Sentsorearen bost diseinu trebetasun eta adierazle tekniko

Sentsore kopurua ugaritzen ari da Lurraren gainazalean eta gure inguruko espazioetan, munduari datuak emanez. Sentsore merke hauek dira Gauzen Interneten garapenaren eta gure gizarteak jasaten ari den iraultza digitalaren atzean dagoen indar eragilea, baina sentsoreetatik datuak konektatzea eta atzitzea ez da beti zuzena edo erraza izaten. Lan honek sentsoreen indize teknikoa, 5 diseinu trebetasun eta OEM enpresak aurkeztuko ditu.

Lehenik eta behin, indize teknikoa produktu baten errendimendua ezaugarritzeko oinarri objektiboa da. Adierazle teknikoak ulertzeak produktuaren aukeraketa eta erabilera egokia laguntzen du. Sentsorearen adierazle teknikoak adierazle estatikoetan eta adierazle dinamikoetan banatzen dira. Adierazle estatikoek batez ere sentsorearen errendimendua aztertzen dute aldaezintasun estatikoaren baldintzapean, besteak beste, bereizmena, errepikagarritasuna, sentikortasuna, linealtasuna, itzulera-errorea, atalasea, mugimendu-aldaketa, egonkortasuna eta abar. Indize dinamikoak batez ere sentsorearen errendimendua aztertzen du aldaketa azkarren baldintzapean, besteak beste, maiztasun-erantzuna eta urrats-erantzuna.

Sentsorearen adierazle tekniko ugari direla eta, hainbat datu eta literatura ikuspuntu desberdinetatik deskribatzen dira, pertsona ezberdinek ulermen desberdinak izan ditzaten, eta baita gaizki-ulertuak eta anbiguotasunak ere. Horretarako, sentsorearen hainbat adierazle tekniko nagusi interpretatzen dira:

1, ebazpena eta ebazpena:

Definizioa: Bereizmena sentsore batek detekta dezakeen neurtutako aldaketa txikiena da. Bereizmena Bereizmenaren eta eskala osoko balioaren arteko erlazioa da.

1. interpretazioa: Bereizmena sentsore baten oinarrizko adierazle da. Neurtutako objektuak bereizteko sentsoreak duen gaitasuna adierazten du. Sentsorearen beste zehaztapen teknikoak gutxieneko unitate gisa bereizmenaren arabera deskribatzen dira.

Pantaila digitala duten sentsore eta tresnetarako, bereizmenak bistaratuko diren gutxieneko digitu kopurua zehazten du. Adibidez, kalibre digital elektronikoaren bereizmena 0,01 mm-koa da, eta adierazlearen errorea ±0,02 mm-koa.

2. interpretazioa: Bereizmena unitateak dituen zenbaki absolutua da. Adibidez, tenperatura-sentsore baten bereizmena 0,1 ℃ da, azelerazio-sentsore baten bereizmena 0,1 g, etab.

3. interpretazioa: Bereizmena bereizmenarekin erlazionatutako eta oso antzeko kontzeptua da, biak sentsore batek neurketa bati ematen dion bereizmena adierazten baitute.

Desberdintasun nagusia da bereizmena sentsorearen bereizmenaren ehuneko gisa adierazten dela. Erlatiboa da eta ez du dimentsiorik. Adibidez, tenperatura sentsorearen bereizmena 0,1 ℃ da, tarte osoa 500 ℃ da, bereizmena 0,1/500 = % 0,02 da.

2. Errepikagarritasuna:

Definizioa: Sentsorearen errepikagarritasunak neurketa-emaitzen arteko aldea adierazten du, neurketa hainbat aldiz norabide berean eta baldintza berdinetan errepikatzen denean. Errepikapen-errorea, erreprodukzio-errorea, etab. ere deitzen zaio.

1. interpretazioa: Sentsore baten errepikagarritasuna baldintza berdinetan lortutako hainbat neurketen arteko aldea izan behar da. Neurketa-baldintzak aldatzen badira, neurketa-emaitzen arteko alderagarritasuna desagertu egingo da, eta hori ezin da erabili errepikagarritasuna ebaluatzeko oinarri gisa.

2. interpretazioa: Sentsorearen errepikagarritasunak sentsorearen neurketa-emaitzen sakabanaketa eta ausazkotasuna adierazten du. Sakabanaketa eta ausazkotasun horren arrazoia da hainbat asaldura ausazko sortzen direla sentsorearen barruan eta kanpoan, eta horren ondorioz sentsorearen azken neurketa-emaitzek ausazko aldagaien ezaugarriak erakusten dituztela.

3. interpretazioa: Ausazko aldagaiaren desbideratze estandarra adierazpen kuantitatibo erreproduzigarri gisa erabil daiteke.

4. interpretazioa: Neurketa errepikatu anitzetarako, neurketa-zehaztasun handiagoa lor daiteke neurketa guztien batez bestekoa azken neurketa-emaitza gisa hartzen bada. Batez bestekoaren desbideratze estandarra neurri bakoitzaren desbideratze estandarra baino nabarmen txikiagoa baita.

3. Linealtasuna:

Definizioa: Linealtasunak (Linealtasuna) sentsorearen sarrera eta irteera kurbaren desbideratzea adierazten du lerro zuzen idealetik.

1. interpretazioa: Sentsorearen sarrera/irteera erlazio ideala lineala izan beharko litzateke, eta sarrera/irteera kurba lerro zuzen bat izan beharko litzateke (beheko irudiko lerro gorria).

Hala ere, benetako sentsoreak errore ugari ditu, eta ondorioz, sarrera eta irteera kurba ez da lerro zuzen ideala, kurba bat baizik (beheko irudiko kurba berdea).

Linealtasuna sentsorearen benetako kurba karakteristikoaren eta lineaz kanpoko lerroaren arteko aldea da, linealtasun eza edo errore ez-lineala bezala ere ezagutzen dena.

2. interpretazioa: Sentsorearen benetako kurba karakteristikoaren eta lerro idealaren arteko aldea neurketa-tamaina desberdinetan desberdina denez, diferentziaren balio maximoaren eta tarte osoko balioaren arteko erlazioa erabili ohi da tarte osoko tartean. Jakina, linealtasuna ere kantitate erlatiboa da.

3. interpretazioa: Sentsorearen lerro ideala ezezaguna denez neurketa-egoera orokorrerako, ezin da lortu. Horregatik, askotan konpromiso-metodo bat hartzen da, hau da, sentsorearen neurketa-emaitzak zuzenean erabiliz lerro idealaren antzeko egokitzapen-lerroa kalkulatzeko. Kalkulu-metodo espezifikoen artean daude amaierako puntuko lerroaren metodoa, lerro onenaren metodoa, karratu txikienen metodoa eta abar.

4. Egonkortasuna:

Definizioa: Egonkortasuna sentsore batek denbora-tarte batean bere errendimendua mantentzeko duen gaitasuna da.

1. interpretazioa: Egonkortasuna da sentsoreak denbora-tarte jakin batean egonkor funtzionatzen duen ikertzeko adierazle nagusia. Sentsorearen ezegonkortasuna eragiten duten faktoreen artean, batez ere tenperaturaren desbideratzea eta barne-tentsioaren askapena daude. Beraz, lagungarria da tenperaturaren konpentsazioa eta zahartze-tratamendua handitzea egonkortasuna hobetzeko.

2. interpretazioa: Egonkortasuna epe laburreko egonkortasunean eta epe luzeko egonkortasunean bana daiteke, denbora-tartearen iraupenaren arabera. Behaketa-denbora laburregia denean, egonkortasuna eta errepikagarritasuna hurbil daude. Beraz, egonkortasun-indizeak batez ere epe luzeko egonkortasuna aztertzen du. Denbora-tarte espezifikoa, ingurunearen erabileraren eta zehazteko eskakizunen arabera.

3. interpretazioa: Egonkortasun-indizearen adierazpen kuantitatiborako errore absolutua eta errore erlatiboa erabil daitezke. Adibidez, tentsio-motako indar-sentsore batek % 0,02/12 orduko egonkortasuna du.

5. Laginketa-maiztasuna:

Definizioa: Laginketa-tasak sentsoreak denbora-unitateko lagin ditzakeen neurketa-emaitzen kopurua adierazten du.

1. interpretazioa: Laginketa-maiztasuna sentsorearen ezaugarri dinamikoen adierazle garrantzitsuena da, sentsorearen erantzun azkarraren gaitasuna islatzen baitu. Laginketa-maiztasuna neurketa-aldaketa azkar baten kasuan kontuan hartu beharreko adierazle teknikoetako bat da. Shannonen laginketa-legearen arabera, sentsorearen laginketa-maiztasuna ez da neurketaren aldaketa-maiztasunaren 2 aldiz txikiagoa izan behar.

2. interpretazioa: Maiztasun desberdinak erabiltzean, sentsorearen zehaztasuna ere aldatu egiten da horren arabera. Oro har, zenbat eta laginketa-maiztasun handiagoa izan, orduan eta txikiagoa da neurketaren zehaztasuna.

Sentsorearen zehaztasun handiena laginketa-abiadura txikienean edo baldintza estatikoetan ere lortzen da askotan. Beraz, zehaztasuna eta abiadura kontuan hartu behar dira sentsoreak aukeratzerakoan.

Bost diseinu aholku sentsoreetarako

1. Hasi autobus tresnarekin

Lehen urrats gisa, ingeniariak sentsorea lehenik bus tresna baten bidez konektatzeko ikuspegia hartu beharko luke, ezezaguna mugatzeko. Bus tresna batek ordenagailu pertsonal bat (PC) konektatzen du eta gero sentsorearen I2C, SPI edo sentsoreari "hitz egiteko" aukera ematen dion beste protokolo batera. Bus tresna batekin lotutako PC aplikazio bat da, datuak bidaltzeko eta jasotzeko iturri ezagun eta funtzionala eskaintzen duena, ezezaguna eta autentifikatu gabeko txertatutako mikrokontrolagailu (MCU) kontrolatzaile bat ez dena. Bus utilitatearen testuinguruan, garatzaileak mezuak bidali eta jaso ditzake atalak nola funtzionatzen duen ulertzeko, txertatutako mailan jarduten saiatu aurretik.

2. Idatzi transmisio interfazearen kodea Python-en

Garatzaileak bus tresnaren sentsoreak erabiltzen saiatu ondoren, hurrengo urratsa sentsoreentzako aplikazio kodea idaztea da. Mikrokontrolagailu kodera zuzenean salto egin beharrean, idatzi aplikazio kodea Pythonen. Bus utilitate askok pluginak eta lagin kodea konfiguratzen dituzte script-ak idazterakoan, eta Pythonek normalean jarraitzen die. NET .net-en eskuragarri dagoen hizkuntzetako bat da. Aplikazioak Pythonen idaztea azkarra eta erraza da, eta sentsoreak probatzeko modu bat eskaintzen du ingurune txertatu batean probatzea bezain konplexuak ez diren aplikazioetan. Goi-mailako kodea izateak errazagoa egingo die txertatutako ingeniari ez-txertatuei sentsore script-ak eta probak meatzea software txertatu ingeniari baten zaintzarik gabe.

3. Probatu sentsorea Micro Python-ekin

Pythonen lehen aplikazio-kodea idaztearen abantailetako bat da Bus-utility aplikazioaren programazio-interfazearen (API) aplikazio-deiak erraz trukatu daitezkeela Micro Python deituz. Micro Python denbora errealeko software txertatuan exekutatzen da, eta horrek sentsore asko ditu ingeniariek bere balioa ulertzeko. Micro Python Cortex-M4 prozesadore batean exekutatzen da, eta ingurune ona da aplikazio-kodea arazteko. Ez da soilik erraza, ez dago hemen I2C edo SPI kontrolatzaileak idatzi beharrik, Micro Pythonen funtzio-liburutegian dagoeneko estaltzen baitira.

4. Erabili sentsore hornitzailearen kodea

Sentsore-fabrikatzaile batetik "ebaki" daitekeen edozein kode-lagin, ingeniariek bide luzea egin beharko dute sentsoreak nola funtzionatzen duen ulertzeko. Zoritxarrez, sentsore-saltzaile asko ez dira software txertatuaren diseinuan adituak, beraz, ez espero arkitektura eder eta dotorearen ekoizpenerako prest dagoen adibiderik aurkitzea. Erabili saltzailearen kodea, ikasi zati honek nola funtzionatzen duen, eta berregituratzearen frustrazioa sortuko da software txertatuan garbi integratu arte. "Espageti" gisa has daiteke, baina fabrikatzaileek beren sentsoreek nola funtzionatzen duten ulertzea aprobetxatzeak produktua merkaturatu aurretik asteburu hondatu asko murrizten lagunduko du.

5. Sentsoreen fusio funtzioen liburutegi bat erabili

Litekeena da sentsorearen transmisio-interfazea ez izatea berria eta lehenago ez egitea. Funtzio guztien liburutegi ezagunek, hala nola txip-fabrikatzaile askok eskaintzen duten "Sensor Fusion function Library", garatzaileei azkar edo are hobeto ikasten laguntzen diete, eta produktuaren arkitektura berriro garatu edo drastikoki aldatzeko zikloa saihesten dute. Sentsore asko mota edo kategoria orokorretan integra daitezke, eta mota edo kategoria hauek gidarien garapen leuna ahalbidetuko dute, behar bezala kudeatzen badira, ia unibertsalak edo gutxiago berrerabilgarriak direnak. Aurkitu sentsore-fusio funtzioen liburutegi hauek eta ikasi haien indarguneak eta ahulguneak.

Sentsoreak sistema txertatuetan integratzen direnean, diseinu-denbora eta erabiltzeko erraztasuna hobetzeko modu asko daude. Garatzaileek ezin dute inoiz "gaizki egin" sentsoreek nola funtzionatzen duten ikasiz abstrakzio-maila altu batetik diseinuaren hasieran eta maila baxuagoko sistema batean integratu aurretik. Gaur egun eskuragarri dauden baliabide askok garatzaileei "berarekin hasten" lagunduko diete, hutsetik hasi beharrik gabe.