitlik, sensorun müəyyən bir zaman aralığında sabit işləyib-işləmədiyini araşdırmaq üçün əsas göstəricidir. Sensorun qeyri-sabitliyinə səbəb olan amillərə əsasən temperatur sürüşməsi və daxili gərginliyin azalması daxildir. Buna görə də, sabitliyi artırmaq üçün temperatur kompensasiyasını və yaşlanma müalicəsini artırmaq faydalıdır.

Şərh 2: Sabitlik, zaman dövrünün uzunluğuna görə qısamüddətli və uzunmüddətli sabitliyə bölünə bilər. Müşahidə müddəti çox qısa olduqda, sabitlik və təkrarlanma yaxındır. Buna görə də, sabitlik indeksi əsasən uzunmüddətli sabitliyi araşdırır. Müəyyən müddətin konkret uzunluğu, ətraf mühitin istifadəsinə və tələblərinə görə müəyyən edilir.

Şərh 3: Sabitlik indeksinin kəmiyyət ifadəsi üçün həm mütləq xəta, həm də nisbi xəta istifadə edilə bilər. Məsələn, gərginlik tipli qüvvə sensorunun stabilliyi 0,02%/12 saatdır.

5. Nümunə götürmə tezliyi:

Tərif: Nümunə Tezliyi, sensor tərəfindən vahid vaxt ərzində nümunə götürülə bilən ölçmə nəticələrinin sayına aiddir.

Şərh 1: Nümunə götürmə tezliyi sensorun dinamik xüsusiyyətlərinin ən vacib göstəricisidir və sensorun sürətli cavab vermə qabiliyyətini əks etdirir. Nümunə götürmə tezliyi ölçmənin sürətli dəyişməsi halında tam nəzərə alınmalı olan texniki göstəricilərdən biridir. Şennonun nümunə götürmə qanununa görə, sensorun nümunə götürmə tezliyi ölçülən dəyişmə tezliyinin 2 qatından az olmamalıdır.

Şərh 2: Müxtəlif tezliklərin istifadəsi ilə sensorun dəqiqliyi də müvafiq olaraq dəyişir. Ümumiyyətlə, nümunə götürmə tezliyi nə qədər yüksəkdirsə, ölçmə dəqiqliyi də bir o qədər aşağı olur.

Sensorun ən yüksək dəqiqliyi çox vaxt ən aşağı nümunə götürmə sürətində və ya hətta statik şəraitdə əldə edilir. Buna görə də, sensor seçimində dəqiqlik və sürət nəzərə alınmalıdır.

Sensorlar üçün beş dizayn məsləhəti

1. Avtobus aləti ilə başlayın

İlk addım olaraq, mühəndis naməlumluğu məhdudlaşdırmaq üçün əvvəlcə sensoru şin aləti vasitəsilə birləşdirmək yanaşmasını tətbiq etməlidir. Şin aləti fərdi kompüteri (PC), sonra isə sensorun I2C, SPI və ya sensorun "danışmasına" imkan verən digər protokoluna qoşur. Naməlum, təsdiqlənməmiş daxili mikrokontroller (MCU) sürücüsü olmayan məlumatların göndərilməsi və qəbul edilməsi üçün məlum və işləyən mənbə təmin edən şin aləti ilə əlaqəli PC tətbiqi. Bus yardım proqramı kontekstində, geliştirici, daxili səviyyədə işləməyə cəhd etməzdən əvvəl bölmənin necə işlədiyini anlamaq üçün mesajlar göndərə və qəbul edə bilər.

2. Transmissiya interfeysi kodunu Python-da yazın

Geliştirici avtobus alətinin sensorlarından istifadə etməyə çalışdıqdan sonra növbəti addım sensorlar üçün tətbiq kodunu yazmaqdır. Mikrokontroller koduna birbaşa keçmək əvəzinə, tətbiq kodunu Python dilində yazın. Bir çox avtobus yardımçı proqramı skriptlər yazarkən plaginləri və nümunə kodunu konfiqurasiya edir ki, Python da adətən buna əməl edir. NET, net-də mövcud olan dillərdən biridir. Python-da tətbiqlər yazmaq sürətli və asandır və sensorları inteqrasiya olunmuş mühitdə sınaqdan keçirmək qədər mürəkkəb olmayan tətbiqlərdə sınaqdan keçirmək üçün bir yol təqdim edir. Yüksək səviyyəli koda sahib olmaq, inteqrasiya olunmamış mühəndislərin inteqrasiya olunmuş proqram təminatı mühəndisinin qayğısına qalmadan sensor skriptlərini və testlərini çıxarmasını asanlaşdıracaq.

3. Sensoru Micro Python ilə sınaqdan keçirin

Pythonda ilk tətbiq kodunu yazmağın üstünlüklərindən biri də Bus-utility tətbiqi proqramlaşdırma interfeysinə (API) tətbiq çağırışlarının Micro Python çağırmaqla asanlıqla dəyişdirilməsidir. Micro Python, mühəndislərin dəyərini başa düşməsi üçün bir çox sensora malik real vaxt rejimində quraşdırılmış proqram təminatında işləyir. Micro Python Cortex-M4 prosessorunda işləyir və tətbiq kodunu ayıklamaq üçün yaxşı bir mühitdir. Bu, yalnız sadə deyil, həm də burada I2C və ya SPI drayverlərini yazmağa ehtiyac yoxdur, çünki onlar artıq Micro Python-un funksiya kitabxanasında əhatə olunub.

4. Sensor təchizatçısının kodundan istifadə edin

Sensor istehsalçısından "qırıla" bilən hər hansı bir nümunə kodundan asılı olmayaraq, mühəndislər sensorun necə işlədiyini anlamaq üçün uzun bir yol qət etməli olacaqlar. Təəssüf ki, bir çox sensor satıcısı daxili proqram təminatı dizaynında mütəxəssis deyil, buna görə də gözəl memarlıq və zərifliyin istehsala hazır bir nümunəsini tapmağı gözləməyin. Sadəcə satıcı kodundan istifadə edin, bu hissənin necə işlədiyini öyrənin və yenidən işləməyin məyusluğu, daxili proqram təminatına təmiz şəkildə inteqrasiya olunana qədər yaranacaq. Bu, "spagetti" kimi başlaya bilər, lakin istehsalçıların sensorlarının necə işlədiyini başa düşmələri məhsulun satışa çıxarılmasından əvvəl bir çox xarab həftəsonlarını azaltmağa kömək edəcək.

5. Sensor birləşmə funksiyaları kitabxanasından istifadə edin

Çox güman ki, sensorun ötürmə interfeysi yeni deyil və əvvəllər belə edilməyib. Bir çox çip istehsalçısı tərəfindən təmin edilən "Sensor Füzyon funksiyası Kitabxanası" kimi bütün funksiyaların tanınmış kitabxanaları, tərtibatçılara tez və ya daha yaxşı öyrənməyə və məhsul arxitekturasını yenidən inkişaf etdirmək və ya kəskin şəkildə dəyişdirmək dövründən qaçmağa kömək edir. Bir çox sensor ümumi növlərə və ya kateqoriyalara inteqrasiya edilə bilər və bu növlər və ya kateqoriyalar, düzgün idarə olunarsa, demək olar ki, universal və ya daha az təkrar istifadə edilə bilən drayverlərin rahat inkişafına imkan verəcəkdir. Sensor füzyon funksiyalarının bu kitabxanalarını tapın və onların güclü və zəif tərəflərini öyrənin.

Sensorlar inteqrasiya olunmuş sistemlərə inteqrasiya edildikdə, dizayn müddətini və istifadənin asanlığını artırmağın bir çox yolu var. Tərtibatçılar, sensorların dizaynın əvvəlində və onları daha aşağı səviyyəli sistemə inteqrasiya etməzdən əvvəl yüksək səviyyəli abstraksiyadan necə işlədiyini öyrənməklə heç vaxt "səhv edə" bilməzlər. Bu gün mövcud olan resursların çoxu, tərtibatçılara sıfırdan başlamadan "işin başlanğıcına" kömək edəcək.