Мэдрэгчийн дизайны таван ур чадвар ба техникийн үзүүлэлтүүд

Дэлхийн гадаргуу болон бидний эргэн тойрон дахь орон зайд мэдрэгчийн тоо нэмэгдэж, дэлхий ертөнцийг өгөгдөлөөр хангаж байна. Эдгээр боломжийн үнэтэй мэдрэгчүүд нь бидний нийгэм тулгарч буй Эд зүйлсийн интернетийн хөгжил болон дижитал хувьсгалын хөдөлгөгч хүч боловч мэдрэгчээс өгөгдөл холбох, хандах нь үргэлж шууд эсвэл хялбар байдаггүй. Энэхүү өгүүлэлд мэдрэгчийн техникийн индекс, 5 дизайны ур чадвар болон OEM аж ахуйн нэгжүүдийг танилцуулах болно.

Юуны өмнө техникийн индекс нь бүтээгдэхүүний гүйцэтгэлийг тодорхойлох объектив үндэс суурь юм. Техникийн үзүүлэлтүүдийг ойлгож, бүтээгдэхүүнийг зөв сонгож, ашиглахад тусална. Мэдрэгчийн техникийн үзүүлэлтүүдийг статик үзүүлэлтүүд болон динамик үзүүлэлтүүд гэж хуваадаг. Статик үзүүлэлтүүд нь голчлон нягтрал, давтагдах чадвар, мэдрэмж, шугаман байдал, буцах алдаа, босго, мөлхөлт, тогтвортой байдал гэх мэт статик өөрчлөгдөөгүй нөхцөлд мэдрэгчийн гүйцэтгэлийг шалгадаг. Динамик индекс нь голчлон давтамжийн хариу үйлдэл болон алхамын хариу үйлдэл зэрэг хурдан өөрчлөлтийн нөхцөлд мэдрэгчийн гүйцэтгэлийг шалгадаг.

Мэдрэгчийн олон тооны техникийн үзүүлэлтүүдээс шалтгаалан янз бүрийн өгөгдөл, уран зохиолыг өөр өөр өнцгөөс тайлбарласан тул хүмүүс өөр өөр ойлголттой, тэр ч байтугай буруу ойлголт, хоёрдмол утгатай байдаг. Үүний тулд мэдрэгчийн дараах хэд хэдэн үндсэн техникийн үзүүлэлтүүдийг тайлбарлаж байна.

1, тогтоол ба тогтоол:

Тодорхойлолт: Нарийвчлал гэдэг нь мэдрэгчийн илрүүлж чадах хамгийн бага хэмжсэн өөрчлөлтийг хэлнэ. Нарийвчлал гэдэг нь нягтралын бүрэн хэмжээний утгатай харьцуулсан харьцааг хэлнэ.

Тайлбар 1: Нарийвчлал нь мэдрэгчийн хамгийн үндсэн үзүүлэлт юм. Энэ нь мэдрэгчийн хэмжсэн объектуудыг ялгах чадварыг илэрхийлдэг. Мэдрэгчийн бусад техникийн үзүүлэлтүүдийг хамгийн бага нэгжээр нарийвчлалын хувьд тодорхойлсон болно.

Дижитал дэлгэцтэй мэдрэгч болон багаж хэрэгслийн хувьд нягтрал нь харуулах цифрүүдийн хамгийн бага тоог тодорхойлдог. Жишээлбэл, электрон дижитал хэмжигчний нягтрал нь 0.01 мм, заагчийн алдаа нь ±0.02 мм байна.

Тайлбар 2: Нарийвчлал нь нэгжтэй абсолют тоо юм. Жишээлбэл, температур мэдрэгчийн нарийвчлал нь 0.1℃, хурдатгалын мэдрэгчийн нарийвчлал нь 0.1g гэх мэт.

Тайлбар 3: Нарийвчлал нь нягтралтай холбоотой бөгөөд маш төстэй ойлголт бөгөөд хоёулаа мэдрэгчийн хэмжилтийн нягтралыг илэрхийлдэг.

Гол ялгаа нь нягтралыг мэдрэгчийн нягтралын хувиар илэрхийлдэгт оршино. Энэ нь харьцангуй бөгөөд хэмжээсгүй. Жишээлбэл, температур мэдрэгчийн нягтрал нь 0.1℃, бүрэн хүрээ нь 500℃, нягтрал нь 0.1/500=0.02% байна.

2. Давтагдах чадвар:

Тодорхойлолт: Мэдрэгчийн давтагдах чадвар гэдэг нь хэмжилтийг ижил нөхцөлд ижил чиглэлд хэд хэдэн удаа давтах үед хэмжилтийн үр дүнгийн зөрүүний түвшинг хэлнэ. Үүнийг давталтын алдаа, олшруулах алдаа гэх мэт гэж нэрлэдэг.

Тайлбар 1: Мэдрэгчийн давтагдах чадвар нь ижил нөхцөлд авсан олон хэмжилтийн хоорондох зөрүүний зэрэг байх ёстой. Хэрэв хэмжилтийн нөхцөл өөрчлөгдвөл хэмжилтийн үр дүнгийн харьцуулалт алга болох бөгөөд үүнийг давтагдах чадварыг үнэлэх үндэс болгон ашиглах боломжгүй.

Тайлбар 2: Мэдрэгчийн давтагдах чадвар нь мэдрэгчийн хэмжилтийн үр дүнгийн тархалт ба санамсаргүй байдлыг илэрхийлдэг. Ийм тархалт ба санамсаргүй байдлын шалтгаан нь мэдрэгчийн дотор болон гадна янз бүрийн санамсаргүй гажуудал зайлшгүй байдаг бөгөөд үүний үр дүнд мэдрэгчийн эцсийн хэмжилтийн үр дүнд санамсаргүй хувьсагчдын шинж чанар илэрдэг.

Тайлбар 3: Санамсаргүй хувьсагчийн стандарт хазайлтыг хуулбарлах боломжтой тоон илэрхийлэл болгон ашиглаж болно.

Тайлбар 4: Олон удаагийн давтан хэмжилтийн хувьд бүх хэмжилтийн дундажийг эцсийн хэмжилтийн үр дүн болгон авбал хэмжилтийн өндөр нарийвчлалыг олж авч болно. Учир нь дундажийн стандарт хазайлт нь хэмжилт бүрийн стандарт хазайлтаас мэдэгдэхүйц бага байна.

3. Шугаман байдал:

Тодорхойлолт: Шугаман байдал (Шугаман байдал) нь мэдрэгчийн оролт ба гаралтын муруйн хамгийн тохиромжтой шулуун шугамаас хазайлтыг хэлнэ.

Тайлбар 1: Мэдрэгчийн оролт/гаралтын хамгийн тохиромжтой хамаарал нь шугаман байх ёстой бөгөөд түүний оролт/гаралтын муруй нь шулуун шугам байх ёстой (доорх зурагт улаан шугам).

Гэсэн хэдий ч бодит мэдрэгч нь бага зэрэг олон янзын алдаатай байдаг тул оролт болон гаралтын бодит муруй нь хамгийн тохиромжтой шулуун шугам биш, харин муруй (доорх зурагт үзүүлсэн ногоон муруй) болж хувирдаг.

Шугаман байдал гэдэг нь мэдрэгчийн бодит шинж чанарын муруй болон шугаман бус шугамын хоорондох зөрүүний зэрэг бөгөөд үүнийг шугаман бус байдал эсвэл шугаман бус алдаа гэж нэрлэдэг.

Тайлбар 2: Мэдрэгчийн бодит шинж чанарын муруй болон хамгийн тохиромжтой шугамын хоорондох зөрүү нь хэмжилтийн өөр өөр хэмжээтэй өөр өөр байдаг тул зөрүүний хамгийн их утгын бүрэн хүрээний утгатай харьцуулсан харьцааг бүрэн хүрээний хүрээнд ихэвчлэн ашигладаг. Мэдээжийн хэрэг, шугаман байдал нь харьцангуй хэмжигдэхүүн юм.

Тайлбар 3: Мэдрэгчийн хамгийн тохиромжтой шугам нь ерөнхий хэмжилтийн нөхцөлд тодорхойгүй тул үүнийг олж авах боломжгүй юм. Ийм учраас буулт хийх аргыг ихэвчлэн ашигладаг, өөрөөр хэлбэл мэдрэгчийн хэмжилтийн үр дүнг шууд ашиглан хамгийн тохиромжтой шугамтай ойролцоо тохирох шугамыг тооцоолох. Тодорхой тооцооллын аргуудад төгсгөлийн цэгийн шугамын арга, хамгийн сайн шугамын арга, хамгийн бага квадратын арга гэх мэт орно.

4. Тогтвортой байдал:

Тодорхойлолт: Тогтвортой байдал гэдэг нь мэдрэгчийн тодорхой хугацаанд гүйцэтгэлээ хадгалах чадвар юм.

Тайлбар 1: Тогтвортой байдал нь мэдрэгч тодорхой хугацааны хязгаарт тогтвортой ажиллаж байгаа эсэхийг судлах гол үзүүлэлт юм. Мэдрэгчийн тогтворгүй байдалд хүргэдэг хүчин зүйлүүд нь голчлон температурын хэлбэлзэл болон дотоод стрессийн сулрал юм. Тиймээс тогтвортой байдлыг сайжруулахын тулд температурын нөхөн төлбөр болон хөгшрөлтийн эмчилгээг нэмэгдүүлэх нь тустай.

Тайлбар 2: Тогтвортой байдлыг хугацааны уртаар нь богино хугацааны тогтвортой байдал болон урт хугацааны тогтвортой байдал гэж хувааж болно. Ажиглалтын хугацаа хэт богино байх үед тогтвортой байдал болон давтагдах чадвар ойролцоо байна. Тиймээс тогтвортой байдлын индекс нь голчлон урт хугацааны тогтвортой байдлыг шалгадаг. Тодорхой хугацааны уртыг хүрээлэн буй орчны хэрэглээ болон шаардлагын дагуу тодорхойлно.

Тайлбар 3: Тогтвортой байдлын индексийн тоон илэрхийлэлд абсолют алдаа болон харьцангуй алдааг хоёуланг нь ашиглаж болно. Жишээлбэл, хэв гажилтын төрлийн хүчний мэдрэгч нь 0.02%/12 цагийн тогтвортой байдалтай байна.

5. Дээж авах давтамж:

Тодорхойлолт: Дээж авах хурд гэдэг нь мэдрэгчийн нэгж хугацаанд түүвэрлэж болох хэмжилтийн үр дүнгийн тоог хэлнэ.

Тайлбар 1: Дээж авах давтамж нь мэдрэгчийн динамик шинж чанарын хамгийн чухал үзүүлэлт бөгөөд мэдрэгчийн хурдан хариу үйлдэл үзүүлэх чадварыг тусгадаг. Дээж авах давтамж нь хэмжилтийн хурдацтай өөрчлөлтийн үед бүрэн авч үзэх ёстой техникийн үзүүлэлтүүдийн нэг юм. Шенноны түүвэрлэлтийн хуулийн дагуу мэдрэгчийн түүвэрлэлтийн давтамж нь хэмжсэн өөрчлөлтийн давтамжаас 2 дахин бага байж болохгүй.

Тайлбар 2: Өөр өөр давтамж ашиглах үед мэдрэгчийн нарийвчлал мөн адил өөрчлөгддөг. Ерөнхийдөө түүвэрлэлтийн давтамж өндөр байх тусам хэмжилтийн нарийвчлал бага байдаг.

Мэдрэгчийн хамгийн өндөр нарийвчлалыг ихэвчлэн хамгийн бага түүвэрлэлтийн хурд эсвэл статик нөхцөлд ч олж авдаг. Тиймээс мэдрэгч сонгохдоо нарийвчлал болон хурдыг харгалзан үзэх шаардлагатай.

Мэдрэгчдэд зориулсан таван дизайны зөвлөгөө

1. Автобусны хэрэгслээс эхэл

Эхний алхам болгон инженер нь тодорхойгүй байдлыг хязгаарлахын тулд эхлээд мэдрэгчийг автобусны хэрэгслээр холбох аргыг ашиглах ёстой. Автобусны хэрэгсэл нь хувийн компьютер (PC)-ийг холбож, дараа нь мэдрэгчийн I2C, SPI эсвэл мэдрэгчийг "ярих" боломжийг олгодог бусад протоколтой холбодог. Автобусны хэрэгсэлтэй холбоотой компьютерын програм нь тодорхойгүй, баталгаажаагүй суулгагдсан микроконтроллер (MCU) драйвер биш өгөгдлийг илгээх, хүлээн авах мэдэгдэж буй, ажиллаж буй эх үүсвэрийг хангадаг. Автобусны хэрэгслийн хүрээнд хөгжүүлэгч нь суулгагдсан түвшинд ажиллахыг оролдохоосоо өмнө хэсэг хэрхэн ажилладаг талаар ойлголт авахын тулд мессеж илгээж, хүлээн авч болно.

2. Дамжуулах интерфэйсийн кодыг Python дээр бичнэ үү

Хөгжүүлэгч автобусны хэрэгслийн мэдрэгчийг ашиглаж үзсэний дараа дараагийн алхам бол мэдрэгчийн програмын кодыг бичих явдал юм. Микроконтроллерын код руу шууд үсрэхийн оронд програмын кодыг Python дээр бичнэ үү. Олон автобусны хэрэгслүүд нь скрипт бичихдээ залгаасуудыг тохируулж, жишээ кодыг ашигладаг бөгөөд Python үүнийг ихэвчлэн дагадаг. NET нь net доторх хэлнүүдийн нэг юм. Python дээр програм бичих нь хурдан бөгөөд хялбар бөгөөд суулгагдсан орчинд тест хийхтэй адил төвөгтэй биш програмуудад мэдрэгчийг турших аргыг олгодог. Өндөр түвшний кодтой байх нь суулгагдаагүй инженерүүдэд суулгагдсан програм хангамжийн инженерийн тусламжгүйгээр мэдрэгчийн скрипт болон тестийг олборлоход хялбар болгоно.

3. Мэдрэгчийг Micro Python ашиглан туршина уу

Python хэл дээр анхны програмын кодыг бичих давуу талуудын нэг нь Bus-utility програмын програмын програмчлалын интерфэйс (API) руу програмын дуудлагыг Micro Python-г дуудах замаар хялбархан сольж болдог явдал юм. Micro Python нь бодит цагийн суулгагдсан програм хангамж дээр ажилладаг бөгөөд инженерүүдэд түүний үнэ цэнийг ойлгоход туслах олон мэдрэгчтэй. Micro Python нь Cortex-M4 процессор дээр ажилладаг бөгөөд програмын кодыг дибаг хийх сайн орчин юм. Энэ нь зөвхөн энгийн төдийгүй I2C эсвэл SPI драйверуудыг энд бичих шаардлагагүй, учир нь тэдгээрийг Micro Python-ийн функцийн санд аль хэдийн дурдсан байдаг.

4. Мэдрэгч нийлүүлэгчийн кодыг ашиглана уу

Мэдрэгч үйлдвэрлэгчээс "хурааж" болох ямар ч жишээ кодыг инженерүүд мэдрэгч хэрхэн ажилладагийг ойлгохын тулд хол явах хэрэгтэй болно. Харамсалтай нь олон мэдрэгч үйлдвэрлэгчид суулгагдсан програм хангамжийн дизайны мэргэжилтэн биш тул үзэсгэлэнтэй архитектур, дэгжин байдлын үйлдвэрлэлд бэлэн жишээг олохыг хүлээх хэрэггүй. Зүгээр л үйлдвэрлэгчийн кодыг ашиглаад, энэ хэсэг хэрхэн ажилладагийг мэдэж аваарай, тэгвэл суулгагдсан програм хангамжид цэвэрхэн нэгтгэгдэх хүртэл дахин боловсруулахын бухимдал үүснэ. Энэ нь "спагетти" гэж эхэлж болох ч үйлдвэрлэгчдийн мэдрэгч хэрхэн ажилладаг талаарх ойлголтыг ашиглах нь бүтээгдэхүүн худалдаанд гарахаас өмнө олон сүйрсэн амралтын өдрүүдийг багасгахад тусална.

5. Мэдрэгчийн нэгдлийн функцүүдийн санг ашиглах

Мэдрэгчийн дамжуулах интерфэйс нь шинэ зүйл биш бөгөөд өмнө нь хийгдэж байгаагүй байх магадлалтай. Олон чип үйлдвэрлэгчдийн хангадаг "Мэдрэгчийн нэгдлийн функцийн сан" гэх мэт бүх функцийн мэдэгдэж буй сангууд нь хөгжүүлэгчдэд хурдан эсвэл бүр илүү сайн суралцахад тусалдаг бөгөөд бүтээгдэхүүний архитектурыг дахин хөгжүүлэх эсвэл эрс өөрчлөх мөчлөгөөс зайлсхийхэд тусалдаг. Олон мэдрэгчийг ерөнхий төрөл эсвэл ангилалд нэгтгэж болох бөгөөд эдгээр төрөл эсвэл ангилал нь зөв зохицуулбал бараг бүх нийтийн эсвэл дахин ашиглах боломжгүй драйверуудыг жигд хөгжүүлэх боломжийг олгоно. Мэдрэгчийн нэгдлийн функцийн эдгээр сангуудыг олж, тэдгээрийн давуу болон сул талуудыг мэдэж аваарай.

Мэдрэгчийг суулгагдсан системд нэгтгэх үед дизайны хугацааг сайжруулах, ашиглахад хялбар болгох олон арга бий. Хөгжүүлэгчид дизайны эхэнд болон доод түвшний системд нэгтгэхээсээ өмнө өндөр түвшний хийсвэрлэлээс мэдрэгч хэрхэн ажилладагийг сурснаар хэзээ ч "буруу явахгүй". Өнөөдөр байгаа олон нөөц нь хөгжүүлэгчдэд эхнээс нь эхлэхгүйгээр "амжилтанд хүрэхэд" туслах болно.