Số lượng cảm biến đang gia tăng trên bề mặt trái đất và trong các không gian xung quanh chúng ta, cung cấp cho thế giới dữ liệu. và việc truy cập dữ liệu từ các cảm biến không phải lúc nào cũng dễ dàng.
Trước hết, chỉ số kỹ thuật là cơ sở khách quan để đặc trưng cho hoạt động của sản phẩm, hiểu rõ các chỉ số kỹ thuật giúp lựa chọn và sử dụng sản phẩm chính xác.Các chỉ số kỹ thuật của cảm biến được chia thành chỉ số tĩnh và chỉ số động. Các chỉ số tĩnh chủ yếu kiểm tra hiệu suất của cảm biến trong điều kiện bất biến tĩnh, bao gồm độ phân giải, độ lặp lại, độ nhạy, độ tuyến tính, lỗi trả về, ngưỡng, độ rão, độ ổn định, v.v. Chỉ số động lực học chủ yếu kiểm tra hiệu suất của cảm biến trong điều kiện thay đổi nhanh chóng, bao gồm đáp ứng tần số và đáp ứng bước.
Do có nhiều chỉ số kỹ thuật của cảm biến, các dữ liệu và tài liệu khác nhau được mô tả từ các góc độ khác nhau, do đó những người khác nhau có cách hiểu khác nhau, thậm chí hiểu nhầm và mơ hồ.
1, độ phân giải và độ phân giải:
Định nghĩa: Độ phân giải đề cập đến sự thay đổi đo được nhỏ nhất mà cảm biến có thể phát hiện. Độ phân giải đề cập đến tỷ lệ giữa Độ phân giải với giá trị toàn thang đo.
Giải thích 1: Độ phân giải là chỉ số cơ bản nhất của cảm biến. Nó thể hiện khả năng phân biệt các đối tượng được đo của cảm biến. Các thông số kỹ thuật khác của cảm biến được mô tả dưới dạng độ phân giải là đơn vị tối thiểu.
Đối với cảm biến và dụng cụ có màn hình kỹ thuật số, độ phân giải xác định số chữ số tối thiểu được hiển thị. Ví dụ: độ phân giải của thước cặp kỹ thuật số điện tử là 0,01mm và sai số chỉ báo là ± 0,02mm.
Giải thích 2: Độ phân giải là một số tuyệt đối với đơn vị Ví dụ: độ phân giải của cảm biến nhiệt độ là 0,1 ℃, độ phân giải của cảm biến gia tốc là 0,1 g, v.v.
Giải thích 3: Độ phân giải là một khái niệm liên quan và rất giống với độ phân giải, cả hai đều đại diện cho độ phân giải của cảm biến đối với phép đo.
Sự khác biệt chính là độ phân giải được biểu thị bằng phần trăm độ phân giải của cảm biến. Nó là tương đối và không có thứ nguyên, ví dụ: độ phân giải của cảm biến nhiệt độ là 0,1 ℃, toàn dải là 500 ℃, độ phân giải là 0,1 / 500 = 0,02%.
2. Độ lặp lại:
Định nghĩa: Độ lặp lại của cảm biến đề cập đến mức độ khác biệt giữa các kết quả đo khi phép đo được lặp lại nhiều lần theo cùng một hướng trong cùng một điều kiện, còn được gọi là lỗi lặp lại, lỗi tái tạo, v.v.
Giải thích 1: Độ lặp lại của cảm biến phải là mức độ chênh lệch giữa nhiều phép đo thu được trong cùng một điều kiện.
Giải thích 2: Độ lặp lại của cảm biến thể hiện sự phân tán và ngẫu nhiên của các kết quả đo của cảm biến. thể hiện các đặc điểm của biến ngẫu nhiên.
Giải thích 3: Độ lệch chuẩn của biến ngẫu nhiên có thể được sử dụng như một biểu thức định lượng có thể tái lập.
Giải thích 4: Đối với nhiều phép đo lặp lại, có thể đạt được độ chính xác của phép đo cao hơn nếu lấy giá trị trung bình của tất cả các phép đo làm kết quả đo cuối cùng. Vì độ lệch chuẩn của giá trị trung bình nhỏ hơn đáng kể so với độ lệch chuẩn của mỗi phép đo.
3. Độ tuyến tính:
Định nghĩa: Độ tuyến tính (Linearity) đề cập đến độ lệch của đường cong đầu vào và đầu ra của cảm biến so với đường thẳng lý tưởng.
Giải thích 1: Mối quan hệ đầu vào / đầu ra của cảm biến lý tưởng phải là tuyến tính và đường cong đầu vào / đầu ra của nó phải là một đường thẳng (đường màu đỏ trong hình bên dưới).
Tuy nhiên, cảm biến thực tế ít nhiều có nhiều lỗi khác nhau, dẫn đến đường cong đầu vào và đầu ra thực tế không phải là đường thẳng lý tưởng mà là một đường cong (đường cong màu xanh lá cây trong hình bên dưới).
Độ tuyến tính là mức độ chênh lệch giữa đường đặc tính thực của cảm biến và đường ngoại tuyến, còn được gọi là độ không tuyến tính hoặc sai số phi tuyến.
Giải thích 2: Bởi vì sự khác biệt giữa đường đặc tính thực của cảm biến và đường lý tưởng là khác nhau ở các kích thước đo khác nhau, tỷ lệ giữa giá trị lớn nhất của sự khác biệt với giá trị toàn dải thường được sử dụng trong toàn dải. , tuyến tính cũng là một đại lượng tương đối.
Giải thích 3: Vì đường lý tưởng của cảm biến không xác định được đối với tình huống đo lường chung nên không thể thu được. Vì lý do này, một phương pháp thỏa hiệp thường được áp dụng, đó là sử dụng trực tiếp kết quả đo của cảm biến để tính toán đường phù hợp gần với đường lý tưởng. Các phương pháp tính toán cụ thể bao gồm phương pháp đường điểm cuối, phương pháp đường tốt nhất, phương pháp bình phương nhỏ nhất, v.v.
4. Tính ổn định:
Định nghĩa: Tính ổn định là khả năng của một cảm biến để duy trì hoạt động của nó trong một khoảng thời gian.
Giải thích 1: Độ ổn định là chỉ số chính để khảo sát xem cảm biến có hoạt động ổn định trong một khoảng thời gian nhất định hay không. và điều trị lão hóa để cải thiện sự ổn định.
Giải thích 2: Độ ổn định có thể được chia thành độ ổn định ngắn hạn và độ ổn định dài hạn theo độ dài của khoảng thời gian, khi thời gian quan sát quá ngắn thì độ ổn định và độ lặp lại gần nhau, do đó chỉ số độ ổn định chủ yếu kiểm tra độ dài - độ ổn định của thời gian. Khoảng thời gian cụ thể, theo việc sử dụng môi trường và các yêu cầu để xác định.
Giải thích 3: Cả sai số tuyệt đối và sai số tương đối đều có thể được sử dụng cho biểu thức định lượng của chỉ số ổn định. Ví dụ, cảm biến lực loại biến dạng có độ ổn định là 0,02% / 12h.
5. Tần suất lấy mẫu:
Định nghĩa: Tốc độ lấy mẫu đề cập đến số lượng kết quả đo có thể được lấy mẫu bởi cảm biến trên một đơn vị thời gian.
Giải thích 1: Tần số lấy mẫu là chỉ số quan trọng nhất của đặc tính động của cảm biến, phản ánh khả năng phản ứng nhanh của cảm biến. Tần số lấy mẫu là một trong những chỉ số kỹ thuật phải được xem xét đầy đủ trong trường hợp thay đổi nhanh phép đo. Theo luật lấy mẫu của Shannon, tần số lấy mẫu của cảm biến không được nhỏ hơn 2 lần tần số thay đổi của giá trị đo.
Giải thích 2: Với việc sử dụng các tần số khác nhau, độ chính xác của cảm biến cũng thay đổi theo, nói chung, tần số lấy mẫu càng cao thì độ chính xác của phép đo càng thấp.
Độ chính xác cao nhất của cảm biến thường đạt được ở tốc độ lấy mẫu thấp nhất hoặc ngay cả trong điều kiện tĩnh, do đó, phải tính đến độ chính xác và tốc độ khi lựa chọn cảm biến.
Năm mẹo thiết kế cho cảm biến
1. Bắt đầu với công cụ bus
Bước đầu tiên, kỹ sư nên thực hiện cách tiếp cận đầu tiên là kết nối cảm biến thông qua một công cụ bus để hạn chế việc không xác định. cảm biến để “nói chuyện”. Một ứng dụng PC được liên kết với công cụ bus cung cấp nguồn hoạt động và đã biết để gửi và nhận dữ liệu không phải là trình điều khiển vi điều khiển nhúng (MCU) không xác định, chưa được xác thực. có thể gửi và nhận tin nhắn để hiểu cách hoạt động của phần trước khi cố gắng vận hành ở cấp nhúng.
2. Viết mã giao diện truyền bằng Python
Sau khi nhà phát triển đã thử sử dụng các cảm biến của công cụ bus, bước tiếp theo là viết mã ứng dụng cho các cảm biến. Thay vì chuyển trực tiếp đến mã vi điều khiển, hãy viết mã ứng dụng bằng Python. script mà Python thường tuân theo. mã cấp độ sẽ giúp các kỹ sư không nhúng dễ dàng khai thác các tập lệnh và thử nghiệm cảm biến mà không cần sự chăm sóc của kỹ sư phần mềm nhúng.
3. Kiểm tra cảm biến bằng Micro Python
Một trong những lợi thế của việc viết mã ứng dụng đầu tiên bằng Python là các lệnh gọi ứng dụng đến ứng dụng tiện ích Bus Giao diện lập trình (API) có thể dễ dàng hoán đổi bằng cách gọi Micro Python. Micro Python chạy trong phần mềm nhúng thời gian thực, có nhiều cảm biến để các kỹ sư hiểu được giá trị của nó. Micro Python chạy trên bộ xử lý Cortex-M4 và đây là một môi trường tốt để gỡ lỗi mã ứng dụng. thư viện.
4. Sử dụng mã nhà cung cấp cảm biến
Bất kỳ mã mẫu nào có thể được “cạo” từ nhà sản xuất cảm biến, các kỹ sư sẽ phải trải qua một chặng đường dài để hiểu cách hoạt động của cảm biến. Ví dụ về kiến trúc đẹp và sang trọng, sẵn sàng sản xuất. 'hiểu biết về cách hoạt động của các cảm biến sẽ giúp cắt giảm nhiều ngày cuối tuần bị hủy hoại trước khi sản phẩm được tung ra thị trường.
5.Sử dụng thư viện các chức năng tổng hợp cảm biến
Rất có thể, giao diện truyền dẫn của cảm biến không phải là mới và chưa từng được thực hiện trước đây. Thư viện đã biết về tất cả các chức năng, chẳng hạn như “Thư viện chức năng kết hợp cảm biến” được cung cấp bởi nhiều nhà sản xuất chip, giúp các nhà phát triển học hỏi nhanh chóng hoặc thậm chí tốt hơn và tránh Chu kỳ phát triển lại hoặc sửa đổi mạnh mẽ kiến trúc sản phẩm. Nhiều cảm biến có thể được tích hợp vào các loại hoặc danh mục chung và các loại hoặc danh mục này sẽ cho phép phát triển trơn tru các trình điều khiển, nếu được xử lý đúng cách, gần như phổ biến hoặc ít có thể tái sử dụng. các chức năng tổng hợp cảm biến và tìm hiểu điểm mạnh và điểm yếu của chúng.
Khi các cảm biến được tích hợp vào các hệ thống nhúng, có nhiều cách để giúp cải thiện thời gian thiết kế và dễ sử dụng. vào một hệ thống cấp thấp hơn. Nhiều tài nguyên có sẵn ngày nay sẽ giúp các nhà phát triển “bắt đầu chạy” mà không cần phải bắt đầu lại từ đầu.
Thời gian đăng bài: Aug-16-2021