Pum sgil dylunio a dangosyddion technegol y synhwyrydd

Mae nifer y synwyryddion yn cynyddu ar draws wyneb y ddaear ac yn y Gofodau o'n cwmpas, gan ddarparu data i'r byd. Y synwyryddion fforddiadwy hyn yw'r grym y tu ôl i ddatblygiad Rhyngrwyd Pethau a'r chwyldro digidol y mae ein cymdeithas yn ei wynebu, ond nid yw cysylltu a chael mynediad at ddata o synwyryddion bob amser yn mynd yn syth nac yn hawdd. Bydd y papur hwn yn cyflwyno'r mynegai technegol synwyryddion, 5 sgil dylunio a mentrau OEM.

Yn gyntaf oll, y mynegai technegol yw'r sail wrthrychol i nodweddu perfformiad cynnyrch. Deall y dangosyddion technegol, helpu i ddewis a defnyddio'r cynnyrch yn gywir. Mae dangosyddion technegol y synhwyrydd wedi'u rhannu'n ddangosyddion statig a dangosyddion deinamig. Mae'r dangosyddion statig yn archwilio perfformiad y synhwyrydd yn bennaf o dan yr amod o anwadalrwydd statig, gan gynnwys datrysiad, ailadroddadwyedd, sensitifrwydd, llinoledd, gwall dychwelyd, trothwy, cropian, sefydlogrwydd ac yn y blaen. Mae mynegai deinamig yn archwilio perfformiad y synhwyrydd yn bennaf o dan yr amod o newid cyflym, gan gynnwys ymateb amledd ac ymateb cam.

Oherwydd y nifer o ddangosyddion technegol ar gyfer y synhwyrydd, disgrifir amrywiol ddata a llenyddiaeth o wahanol onglau, fel bod gan wahanol bobl wahanol ddealltwriaethau, a hyd yn oed gamddealltwriaeth ac amwysedd. I'r perwyl hwn, dehonglir y nifer o brif ddangosyddion technegol canlynol ar gyfer y synhwyrydd:

1, datrysiad a datrysiad:

Diffiniad: Mae datrysiad yn cyfeirio at y newid mesuredig lleiaf y gall synhwyrydd ei ganfod. Mae datrysiad yn cyfeirio at y gymhareb o ddatrysiad i werth graddfa lawn.

Dehongliad 1: Datrysiad yw'r dangosydd mwyaf sylfaenol o synhwyrydd. Mae'n cynrychioli gallu'r synhwyrydd i wahaniaethu rhwng y gwrthrychau a fesurir. Disgrifir manylebau technegol eraill y synhwyrydd o ran datrysiad fel yr uned leiaf.

Ar gyfer synwyryddion ac offerynnau gydag arddangosfa ddigidol, mae datrysiad yn pennu'r nifer lleiaf o ddigidau i'w harddangos. Er enghraifft, datrysiad caliper digidol electronig yw 0.01mm, a gwall y dangosydd yw ±0.02mm.

Dehongliad 2: Mae datrysiad yn rhif absoliwt gydag unedau. Er enghraifft, mae datrysiad synhwyrydd tymheredd yn 0.1℃, mae datrysiad synhwyrydd cyflymiad yn 0.1g, ac ati.

Dehongliad 3: Mae datrysiad yn gysyniad cysylltiedig a thebyg iawn i ddatrysiad, gyda'r ddau yn cynrychioli datrysiad synhwyrydd i fesuriad.

Y prif wahaniaeth yw bod y datrysiad yn cael ei fynegi fel canran o ddatrysiad y synhwyrydd. Mae'n gymharol ac nid oes ganddo ddimensiwn. Er enghraifft, mae datrysiad y synhwyrydd tymheredd yn 0.1℃, yr ystod lawn yw 500℃, y datrysiad yw 0.1/500=0.02%.

2. Ailadroddadwyedd:

Diffiniad: Mae ailadroddadwyedd y synhwyrydd yn cyfeirio at faint o wahaniaeth sydd rhwng canlyniadau'r mesuriad pan gaiff y mesuriad ei ailadrodd sawl gwaith yn yr un cyfeiriad o dan yr un amod. Gelwir hyn hefyd yn wall ailadrodd, yn wall atgynhyrchu, ac ati.

Dehongliad 1: Rhaid i ailadroddadwyedd synhwyrydd fod yn radd y gwahaniaeth rhwng mesuriadau lluosog a geir o dan yr un amodau. Os bydd yr amodau mesur yn newid, bydd y cymhariaeth rhwng y canlyniadau mesur yn diflannu, ac ni ellir ei ddefnyddio fel sail ar gyfer asesu ailadroddadwyedd.

Dehongliad 2: Mae ailadroddadwyedd y synhwyrydd yn cynrychioli gwasgariad ac ar hap canlyniadau mesur y synhwyrydd. Y rheswm dros wasgariad ac ar hap o'r fath yw bod amryw o aflonyddwch ar hap yn anochel yn bodoli y tu mewn a'r tu allan i'r synhwyrydd, gan arwain at ganlyniadau mesur terfynol y synhwyrydd yn dangos nodweddion newidynnau ar hap.

Dehongliad 3: Gellir defnyddio gwyriad safonol y newidyn ar hap fel mynegiant meintiol atgynhyrchadwy.

Dehongliad 4: Ar gyfer mesuriadau ailadroddus lluosog, gellir cael cywirdeb mesur uwch os cymerir cyfartaledd yr holl fesuriadau fel y canlyniad mesur terfynol. Oherwydd bod gwyriad safonol y cymedr yn sylweddol llai na gwyriad safonol pob mesuriad.

3. Llinoldeb:

Diffiniad: Mae llinoledd (Llinearity) yn cyfeirio at wyriad cromlin mewnbwn ac allbwn y synhwyrydd o'r llinell syth ddelfrydol.

Dehongliad 1: Dylai'r berthynas mewnbwn/allbwn synhwyrydd delfrydol fod yn llinol, a dylai ei gromlin mewnbwn/allbwn fod yn llinell syth (llinell goch yn y ffigur isod).

Fodd bynnag, mae gan y synhwyrydd gwirioneddol amrywiaeth o wallau fwy neu lai, gan arwain at nad yw'r gromlin mewnbwn ac allbwn wirioneddol yn llinell syth ddelfrydol, ond yn gromlin (y gromlin werdd yn y ffigur isod).

Llinoldeb yw graddfa'r gwahaniaeth rhwng cromlin nodweddiadol wirioneddol y synhwyrydd a'r llinell all-lein, a elwir hefyd yn anlinoldeb neu wall anlinellol.

Dehongliad 2: Gan fod y gwahaniaeth rhwng cromlin nodweddiadol wirioneddol y synhwyrydd a'r llinell ddelfrydol yn wahanol ar wahanol feintiau mesur, defnyddir cymhareb gwerth uchaf y gwahaniaeth i'r gwerth ystod lawn yn aml yn yr ystod lawn. Yn amlwg, mae llinoledd hefyd yn faint cymharol.

Dehongliad 3: Gan nad yw llinell ddelfrydol y synhwyrydd yn hysbys ar gyfer y sefyllfa fesur gyffredinol, ni ellir ei chael. Am y rheswm hwn, mabwysiadir dull cyfaddawdu yn aml, hynny yw, defnyddio canlyniadau mesur y synhwyrydd yn uniongyrchol i gyfrifo'r llinell ffitio sy'n agos at y llinell ddelfrydol. Mae'r dulliau cyfrifo penodol yn cynnwys dull llinell pwynt terfynol, dull y llinell orau, dull lleiafswm sgwâr ac yn y blaen.

4. Sefydlogrwydd:

Diffiniad: Sefydlogrwydd yw gallu synhwyrydd i gynnal ei berfformiad dros gyfnod o amser.

Dehongliad 1: Sefydlogrwydd yw'r prif fynegai i ymchwilio i weld a yw'r synhwyrydd yn gweithio'n sefydlog mewn ystod amser benodol. Mae'r ffactorau sy'n arwain at ansefydlogrwydd y synhwyrydd yn bennaf yn cynnwys drifft tymheredd a rhyddhau straen mewnol. Felly, mae'n ddefnyddiol cynyddu'r iawndal tymheredd a'r driniaeth heneiddio i wella'r sefydlogrwydd.

Dehongliad 2: Gellir rhannu sefydlogrwydd yn sefydlogrwydd tymor byr a sefydlogrwydd tymor hir yn ôl hyd y cyfnod amser. Pan fo'r amser arsylwi yn rhy fyr, mae'r sefydlogrwydd a'r ailadroddadwyedd yn agos. Felly, mae'r mynegai sefydlogrwydd yn archwilio'r sefydlogrwydd tymor hir yn bennaf. Y cyfnod penodol o amser, yn ôl defnydd yr amgylchedd a'r gofynion i'w bennu.

Dehongliad 3: Gellir defnyddio gwall absoliwt a gwall cymharol ar gyfer mynegiant meintiol y mynegai sefydlogrwydd. Er enghraifft, mae gan synhwyrydd grym math straen sefydlogrwydd o 0.02%/12 awr.

5. Amlder samplu:

Diffiniad: Mae Cyfradd Sampl yn cyfeirio at nifer y canlyniadau mesur y gall y synhwyrydd eu samplu fesul uned amser.

Dehongliad 1: Amlder samplu yw'r dangosydd pwysicaf o nodweddion deinamig y synhwyrydd, gan adlewyrchu gallu ymateb cyflym y synhwyrydd. Mae amlder samplu yn un o'r dangosyddion technegol y mae'n rhaid eu hystyried yn llawn yn achos newid cyflym mewn mesuriad. Yn ôl cyfraith samplu Shannon, ni ddylai amlder samplu'r synhwyrydd fod yn llai na 2 waith amlder newid y mesuriad.

Dehongliad 2: Gyda'r defnydd o amleddau gwahanol, mae cywirdeb y synhwyrydd hefyd yn amrywio yn unol â hynny. Yn gyffredinol, po uchaf yw'r amledd samplu, yr isaf yw cywirdeb y mesuriad.

Yn aml, ceir y cywirdeb uchaf gan y synhwyrydd ar y cyflymder samplu isaf neu hyd yn oed o dan amodau statig. Felly, rhaid ystyried cywirdeb a chyflymder wrth ddewis synhwyrydd.

Pum awgrym dylunio ar gyfer synwyryddion

1. Dechreuwch gyda'r offeryn bws

Fel cam cyntaf, dylai'r peiriannydd gymryd y dull o gysylltu'r synhwyrydd yn gyntaf trwy offeryn bws i gyfyngu ar yr anhysbys. Mae offeryn bws yn cysylltu cyfrifiadur personol (PC) ac yna ag I2C, SPI, neu brotocol arall y synhwyrydd sy'n caniatáu i'r synhwyrydd "siarad". Cymhwysiad PC sy'n gysylltiedig ag offeryn bws sy'n darparu ffynhonnell hysbys a gweithredol ar gyfer anfon a derbyn data nad yw'n yrrwr microreolydd (MCU) mewnosodedig anhysbys, heb ei ddilysu. Yng nghyd-destun y cyfleustodau Bws, gall y datblygwr anfon a derbyn negeseuon i gael dealltwriaeth o sut mae'r adran yn gweithio cyn ceisio gweithredu ar y lefel fewnosodedig.

2. Ysgrifennwch y cod rhyngwyneb trosglwyddo yn Python

Unwaith y bydd y datblygwr wedi rhoi cynnig ar ddefnyddio synwyryddion yr offeryn bws, y cam nesaf yw ysgrifennu cod cymhwysiad ar gyfer y synwyryddion. Yn lle neidio'n uniongyrchol i god microreolydd, ysgrifennwch god cymhwysiad yn Python. Mae llawer o gyfleustodau bws yn ffurfweddu ategion a chod sampl wrth ysgrifennu sgriptiau ysgrifennu, y mae Python fel arfer yn dilyn .NET, un o'r ieithoedd sydd ar gael yn .net. Mae ysgrifennu cymwysiadau yn Python yn gyflym ac yn hawdd, ac mae'n darparu ffordd i brofi synwyryddion mewn cymwysiadau nad ydynt mor gymhleth â phrofi mewn amgylchedd mewnosodedig. Bydd cael cod lefel uchel yn ei gwneud hi'n hawdd i beirianwyr nad ydynt wedi'u mewnosod gloddio sgriptiau a phrofion synwyryddion heb ofal peiriannydd meddalwedd mewnosodedig.

3. Profwch y synhwyrydd gyda Micro Python

Un o fanteision ysgrifennu'r cod cymhwysiad cyntaf yn Python yw y gellir cyfnewid galwadau cymhwysiad i'r rhyngwyneb Rhaglennu cymhwysiad cyfleustodau Bus (API) yn hawdd trwy alw Micro Python. Mae Micro Python yn rhedeg mewn meddalwedd mewnosodedig amser real, sydd â llawer o synwyryddion i beirianwyr ddeall ei werth. Mae Micro Python yn rhedeg ar brosesydd Cortex-M4, ac mae'n amgylchedd da i ddadfygio cod cymhwysiad. Nid yn unig y mae'n syml, nid oes angen ysgrifennu gyrwyr I2C neu SPI yma, gan eu bod eisoes wedi'u cynnwys yn llyfrgell swyddogaethau Micro Python.

4. Defnyddiwch god y cyflenwr synhwyrydd

Unrhyw god sampl y gellir ei "sgrapio" gan wneuthurwr synwyryddion, bydd yn rhaid i beirianwyr fynd yn bell i ddeall sut mae'r synhwyrydd yn gweithio. Yn anffodus, nid yw llawer o werthwyr synwyryddion yn arbenigwyr mewn dylunio meddalwedd mewnosodedig, felly peidiwch â disgwyl dod o hyd i enghraifft barod ar gyfer cynhyrchu o bensaernïaeth hardd a cheinder. Defnyddiwch god y gwerthwr, dysgwch sut mae'r rhan hon yn gweithio, a bydd rhwystredigaeth ailffactorio yn codi nes y gellir ei integreiddio'n lân i feddalwedd mewnosodedig. Gall ddechrau fel "sbageti", ond bydd harneisio dealltwriaeth gweithgynhyrchwyr o sut mae eu synwyryddion yn gweithio yn helpu i leihau llawer o benwythnosau wedi'u difetha cyn i'r cynnyrch gael ei lansio.

5. Defnyddiwch lyfrgell o swyddogaethau cyfuno synwyryddion

Mae’n debyg nad yw rhyngwyneb trosglwyddo’r synhwyrydd yn newydd ac nad yw wedi’i wneud o’r blaen. Mae llyfrgelloedd hysbys o bob swyddogaeth, fel y “Llyfrgell swyddogaeth Fusion Synhwyrydd” a ddarperir gan lawer o weithgynhyrchwyr sglodion, yn helpu datblygwyr i ddysgu’n gyflym, neu hyd yn oed yn well, ac osgoi’r cylch o ailddatblygu neu addasu pensaernïaeth y cynnyrch yn sylweddol. Gellir integreiddio llawer o synwyryddion i fathau neu gategorïau cyffredinol, a bydd y mathau neu’r categorïau hyn yn galluogi datblygiad llyfn gyrwyr sydd, os cânt eu trin yn iawn, bron yn gyffredinol neu’n llai ailddefnyddiadwy. Dewch o hyd i’r llyfrgelloedd hyn o swyddogaethau cyfuno synwyryddion a dysgwch eu cryfderau a’u gwendidau.

Pan fydd synwyryddion yn cael eu hintegreiddio i systemau mewnosodedig, mae yna lawer o ffyrdd i helpu i wella amser dylunio a rhwyddineb defnydd. Ni all datblygwyr byth "fynd yn anghywir" trwy ddysgu sut mae synwyryddion yn gweithio o lefel uchel o haniaeth ar ddechrau'r dyluniad a chyn eu hintegreiddio i system lefel is. Bydd llawer o'r adnoddau sydd ar gael heddiw yn helpu datblygwyr i "gychwyn arni'n syth" heb orfod dechrau o'r dechrau.