पाच डिझाइन कौशल्ये आणि सेन्सरचे तांत्रिक संकेतक

सेन्सर्सची संख्या पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर आणि आपल्या सभोवतालच्या मोकळ्या जागेत पसरत आहे, जगाला डेटा प्रदान करते. हे परवडणारे सेन्सर्स इंटरनेट ऑफ थिंग्जच्या विकासासाठी आणि आपला समाज ज्या डिजिटल क्रांतीला तोंड देत आहेत, तरीही कनेक्ट करत आहेत आणि सेन्सर्समधून डेटा मिळवणे नेहमीच सरळ किंवा सोपे नसते.हा पेपर सेन्सर तांत्रिक निर्देशांक, 5 डिझाइन कौशल्ये आणि OEM उपक्रम सादर करेल.

सर्वप्रथम, तांत्रिक निर्देशांक हा उत्पादनाच्या कामगिरीचे वैशिष्ट्य ठरवण्याचा वस्तुनिष्ठ आधार आहे. तांत्रिक निर्देशकांना समजून घ्या, उत्पादनाची योग्य निवड आणि वापर करण्यास मदत करा. स्थिर निर्देशक प्रामुख्याने स्थिर स्थिरतेच्या स्थितीत सेन्सरच्या कामगिरीचे परीक्षण करतात, ज्यात रिझोल्यूशन, पुनरावृत्ती, संवेदनशीलता, रेषा, रिटर्न एरर, थ्रेशोल्ड, रेंगाळणे, स्थिरता इत्यादींचा समावेश आहे. वारंवारता प्रतिसाद आणि चरण प्रतिसाद यासह जलद बदल.

सेन्सरच्या असंख्य तांत्रिक निर्देशकांमुळे, विविध डेटा आणि साहित्याचे वर्णन वेगवेगळ्या कोनातून केले जाते, जेणेकरून वेगवेगळ्या लोकांना वेगळी समज, आणि अगदी गैरसमज आणि संदिग्धता देखील.

1, ठराव आणि ठराव:

व्याख्या: रेझोल्यूशन म्हणजे सेन्सर शोधू शकणाऱ्या सर्वात लहान मोजलेल्या बदलाला संदर्भित करतो.

व्याख्या 1: ठराव हा सेन्सरचा सर्वात मूलभूत सूचक आहे. हे मोजलेल्या वस्तूंमध्ये फरक करण्याची सेन्सरची क्षमता दर्शवते सेंसरची इतर तांत्रिक वैशिष्ट्ये रेझोल्यूशनच्या दृष्टीने किमान एकक म्हणून वर्णन केली जातात.

डिजिटल डिस्प्लेसह सेन्सर आणि साधनांसाठी, रिझोल्यूशन प्रदर्शित होण्यासाठी किमान अंकांची संख्या निर्धारित करते उदाहरणार्थ, इलेक्ट्रॉनिक डिजिटल कॅलिपरचे रिझोल्यूशन 0.01 मिमी आहे, आणि सूचक त्रुटी ± 0.02 मिमी आहे.

स्पष्टीकरण 2: रिझोल्यूशन ही युनिट्ससह एक परिपूर्ण संख्या आहे उदाहरणार्थ, तापमान सेन्सरचे रिझोल्यूशन 0.1 ℃, प्रवेग सेन्सरचे रिझोल्यूशन 0.1g इ.

स्पष्टीकरण 3: रिझोल्यूशन ही रिझोल्यूशनशी संबंधित आणि अगदी समान संकल्पना आहे, दोन्ही मापन करण्यासाठी सेन्सरच्या रिझोल्यूशनचे प्रतिनिधित्व करतात.

मुख्य फरक असा आहे की रिझोल्यूशन सेन्सरच्या रिझोल्यूशनची टक्केवारी म्हणून व्यक्त केला जातो. हे सापेक्ष आहे आणि त्याचे परिमाण नाही उदाहरणार्थ, तापमान सेन्सरचे रिझोल्यूशन 0.1 ℃, पूर्ण श्रेणी 500 ℃, रिझोल्यूशन 0.1/500 = 0.02%आहे.

2. पुनरावृत्ती:

व्याख्या: सेन्सरची पुनरावृत्तीशीलता म्हणजे मापन परिणामांमधील फरकाच्या डिग्रीला सूचित करते जेव्हा मापन त्याच स्थितीत एकाच दिशेने अनेक वेळा पुनरावृत्ती होते. त्याचबरोबर पुनरावृत्ती त्रुटी, पुनरुत्पादन त्रुटी इ.

स्पष्टीकरण 1: सेन्सरची पुनरावृत्तीयोग्यता एकाच परिस्थितीत मिळवलेल्या एकाधिक मोजमापांमधील फरक असणे आवश्यक आहे जर मापन अटी बदलल्या तर मापन परिणामांमधील तुलना अदृश्य होईल, जी पुनरावृत्तीचे मूल्यांकन करण्यासाठी आधार म्हणून वापरली जाऊ शकत नाही.

स्पष्टीकरण 2: सेन्सरची पुनरावृत्तीक्षमता सेन्सरच्या मापन परिणामांच्या फैलाव आणि यादृच्छिकतेचे प्रतिनिधित्व करते. अशा फैलाव आणि यादृच्छिकतेचे कारण असे आहे की सेन्सरच्या आत आणि बाहेर विविध यादृच्छिक अडथळे अपरिहार्यपणे अस्तित्वात आहेत, परिणामी सेन्सरचे अंतिम मापन परिणाम यादृच्छिक चलची वैशिष्ट्ये दर्शवित आहे.

व्याख्या 3: यादृच्छिक व्हेरिएबलचे मानक विचलन पुनरुत्पादक परिमाणात्मक अभिव्यक्ती म्हणून वापरले जाऊ शकते.

व्याख्या 4: अनेक पुनरावृत्ती मोजमापांसाठी, सर्व मोजमापांची सरासरी अंतिम मोजमाप परिणाम म्हणून घेतली गेली तर उच्च मापन अचूकता मिळू शकते. कारण सरासरीचे मानक विचलन प्रत्येक मोजमापाच्या मानक विचलनापेक्षा लक्षणीय लहान आहे.

3. रेखीयता:

व्याख्या: रेखीयता (रेखीयता) आदर्श सरळ रेषेतून सेन्सर इनपुट आणि आउटपुट वक्र च्या विचलनास संदर्भित करते.

व्याख्या 1: आदर्श सेन्सर इनपुट/आउटपुट संबंध रेषीय असावेत आणि त्याचे इनपुट/आउटपुट वक्र सरळ रेषा असावी (खालील आकृतीमध्ये लाल रेषा).

तथापि, वास्तविक सेन्सरमध्ये कमी -अधिक प्रमाणात विविध प्रकारच्या त्रुटी असतात, परिणामी वास्तविक इनपुट आणि आउटपुट वक्र आदर्श सरळ रेषा नसून वक्र (खालील आकृतीत हिरवा वक्र) आहे.

रेखीयता ही सेन्सरच्या वास्तविक वैशिष्ट्यपूर्ण वक्र आणि ऑफ-लाइन रेषेमधील फरक आहे, ज्याला नॉनलाइनियरिटी किंवा नॉनलाइनर एरर असेही म्हणतात.

स्पष्टीकरण 2: कारण सेन्सरच्या वास्तविक वैशिष्ट्यपूर्ण वक्र आणि आदर्श रेषेमधील फरक वेगवेगळ्या आकाराच्या मोजमापावर भिन्न असल्याने, पूर्ण श्रेणीच्या मूल्याच्या फरकाच्या कमाल मूल्याचे गुणोत्तर बहुतेक वेळा पूर्ण श्रेणीच्या श्रेणीमध्ये वापरले जाते. स्पष्टपणे , linearity देखील एक सापेक्ष प्रमाण आहे.

स्पष्टीकरण 3: सामान्य मापन परिस्थितीसाठी सेन्सरची आदर्श ओळ अज्ञात असल्याने, ती मिळवता येत नाही. या कारणास्तव, तडजोड पद्धत सहसा स्वीकारली जाते, म्हणजे फिटिंग लाइनची गणना करण्यासाठी सेन्सरच्या मोजमाप परिणामांचा थेट वापर करणे जे आदर्श रेषेच्या अगदी जवळ आहे. विशिष्ट गणना पद्धतींमध्ये अंत-बिंदू ओळ पद्धत, सर्वोत्तम रेषा पद्धत, कमीतकमी चौरस पद्धत इत्यादींचा समावेश आहे.

4. स्थिरता:

व्याख्या: स्थिरता म्हणजे सेन्सरची कार्यक्षमता ठराविक कालावधीत टिकवून ठेवण्याची क्षमता.

स्पष्टीकरण 1: सेन्सर ठराविक कालावधीत स्थिरपणे काम करतो की नाही याची तपासणी करण्यासाठी स्थिरता हा मुख्य निर्देशांक आहे. सेन्सरच्या अस्थिरतेकडे नेणाऱ्या घटकांमध्ये प्रामुख्याने तापमान वाढ आणि अंतर्गत ताण सोडणे समाविष्ट आहे. त्यामुळे, तापमान भरपाई वाढवणे उपयुक्त ठरते. आणि वृद्धत्व उपचार स्थिरता सुधारण्यासाठी.

स्पष्टीकरण 2: स्थिरतेला कालावधीच्या लांबीनुसार अल्पकालीन स्थिरता आणि दीर्घकालीन स्थिरता मध्ये विभागले जाऊ शकते. जेव्हा निरीक्षण वेळ खूप कमी असेल तेव्हा स्थिरता आणि पुनरावृत्ती जवळ असते. -मुदत स्थिरता विशिष्ट कालावधी, पर्यावरणाच्या वापरानुसार आणि निर्धारित करण्याच्या आवश्यकतांनुसार.

स्पष्टीकरण 3: स्थिरता निर्देशांकाच्या परिमाणवाचक अभिव्यक्तीसाठी परिपूर्ण त्रुटी आणि सापेक्ष त्रुटी दोन्ही वापरल्या जाऊ शकतात. उदाहरणार्थ, ताण प्रकार फोर्स सेन्सरमध्ये 0.02%/12h ची स्थिरता असते.

5. नमुना घेण्याची वारंवारता:

व्याख्या: नमुना दर मापन परिणामांच्या संख्येचा संदर्भ देते जे प्रति युनिट वेळ सेन्सरद्वारे नमुना केले जाऊ शकते.

व्याख्या 1: सॅम्पलिंग वारंवारता सेन्सरच्या गतिशील वैशिष्ट्यांचे सर्वात महत्वाचे सूचक आहे, जे सेन्सरची जलद प्रतिसाद क्षमता प्रतिबिंबित करते. नमुना घेण्याची वारंवारता ही तांत्रिक निर्देशकांपैकी एक आहे जी मापन जलद बदलाच्या बाबतीत पूर्णपणे विचारात घेणे आवश्यक आहे. शॅननच्या सॅम्पलिंग कायद्यानुसार, सेन्सरची सॅम्पलिंग फ्रिक्वेंसी मोजलेल्या बदलाच्या वारंवारतेपेक्षा 2 पट कमी नसावी.

स्पष्टीकरण 2: वेगवेगळ्या फ्रिक्वेन्सीच्या वापरासह, सेन्सरची अचूकता देखील त्यानुसार बदलते.सामान्यपणे सांगायचे तर, नमुना घेण्याची वारंवारता जितकी जास्त असेल तितकी मोजमापाची अचूकता कमी होईल.

सेन्सरची सर्वोच्च अचूकता बऱ्याचदा सर्वात कमी सॅम्पलिंग स्पीडवर किंवा अगदी स्थिर परिस्थितीत मिळवली जाते.त्यामुळे, सेन्सर निवडीमध्ये अचूकता आणि वेग लक्षात घेणे आवश्यक आहे.

सेन्सर्ससाठी पाच डिझाइन टिप्स

1. बस साधनाने प्रारंभ करा

पहिली पायरी म्हणून, अभियंत्याने प्रथम सेन्सरला बस टूलद्वारे अज्ञात मर्यादित करण्यासाठी जोडण्याचा दृष्टीकोन घ्यावा.एक बस साधन वैयक्तिक संगणकाला (पीसी) आणि नंतर सेन्सरच्या I2C, SPI किंवा इतर प्रोटोकॉलशी जोडते जे परवानगी देते सेंसर "बोलण्यासाठी". बस टूलशी संबंधित एक पीसी अनुप्रयोग जो अज्ञात, अनधिकृत एम्बेडेड मायक्रोकंट्रोलर (MCU) ड्रायव्हर नसलेला डेटा पाठवण्यासाठी आणि प्राप्त करण्यासाठी एक ज्ञात आणि कार्यरत स्रोत प्रदान करतो. बस उपयुक्ततेच्या संदर्भात, विकसक एम्बेडेड स्तरावर काम करण्याचा प्रयत्न करण्यापूर्वी विभाग कसा कार्य करतो याची समज प्राप्त करण्यासाठी संदेश पाठवू आणि प्राप्त करू शकता.

2. पायथन मध्ये ट्रान्समिशन इंटरफेस कोड लिहा

एकदा डेव्हलपरने बस टूलचे सेन्सर्स वापरण्याचा प्रयत्न केला की, पुढील पायरी म्हणजे सेन्सर्ससाठी codeप्लिकेशन कोड लिहिणे. मायक्रोकंट्रोलर कोडवर थेट उडी मारण्याऐवजी, पायथनमध्ये codeप्लिकेशन कोड लिहा स्क्रिप्ट्स, जी पायथन सहसा फॉलो करते. नेट. in.net मध्ये उपलब्ध असलेल्या भाषांपैकी एक आहे. पायथन मध्ये अनुप्रयोग लिहिणे जलद आणि सोपे आहे, आणि हे एम्बेडेड वातावरणात चाचणी करण्याइतके क्लिष्ट नसलेल्या अनुप्रयोगांमध्ये सेन्सरची चाचणी करण्याचा मार्ग प्रदान करते. -लेव्हल कोड एम्बेडेड सॉफ्टवेअर इंजिनिअरची काळजी न घेता नॉन-एम्बेडेड अभियंत्यांना सेन्सर स्क्रिप्ट आणि चाचण्या खाण करणे सोपे करेल.

3. सूक्ष्म पायथनसह सेन्सरची चाचणी घ्या

पायथन मध्ये पहिला अॅप्लिकेशन कोड लिहिण्याचा एक फायदा म्हणजे बस-युटिलिटी Programप्लिकेशन प्रोग्रामिंग इंटरफेस (API) वर callsप्लिकेशन कॉल मायक्रो पायथनला कॉल करून सहजपणे बदलता येतात. अभियंत्यांना त्याचे मूल्य समजण्यासाठी सेन्सर. मायक्रो पायथन कॉर्टेक्स-एम 4 प्रोसेसरवर चालतो, आणि हे एक चांगले वातावरण आहे ज्यातून अनुप्रयोग कोड डीबग करावा. फक्त हे सोपे नाही, येथे आय 2 सी किंवा एसपीआय ड्रायव्हर्स लिहिण्याची गरज नाही, कारण ते आधीच मायक्रो पायथनच्या कार्यामध्ये समाविष्ट आहेत. ग्रंथालय.

4. सेन्सर पुरवठादार कोड वापरा

सेन्सर उत्पादकाकडून “स्क्रॅप” करता येणारा कोणताही नमुना कोड, सेन्सर कसा काम करतो हे समजून घेण्यासाठी अभियंत्यांना खूप दूर जावे लागेल दुर्दैवाने, बरेच सेन्सर विक्रेते एम्बेडेड सॉफ्टवेअर डिझाइनमध्ये तज्ञ नसतात, म्हणून शोधण्याची अपेक्षा करू नका सुंदर आर्किटेक्चर आणि अभिजाततेचे उत्पादन-तयार उदाहरण. फक्त विक्रेता कोड वापरा, हा भाग कसा कार्य करतो ते जाणून घ्या आणि एम्बेडेड सॉफ्टवेअरमध्ये स्वच्छपणे समाकलित होईपर्यंत रिफॅक्टरिंगची निराशा निर्माण होईल. 'त्यांचे सेन्सर्स कसे काम करतात हे समजून घेणे हे उत्पादन सुरू होण्यापूर्वी अनेक उध्वस्त शनिवार व रविवार कमी करण्यात मदत करेल.

5. सेन्सर फ्यूजन फंक्शन्सची लायब्ररी वापरा

शक्यता आहे, सेन्सरचा ट्रान्समिशन इंटरफेस नवीन नाही आणि यापूर्वी केला गेला नाही. अनेक फंक्शन्सची ज्ञात लायब्ररी, जसे की "चिप उत्पादक द्वारे प्रदान केलेले" सेन्सर फ्यूजन फंक्शन लायब्ररी ", डेव्हलपर्सना लवकर किंवा अधिक चांगले शिकण्यास मदत करतात आणि टाळतात पुनर्विकासाचे चक्र किंवा उत्पादन आर्किटेक्चरमध्ये मोठ्या प्रमाणात बदल करणे. अनेक सेन्सर्स सामान्य प्रकार किंवा श्रेणींमध्ये समाकलित केले जाऊ शकतात आणि हे प्रकार किंवा श्रेणी ड्रायव्हर्सचा गुळगुळीत विकास सक्षम करतील, जे योग्यरित्या हाताळल्यास, जवळजवळ सार्वत्रिक किंवा कमी पुन्हा वापरण्यायोग्य आहेत. सेन्सर फ्यूजन फंक्शन्स आणि त्यांची ताकद आणि कमकुवतपणा जाणून घ्या.

जेव्हा सेन्सर एम्बेडेड सिस्टीममध्ये एकत्रित केले जातात, तेव्हा डिझाइन वेळ आणि वापर सुलभता सुधारण्यात मदत करण्याचे अनेक मार्ग आहेत. डिझायनर सुरुवातीच्या वेळी आणि त्यांना एकत्रित करण्यापूर्वी उच्च पातळीवरील अमूर्ततेपासून सेन्सर कसे कार्य करतात हे शिकून विकासक कधीही "चुकीचे होऊ शकत नाहीत". खालच्या स्तरावरील प्रणालीमध्ये. आज उपलब्ध असलेली अनेक संसाधने विकसकांना सुरवातीपासून सुरुवात न करता "जमिनीवर धावण्यास" मदत करतील.