Сенсордун беш дизайн көндүмдөрү жана техникалык көрсөткүчтөрү

Жер бетинде жана бизди курчап турган мейкиндиктерде сенсорлордун саны көбөйүп, дүйнөнү маалыматтар менен камсыз кылууда. Бул арзан сенсорлор Буюмдар интернетинин өнүгүшүнүн жана коомубуз туш болуп жаткан санариптик революциянын кыймылдаткыч күчү болуп саналат, бирок сенсорлордон маалыматтарга туташуу жана аларга жетүү дайыма эле оңой боло бербейт. Бул макалада сенсордун техникалык индекси, 5 дизайн көндүмдөрү жана OEM ишканалары тааныштырылат.

Биринчиден, техникалык индекс - бул продуктунун иштешин мүнөздөө үчүн объективдүү негиз. Техникалык көрсөткүчтөрдү түшүнүү, продуктуну туура тандоого жана колдонууга жардам берет. Сенсордун техникалык көрсөткүчтөрү статикалык жана динамикалык көрсөткүчтөргө бөлүнөт. Статикалык көрсөткүчтөр негизинен сенсордун статикалык өзгөрүлбөстүк шартындагы иштешин, анын ичинде чечилиш, кайталануучулук, сезгичтик, сызыктуулук, кайтаруу катасы, босого, жылмышуу, туруктуулук жана башкалар сыяктууларды изилдейт. Динамикалык индекс негизинен сенсордун тез өзгөрүү шартындагы иштешин, анын ичинде жыштыктык жооп жана кадамдык жоопту изилдейт.

Сенсордун көптөгөн техникалык көрсөткүчтөрүнөн улам, ар кандай маалыматтар жана адабияттар ар кандай бурчтардан сүрөттөлөт, ошондуктан ар кандай адамдар ар кандай түшүнүшөт, ал тургай түшүнбөстүктөр жана эки анжы ойлорду жаратышат. Ушул максатта сенсор үчүн төмөнкү бир нече негизги техникалык көрсөткүчтөр чечмеленет:

1, чечим жана чечим:

Аныктама: Чечилиши сенсор аныктай ала турган эң кичинекей өлчөнгөн өзгөрүүнү билдирет. Чечилиши чечилиштин толук масштабдагы мааниге болгон катышын билдирет.

1-чечмелөө: Чечилиши - сенсордун эң негизги көрсөткүчү. Ал сенсордун өлчөнгөн объектилерди айырмалоо жөндөмүн билдирет. Сенсордун башка техникалык мүнөздөмөлөрү минималдуу бирдик катары чечим жагынан сүрөттөлгөн.

Санариптик дисплейи бар сенсорлор жана аспаптар үчүн чечилиш көрсөтүлө турган цифралардын минималдуу санын аныктайт. Мисалы, электрондук санарип суппорттун чечилиши 0,01 мм, ал эми индикатордун катасы ±0,02 мм.

Чечмелөө 2: Чечилиши – бул бирдиктери бар абсолюттук сан. Мисалы, температура сенсорунун чечилиши 0,1℃, ылдамдануу сенсорунун чечилиши 0,1g ж.б.

3-чечмелөө: Чечилиши – бул чечимге байланыштуу жана абдан окшош түшүнүк, экөө тең сенсордун өлчөө менен болгон чечилишин билдирет.

Негизги айырмачылык - чечилиш сенсордун чечилишинин пайызы катары көрсөтүлөт. Ал салыштырмалуу жана өлчөмү жок. Мисалы, температура сенсорунун чечилиши 0,1℃, толук диапазону 500℃, чечилиши 0,1/500=0,02%.

2. Кайталануучулугу:

Аныктама: Сенсордун кайталануучулугу бир эле шартта бир багытта бир нече жолу кайталанганда өлчөө жыйынтыктарынын ортосундагы айырмачылыктын даражасын билдирет. Ошондой эле кайталоо катасы, кайра чыгаруу катасы ж.б. деп аталат.

1-чечмелөө: Сенсордун кайталануучулугу бир эле шарттарда алынган бир нече өлчөөлөрдүн ортосундагы айырмачылык даражасы болушу керек. Эгерде өлчөө шарттары өзгөрсө, өлчөө жыйынтыктарынын ортосундагы салыштыруу жоголот, бул кайталануучулукту баалоо үчүн негиз катары колдонулбайт.

2-чечмелөө: Сенсордун кайталануучулугу сенсордун өлчөө натыйжаларынын дисперсиясын жана кокустугун билдирет. Мындай дисперсиянын жана кокустуктун себеби, сенсордун ичинде жана сыртында ар кандай кокустук бузулуулар сөзсүз түрдө болот, натыйжада сенсордун акыркы өлчөө жыйынтыктары кокустук өзгөрмөлөрдүн мүнөздөмөлөрүн көрсөтөт.

3-чечмелөө: Кокустук өзгөрмөнүн стандарттык четтөөсү кайталануучу сандык туюнтма катары колдонулушу мүмкүн.

4-чечмелөө: Бир нече кайталанган өлчөөлөр үчүн, бардык өлчөөлөрдүн орточо мааниси акыркы өлчөө натыйжасы катары алынса, жогорку өлчөө тактыгын алууга болот. Анткени орточо маанинин стандарттык четтөөсү ар бир өлчөөнүн стандарттык четтөөсүнөн бир топ кичине.

3. Сызыктуулук:

Аныктама: Сызыктуулук (Сызыктуулук) сенсордун киргизүү жана чыгаруу ийри сызыгынын идеалдуу түз сызыктан четтөөсүн билдирет.

1-чечмелөө: Идеалдуу сенсордун киргизүү/чыгаруу байланышы сызыктуу болушу керек, ал эми анын киргизүү/чыгаруу ийри сызыгы түз сызык болушу керек (төмөндөгү сүрөттө кызыл сызык).

Бирок, сенсордун иш жүзүндөгү каталары аздыр-көптүр ар кандай, натыйжада киргизүү жана чыгаруу ийри сызыгы идеалдуу түз сызык эмес, ийри сызык болуп калат (төмөндөгү сүрөттөгү жашыл ийри сызык).

Сызыктуулук – бул сенсордун чыныгы мүнөздөмө ийри сызыгы менен оффлайн сызыгынын ортосундагы айырмачылык даражасы, ал ошондой эле сызыктуу эместик же сызыктуу эмес ката деп да аталат.

2-чечмелөө: Сенсордун чыныгы мүнөздөмө ийри сызыгы менен идеалдуу сызыктын ортосундагы айырма ар кандай өлчөө өлчөмдөрүндө ар башка болгондуктан, айырманын максималдуу маанисинин толук диапазондогу мааниге катышы көп учурда толук диапазондогу диапазондо колдонулат. Албетте, сызыктуулук дагы салыштырмалуу чоңдук.

3-чечмелөө: Сенсордун идеалдуу сызыгы жалпы өлчөө кырдаалы үчүн белгисиз болгондуктан, аны алуу мүмкүн эмес. Ушул себептен улам, көп учурда компромисстик ыкма колдонулат, башкача айтканда, идеалдуу сызыкка жакын болгон тууралоо сызыгын эсептөө үчүн сенсордун өлчөө жыйынтыктарын түздөн-түз колдонуу. Конкреттүү эсептөө ыкмаларына акыркы чекит сызыгы ыкмасы, эң жакшы сызык ыкмасы, эң кичине квадраттар ыкмасы жана башкалар кирет.

4. Туруктуулук:

Аныктама: Туруктуулук - бул сенсордун белгилүү бир убакыт аралыгында өзүнүн иштешин сактоо жөндөмү.

1-чечмелөө: Туруктуулук - бул сенсордун белгилүү бир убакыт аралыгында туруктуу иштей тургандыгын изилдөөнүн негизги көрсөткүчү. Сенсордун туруксуздугуна алып келүүчү факторлорго негизинен температуранын жылышы жана ички чыңалуунун бошотулушу кирет. Ошондуктан, туруктуулукту жакшыртуу үчүн температураны компенсациялоону жана картаюу менен дарылоону көбөйтүү пайдалуу.

Чечмелөө 2: Туруктуулукту убакыт аралыгынын узактыгына жараша кыска мөөнөттүү жана узак мөөнөттүү туруктуулукка бөлүүгө болот. Байкоо убактысы өтө кыска болгондо, туруктуулук жана кайталануучулук жакын болот. Ошондуктан, туруктуулук индекси негизинен узак мөөнөттүү туруктуулукту изилдейт. Айлана-чөйрөнү колдонуу жана талаптарга ылайык убакыттын белгилүү бир узактыгы аныкталат.

3-чечмелөө: Абсолюттук ката жана салыштырмалуу ката туруктуулук индексинин сандык туюнтмасы үчүн колдонулушу мүмкүн. Мисалы, деформация түрүндөгү күч сенсорунун туруктуулугу 0,02%/12 саат.

5. Үлгү алуу жыштыгы:

Аныктама: Үлгү алуу ылдамдыгы сенсор тарабынан убакыт бирдигинде үлгү алынышы мүмкүн болгон өлчөө натыйжаларынын санын билдирет.

1-чечмелөө: Үлгү алуу жыштыгы сенсордун динамикалык мүнөздөмөлөрүнүн эң маанилүү көрсөткүчү болуп саналат, ал сенсордун тез жооп берүү жөндөмүн чагылдырат. Үлгү алуу жыштыгы өлчөөнүн тез өзгөрүшүндө толук эске алынышы керек болгон техникалык көрсөткүчтөрдүн бири. Шеннондун үлгү алуу мыйзамына ылайык, сенсордун үлгү алуу жыштыгы өлчөнгөндүн өзгөрүү жыштыгынан 2 эседен кем болбошу керек.

2-чечмелөө: Ар кандай жыштыктарды колдонуу менен сенсордун тактыгы да ошого жараша өзгөрөт. Жалпысынан алганда, үлгү алуу жыштыгы канчалык жогору болсо, өлчөө тактыгы ошончолук төмөн болот.

Сенсордун эң жогорку тактыгы көбүнчө эң төмөнкү үлгү алуу ылдамдыгында же ал тургай статикалык шарттарда алынат. Ошондуктан, сенсорду тандоодо тактык жана ылдамдык эске алынышы керек.

Сенсорлор үчүн беш дизайн кеңеши

1. Автобус куралынан баштаңыз

Биринчи кадам катары, инженер белгисиздикти чектөө үчүн алгач сенсорду шина куралы аркылуу туташтыруу ыкмасын колдонушу керек. Шина куралы жеке компьютерди (ЖК), андан кийин сенсордун I2C, SPI же сенсорго "сүйлөшүүгө" мүмкүндүк берген башка протоколуна туташтырат. Белгисиз, аныктыгы текшерилбеген камтылган микроконтроллердин (MCU) драйвери эмес, маалыматтарды жөнөтүү жана кабыл алуу үчүн белгилүү жана иштеген булагын камсыз кылган шина куралы менен байланышкан ЖК тиркемеси. Шина утилитасы контекстинде, иштеп чыгуучу камтылган деңгээлде иштөөгө аракет кылуудан мурун бөлүмдүн кандай иштээрин түшүнүү үчүн билдирүүлөрдү жөнөтүп жана кабыл ала алат.

2. Python тилинде берүү интерфейсинин кодун жазыңыз

Иштеп чыгуучу шина куралынын сенсорлорун колдонуп көргөндөн кийин, кийинки кадам сенсорлор үчүн тиркеме кодун жазуу болуп саналат. Микроконтроллердин кодуна түз секирүүнүн ордуна, тиркеме кодун Python тилинде жазыңыз. Көптөгөн шина утилиталары плагиндерди конфигурациялап, жазуу скрипттерин жазууда коддун үлгүсүн түзүшөт, Python адатта ушуларды аткарат. NET netте жеткиликтүү болгон тилдердин бири. Pythonдо тиркемелерди жазуу тез жана оңой, ал камтылган чөйрөдө тестирлөө сыяктуу татаал эмес тиркемелерде сенсорлорду текшерүүнүн жолун камсыз кылат. Жогорку деңгээлдеги коддун болушу камтылган эмес инженерлерге камтылган программалык камсыздоо инженеринин камкордугусуз сенсор скрипттерин жана тесттерин казып алууну жеңилдетет.

3. Сенсорду Micro Python менен текшериңиз

Python тилинде биринчи тиркеме кодун жазуунун артыкчылыктарынын бири - Bus-utility тиркеме программалоо интерфейсине (API) тиркемелерди чакырууларды Micro Python чакыруу менен оңой алмаштырууга болот. Micro Python реалдуу убакыт режиминде камтылган программалык камсыздоодо иштейт, анын баалуулугун инженерлер түшүнө турган көптөгөн сенсорлору бар. Micro Python Cortex-M4 процессорунда иштейт жана бул тиркеме кодун мүчүлүштүктөрдү оңдоо үчүн жакшы чөйрө. Бул жөнөкөй гана эмес, бул жерде I2C же SPI драйверлерин жазуунун кажети жок, анткени алар Micro Pythonдун функция китепканасында камтылган.

4. Сенсор жеткирүүчүнүн кодун колдонуңуз

Сенсор өндүрүүчүсүнөн "сырып алууга" мүмкүн болгон ар кандай үлгү код, инженерлер сенсордун кантип иштээрин түшүнүү үчүн узак жол жүрүшү керек болот. Тилекке каршы, көптөгөн сенсор сатуучулар камтылган программалык камсыздоону иштеп чыгуу боюнча адис эмес, андыктан кооз архитектуранын жана көрктүүлүктүн өндүрүшкө даяр үлгүсүн табам деп күтпөңүз. Жөн гана сатуучунун кодун колдонуңуз, бул бөлүк кантип иштээрин билип алыңыз, ошондо рефакторингдин кыйынчылыктары камтылган программалык камсыздоого таза интеграцияланганга чейин пайда болот. Ал "спагетти" катары башталышы мүмкүн, бирок өндүрүүчүлөрдүн сенсорлорунун кантип иштээрин түшүнүүсүн пайдалануу продукт чыгарылганга чейин көптөгөн бузулган дем алыш күндөрүн азайтууга жардам берет.

5. Сенсордук бириктирүү функцияларынын китепканасын колдонуңуз

Балким, сенсордун берүү интерфейси жаңы эмес жана мурда жасалган эмес. Көптөгөн чип өндүрүүчүлөрү тарабынан берилген "Сенсордук бириктирүү функцияларынын китепканасы" сыяктуу бардык функциялардын белгилүү китепканалары иштеп чыгуучуларга тез же андан да жакшыраак үйрөнүүгө жардам берет жана продуктунун архитектурасын кайра иштеп чыгуу же кескин өзгөртүү циклинен качууга жардам берет. Көптөгөн сенсорлорду жалпы түрлөргө же категорияларга интеграциялоого болот жана бул түрлөр же категориялар туура иштетилсе, дээрлик универсалдуу же кайра колдонууга анча ылайыктуу эмес драйверлердин жылмакай иштелип чыгышына мүмкүндүк берет. Сенсордук бириктирүү функцияларынын бул китепканаларын таап, алардын күчтүү жана алсыз жактарын билип алыңыз.

Сенсорлор камтылган системаларга интеграцияланганда, долбоорлоо убактысын жана колдонуунун жеңилдигин жакшыртуунун көптөгөн жолдору бар. Иштеп чыгуучулар сенсорлордун кандайча иштээрин долбоорлоонун башында жана аларды төмөнкү деңгээлдеги системага интеграциялоодон мурун жогорку деңгээлдеги абстракциядан үйрөнүү менен эч качан "жаңылыша" алышпайт. Бүгүнкү күндө жеткиликтүү болгон көптөгөн ресурстар иштеп чыгуучуларга нөлдөн баштабастан "ишке киришүүгө" жардам берет.