センサーの数は、地球の表面全体と私たちの周りの空間で急増しており、世界にデータを提供しています。これらの手頃な価格のセンサーは、モノのインターネットの開発と私たちの社会が直面しているデジタル革命の背後にある原動力ですが、接続していますセンサーからのデータへのアクセスは、必ずしも簡単であるとは限りません。このペーパーでは、センサーのテクニカルインデックス、5つの設計スキル、およびOEM企業を紹介します。
まず第一に、技術指標は製品の性能を特徴づける客観的な基礎です。技術指標を理解し、製品の正しい選択と使用を支援します。センサーの技術指標は静的指標と動的指標に分けられます。静的インジケータは、主に、分解能、再現性、感度、線形性、リターンエラー、しきい値、クリープ、安定性など、静的不変性の条件下でのセンサーのパフォーマンスを検査します。動的インデックスは、主に、条件下でのセンサーのパフォーマンスを検査します。周波数応答とステップ応答を含む急速な変化の。
センサーの技術的指標が多数あるため、さまざまなデータや文献がさまざまな角度から記述されているため、さまざまな人々がさまざまな理解を持ち、誤解や曖昧ささえあります。この目的のために、センサーの次のいくつかの主要な技術的指標が解釈されます。
1、解像度と解像度：
定義：解像度とは、センサーが検出できる最小の測定された変化を指します。解像度とは、フルスケール値に対する解像度の比率を指します。
解釈1：解像度はセンサーの最も基本的な指標です。これは、測定対象を区別するセンサーの能力を表します。センサーの他の技術仕様は、最小単位として解像度の観点から説明されています。
デジタル表示のセンサーや機器の場合、解像度によって表示される最小桁数が決まります。たとえば、電子ノギスの解像度は0.01mm、インジケーターの誤差は±0.02mmです。
解釈2：分解能は単位を含む絶対数です。たとえば、温度センサーの分解能は0.1℃、加速度センサーの分解能は0.1gなどです。
解釈3：解像度は、解像度に関連する非常に類似した概念であり、どちらもセンサーの測定に対する解像度を表します。
主な違いは、解像度がセンサーの解像度のパーセンテージとして表されることです。相対的で寸法はありません。たとえば、温度センサーの分解能は0.1℃、全範囲は500℃、分解能は0.1 / 500 = 0.02％です。
2.再現性：
定義：センサーの再現性とは、同じ条件で同じ方向に数回測定を繰り返した場合の測定結果の差の程度を指します。繰り返し誤差、再現誤差などとも呼ばれます。
解釈1：センサーの再現性は、同じ条件下で得られた複数の測定値間の差異の程度である必要があります。測定条件が変化すると、測定結果間の比較可能性が失われ、再現性を評価するための基礎として使用できなくなります。
解釈2：センサーの再現性は、センサーの測定結果の分散とランダム性を表します。このような分散とランダム性の理由は、センサーの内外にさまざまなランダムな外乱が必然的に存在し、センサーの最終的な測定結果が得られるためです。確率変数の特性を示します。
解釈3：確率変数の標準偏差は、再現性のある定量的表現として使用できます。
解釈4：複数回の繰り返し測定の場合、すべての測定値の平均を最終測定結果として使用すると、より高い測定精度を得ることができます。平均の標準偏差は、各測定値の標準偏差よりも大幅に小さいためです。
3.直線性：
定義：直線性（直線性）とは、センサーの入力曲線と出力曲線の理想的な直線からの偏差を指します。
解釈1：理想的なセンサーの入出力関係は線形である必要があり、その入出力曲線は直線である必要があります（下図の赤い線）。
ただし、実際のセンサーには多かれ少なかれさまざまな誤差があり、実際の入出力曲線は理想的な直線ではなく、曲線（下図の緑色の曲線）になります。
直線性は、センサーの実際の特性曲線とオフライン線との差の程度であり、非線形性または非線形誤差としても知られています。
解釈2：センサーの実際の特性曲線と理想的な線の差は測定のサイズによって異なるため、全範囲の値に対する差の最大値の比率が全範囲の範囲でよく使用されます。 、直線性も相対量です。
解釈3：一般的な測定状況ではセンサーの理想的な線がわからないため、取得できないため、センサーの測定結果を直接使用してフィッティングラインを計算するという妥協的な方法が採用されることがよくあります。具体的な計算方法には、エンドポイントライン法、ベストライン法、最小二乗法などがあります。
4.安定性：
定義：安定性とは、センサーが一定期間その性能を維持する能力です。
解釈1：安定性は、センサーが特定の時間範囲で安定して動作するかどうかを調査するための主要な指標です。センサーの不安定性につながる要因には、主に温度ドリフトと内部応力解放が含まれます。したがって、温度補償を増やすことが役立ちます。安定性を向上させるためのエージング処理。
解釈2：安定性は、期間の長さによって短期安定性と長期安定性に分けることができます。観測時間が短すぎると、安定性と再現性が近くなります。したがって、安定性指標は主に長期安定性を調べます。 -期間の安定性。環境の使用と決定する要件に応じた特定の時間の長さ。
解釈3：安定性指数の定量的表現には、絶対誤差と相対誤差の両方を使用できます。たとえば、ひずみタイプの力センサーの安定性は0.02％/ 12hです。
5.サンプリング頻度：
定義：サンプルレートとは、センサーが単位時間あたりにサンプリングできる測定結果の数を指します。
解釈1：サンプリング周波数は、センサーの動的特性の最も重要な指標であり、センサーの迅速な応答能力を反映しています。サンプリング周波数は、測定値が急激に変化する場合に十分に考慮する必要がある技術的指標の1つです。シャノンのサンプリング法則によれば、センサーのサンプリング周波数は、測定された変化周波数の2倍以上でなければなりません。
解釈2：異なる周波数を使用すると、それに応じてセンサーの精度も変化します。一般的に、サンプリング周波数が高いほど、測定精度は低くなります。
センサーの最高精度は、最低のサンプリング速度で、または静的な条件下でも得られることが多いため、センサーの選択では精度と速度を考慮する必要があります。
センサーの5つの設計のヒント
1.バスツールから始めます
最初のステップとして、エンジニアは最初にバスツールを介してセンサーを接続し、未知のものを制限するというアプローチを取る必要があります。バスツールは、パーソナルコンピューター（PC）を接続し、次にセンサーのI2C、SPI、またはその他のプロトコルを接続します。 「話す」センサー。バスツールに関連付けられたPCアプリケーションで、未知の認証されていない組み込みマイクロコントローラー（MCU）ドライバーではないデータを送受信するための既知の動作ソースを提供します。バスユーティリティのコンテキストでは、開発者埋め込みレベルでの操作を試みる前に、セクションがどのように機能するかを理解するためにメッセージを送受信できます。
2.Pythonで送信インターフェースコードを記述します
開発者がバスツールのセンサーを使用してみたら、次のステップはセンサーのアプリケーションコードを作成することです。マイクロコントローラーコードに直接ジャンプする代わりに、Pythonでアプリケーションコードを作成します。多くのバスユーティリティは、書き込みを作成するときにプラグインとサンプルコードを構成します。スクリプトは、Pythonが通常従う.NET.netで利用可能な言語の1つです。Pythonでアプリケーションを作成することは、高速で簡単であり、組み込み環境でのテストほど複雑ではないアプリケーションでセンサーをテストする方法を提供します。レベルのコードを使用すると、組み込みのソフトウェアエンジニアがいなくても、組み込みのエンジニアがセンサースクリプトやテストを簡単にマイニングできます。
3. MicroPythonでセンサーをテストします
Pythonで最初のアプリケーションコードを作成する利点の1つは、バスユーティリティアプリケーションのプログラミングインターフェイス（API）へのアプリケーション呼び出しをMicro Pythonを呼び出すことで簡単に交換できることです。MicroPythonは、多くの機能を備えたリアルタイムの組み込みソフトウェアで実行されます。エンジニアがその価値を理解するためのセンサー。Micro PythonはCortex-M4プロセッサで実行され、アプリケーションコードをデバッグするのに適した環境です。MicroPythonの関数ですでに説明されているため、単純であるだけでなく、ここにI2CまたはSPIドライバーを記述する必要もありません。図書館。
4.センサーサプライヤーコードを使用します
センサーメーカーから「スクレイプ」される可能性のあるサンプルコードは、エンジニアがセンサーの動作を理解するために長い道のりを歩かなければなりません。残念ながら、多くのセンサーベンダーは組み込みソフトウェア設計の専門家ではないため、美しいアーキテクチャとエレガンスの生産準備が整った例。ベンダーコードを使用して、この部分がどのように機能するかを学ぶだけで、組み込みソフトウェアに完全に統合できるようになるまでリファクタリングのフラストレーションが発生します。「スパゲッティ」として始まるかもしれませんが、メーカーを活用していますセンサーがどのように機能するかを理解することは、製品が発売される前の多くの台無しにされた週末を減らすのに役立ちます。
5.センサーフュージョン機能のライブラリを使用する
多くのチップメーカーが提供する「SensorFusionfunction Library」など、すべての機能の既知のライブラリは、開発者が迅速に、またはさらに優れた方法で学習し、回避するのに役立ちます。製品アーキテクチャの再開発または大幅な変更のサイクル。多くのセンサーは一般的なタイプまたはカテゴリに統合でき、これらのタイプまたはカテゴリは、適切に処理された場合、ほぼ普遍的または再利用性の低いドライバのスムーズな開発を可能にします。センサーフュージョン機能とその長所と短所を学びます。
センサーを組み込みシステムに統合する場合、設計時間と使いやすさを向上させる方法はたくさんあります。開発者は、設計の開始時と統合前に、センサーがどのように機能するかを高レベルの抽象化から学習することで、「間違い」を犯すことはありません。今日利用可能なリソースの多くは、開発者が最初から始めることなく「着実に実行」するのに役立ちます。
投稿時間：2021年8月16日