सेंसर के पांच डिजाइन कौशल और तकनीकी संकेतक

सेंसर की संख्या पृथ्वी की सतह पर और हमारे आस-पास के स्थानों में बढ़ रही है, दुनिया को डेटा प्रदान कर रही है। ये किफायती सेंसर इंटरनेट ऑफ थिंग्स के विकास और हमारे समाज का सामना करने वाली डिजिटल क्रांति के पीछे प्रेरक शक्ति हैं, फिर भी कनेक्ट कर रहे हैं और सेंसर से डेटा एक्सेस करना हमेशा सीधा या आसान नहीं होता है। यह पेपर सेंसर तकनीकी सूचकांक, 5 डिजाइन कौशल और ओईएम उद्यमों का परिचय देगा।

सबसे पहले, तकनीकी सूचकांक किसी उत्पाद के प्रदर्शन को चिह्नित करने का उद्देश्य आधार है। तकनीकी संकेतकों को समझें, उत्पाद के सही चयन और उपयोग में मदद करें। सेंसर के तकनीकी संकेतक स्थिर संकेतक और गतिशील संकेतक में विभाजित हैं। स्थैतिक संकेतक मुख्य रूप से स्थिर अपरिवर्तनीयता की स्थिति के तहत सेंसर के प्रदर्शन की जांच करते हैं, जिसमें संकल्प, दोहराव, संवेदनशीलता, रैखिकता, वापसी त्रुटि, थ्रेशोल्ड, रेंगना, स्थिरता आदि शामिल हैं। गतिशील सूचकांक मुख्य रूप से स्थिति के तहत सेंसर के प्रदर्शन की जांच करता है। आवृत्ति प्रतिक्रिया और चरण प्रतिक्रिया सहित तेजी से परिवर्तन।

सेंसर के कई तकनीकी संकेतकों के कारण, विभिन्न कोणों से विभिन्न डेटा और साहित्य का वर्णन किया जाता है, ताकि अलग-अलग लोगों की अलग-अलग समझ हो, और यहां तक ​​​​कि गलतफहमी और अस्पष्टता भी हो। इसके लिए, सेंसर के लिए निम्नलिखित कई मुख्य तकनीकी संकेतकों की व्याख्या की जाती है:

1, संकल्प और संकल्प:

परिभाषा: रिज़ॉल्यूशन सबसे छोटे मापा परिवर्तन को संदर्भित करता है जिसे एक सेंसर पता लगा सकता है। रिज़ॉल्यूशन रिज़ॉल्यूशन के पूर्ण पैमाने के मान के अनुपात को संदर्भित करता है।

व्याख्या 1: संकल्प एक सेंसर का सबसे बुनियादी संकेतक है। यह मापी गई वस्तुओं में अंतर करने के लिए सेंसर की क्षमता का प्रतिनिधित्व करता है। सेंसर के अन्य तकनीकी विनिर्देशों को न्यूनतम इकाई के रूप में संकल्प के संदर्भ में वर्णित किया गया है।

डिजिटल डिस्प्ले वाले सेंसर और उपकरणों के लिए, रिज़ॉल्यूशन प्रदर्शित होने वाले अंकों की न्यूनतम संख्या निर्धारित करता है। उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रॉनिक डिजिटल कैलिपर का रिज़ॉल्यूशन 0.01 मिमी है, और संकेतक त्रुटि ± 0.02 मिमी है।

व्याख्या 2: संकल्प इकाइयों के साथ एक पूर्ण संख्या है। उदाहरण के लिए, तापमान सेंसर का संकल्प 0.1 ℃ है, त्वरण सेंसर का संकल्प 0.1 ग्राम है, आदि।

व्याख्या 3: संकल्प संकल्प के लिए एक संबंधित और बहुत समान अवधारणा है, दोनों एक माप के लिए एक सेंसर के संकल्प का प्रतिनिधित्व करते हैं।

मुख्य अंतर यह है कि संकल्प को सेंसर के संकल्प के प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है। यह सापेक्ष है और इसका कोई आयाम नहीं है। उदाहरण के लिए, तापमान संवेदक का संकल्प 0.1 ℃ है, पूर्ण सीमा 500 ℃ है, संकल्प 0.1/500 = 0.02% है।

2. दोहराव:

परिभाषा: सेंसर की पुनरावर्तनीयता माप परिणामों के बीच अंतर की डिग्री को संदर्भित करती है जब माप एक ही दिशा में एक ही स्थिति में कई बार दोहराया जाता है। इसे पुनरावृत्ति त्रुटि, प्रजनन त्रुटि आदि भी कहा जाता है।

व्याख्या 1: एक सेंसर की दोहराव एक ही परिस्थितियों में प्राप्त कई मापों के बीच अंतर की डिग्री होनी चाहिए। यदि माप की स्थिति बदलती है, तो माप परिणामों के बीच तुलना गायब हो जाएगी, जिसे दोहराव का आकलन करने के आधार के रूप में उपयोग नहीं किया जा सकता है।

व्याख्या 2: सेंसर की पुनरावृत्ति सेंसर के माप परिणामों के फैलाव और यादृच्छिकता का प्रतिनिधित्व करती है। इस तरह के फैलाव और यादृच्छिकता का कारण यह है कि विभिन्न यादृच्छिक गड़बड़ी अनिवार्य रूप से सेंसर के अंदर और बाहर मौजूद होती है, जिसके परिणामस्वरूप सेंसर के अंतिम माप परिणाम होते हैं। यादृच्छिक चर की विशेषताओं को प्रदर्शित करना।

व्याख्या 3: यादृच्छिक चर के मानक विचलन को प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य मात्रात्मक अभिव्यक्ति के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

व्याख्या 4: कई बार-बार माप के लिए, एक उच्च माप सटीकता प्राप्त की जा सकती है यदि सभी मापों का औसत अंतिम माप परिणाम के रूप में लिया जाता है। क्योंकि माध्य का मानक विचलन प्रत्येक माप के मानक विचलन से काफी छोटा होता है।

3. रैखिकता:

परिभाषा: रैखिकता (रैखिकता) आदर्श सीधी रेखा से सेंसर इनपुट और आउटपुट वक्र के विचलन को संदर्भित करती है।

व्याख्या 1: आदर्श सेंसर इनपुट/आउटपुट संबंध रैखिक होना चाहिए, और इसका इनपुट/आउटपुट वक्र एक सीधी रेखा (नीचे दिए गए चित्र में लाल रेखा) होना चाहिए।

हालांकि, वास्तविक सेंसर में कमोबेश कई तरह की त्रुटियां हैं, जिसके परिणामस्वरूप वास्तविक इनपुट और आउटपुट वक्र आदर्श सीधी रेखा नहीं है, बल्कि एक वक्र (नीचे की आकृति में हरा वक्र) है।

रैखिकता सेंसर की वास्तविक विशेषता वक्र और ऑफ-लाइन लाइन के बीच अंतर की डिग्री है, जिसे गैर-रैखिकता या गैर-रेखीय त्रुटि के रूप में भी जाना जाता है।

व्याख्या २: क्योंकि सेंसर के वास्तविक विशेषता वक्र और आदर्श रेखा के बीच का अंतर माप के विभिन्न आकारों में भिन्न होता है, अंतर के अधिकतम मूल्य का अनुपात पूर्ण श्रेणी मान में अक्सर पूर्ण श्रेणी सीमा में उपयोग किया जाता है। जाहिर है , रैखिकता भी एक सापेक्ष मात्रा है।

व्याख्या 3: क्योंकि सामान्य माप की स्थिति के लिए सेंसर की आदर्श रेखा अज्ञात है, इसे प्राप्त नहीं किया जा सकता है। इस कारण से, एक समझौता विधि अक्सर अपनाई जाती है, यानी फिटिंग लाइन की गणना करने के लिए सीधे सेंसर के माप परिणामों का उपयोग करना जो आदर्श रेखा के करीब है। विशिष्ट गणना विधियों में अंत-बिंदु रेखा विधि, सर्वोत्तम रेखा विधि, कम से कम वर्ग विधि आदि शामिल हैं।

4. स्थिरता:

परिभाषा: स्थिरता एक समय की अवधि में अपने प्रदर्शन को बनाए रखने के लिए एक सेंसर की क्षमता है।

व्याख्या १: स्थिरता यह जांचने के लिए मुख्य सूचकांक है कि सेंसर एक निश्चित समय सीमा में स्थिर रूप से काम करता है या नहीं। सेंसर की अस्थिरता का कारण बनने वाले कारकों में मुख्य रूप से तापमान बहाव और आंतरिक तनाव रिलीज शामिल हैं। इसलिए, यह तापमान मुआवजे को बढ़ाने में सहायक है और स्थिरता में सुधार के लिए उम्र बढ़ने के उपचार।

व्याख्या 2: स्थिरता को समय अवधि की लंबाई के अनुसार अल्पकालिक स्थिरता और दीर्घकालिक स्थिरता में विभाजित किया जा सकता है। जब अवलोकन समय बहुत कम होता है, तो स्थिरता और दोहराव करीब होते हैं। इसलिए, स्थिरता सूचकांक मुख्य रूप से लंबे समय की जांच करता है -टर्म स्थिरता। पर्यावरण के उपयोग और निर्धारित करने की आवश्यकताओं के अनुसार समय की विशिष्ट लंबाई।

व्याख्या 3: स्थिरता सूचकांक की मात्रात्मक अभिव्यक्ति के लिए पूर्ण त्रुटि और सापेक्ष त्रुटि दोनों का उपयोग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, एक तनाव प्रकार बल सेंसर में 0.02%/12h की स्थिरता होती है।

5. नमूना आवृत्ति:

परिभाषा: नमूना दर माप परिणामों की संख्या को संदर्भित करता है जिसे प्रति यूनिट समय सेंसर द्वारा नमूना किया जा सकता है।

व्याख्या 1: नमूना आवृत्ति सेंसर की गतिशील विशेषताओं का सबसे महत्वपूर्ण संकेतक है, जो सेंसर की तीव्र प्रतिक्रिया क्षमता को दर्शाता है। नमूना आवृत्ति तकनीकी संकेतकों में से एक है जिसे माप के तेजी से परिवर्तन के मामले में पूरी तरह से माना जाना चाहिए। शैनन के नमूना कानून के अनुसार, सेंसर की नमूना आवृत्ति माप की परिवर्तन आवृत्ति से 2 गुना से कम नहीं होनी चाहिए।

व्याख्या 2: विभिन्न आवृत्तियों के उपयोग के साथ, सेंसर की सटीकता भी तदनुसार भिन्न होती है। सामान्यतया, नमूना आवृत्ति जितनी अधिक होगी, माप सटीकता उतनी ही कम होगी।

सेंसर की उच्चतम सटीकता अक्सर सबसे कम नमूना गति पर या स्थिर परिस्थितियों में भी प्राप्त की जाती है। इसलिए, सेंसर चयन में सटीकता और गति को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

सेंसर के लिए पाँच डिज़ाइन युक्तियाँ

1. बस टूल से शुरू करें

पहले कदम के रूप में, इंजीनियर को अज्ञात को सीमित करने के लिए पहले बस टूल के माध्यम से सेंसर को जोड़ने का तरीका अपनाना चाहिए। एक बस टूल एक पर्सनल कंप्यूटर (पीसी) को जोड़ता है और फिर सेंसर के I2C, SPI, या अन्य प्रोटोकॉल से जोड़ता है जो अनुमति देता है "बात" करने के लिए सेंसर। एक बस उपकरण से जुड़ा एक पीसी एप्लिकेशन जो डेटा भेजने और प्राप्त करने के लिए एक ज्ञात और काम करने वाला स्रोत प्रदान करता है जो एक अज्ञात, अनधिकृत एम्बेडेड माइक्रोकंट्रोलर (एमसीयू) ड्राइवर नहीं है। बस उपयोगिता के संदर्भ में, डेवलपर एम्बेडेड स्तर पर काम करने का प्रयास करने से पहले यह समझने के लिए संदेश भेज और प्राप्त कर सकते हैं कि अनुभाग कैसे काम करता है।

2. Python में ट्रांसमिशन इंटरफ़ेस कोड लिखें

एक बार जब डेवलपर ने बस टूल के सेंसर का उपयोग करने की कोशिश की, तो अगला कदम सेंसर के लिए एप्लिकेशन कोड लिखना है। माइक्रोकंट्रोलर कोड पर सीधे कूदने के बजाय, पायथन में एप्लिकेशन कोड लिखें। कई बस उपयोगिताएं लिखते समय प्लग-इन और नमूना कोड कॉन्फ़िगर करती हैं। स्क्रिप्ट, जिसे पायथन आमतौर पर अनुसरण करता है। NET में उपलब्ध भाषाओं में से एक है। पायथन में अनुप्रयोगों को लिखना तेज और आसान है, और यह उन अनुप्रयोगों में सेंसर का परीक्षण करने का एक तरीका प्रदान करता है जो एक एम्बेडेड वातावरण में परीक्षण के रूप में जटिल नहीं हैं। उच्च होने पर -लेवल कोड गैर-एम्बेडेड इंजीनियरों के लिए एक एम्बेडेड सॉफ़्टवेयर इंजीनियर की देखभाल के बिना सेंसर स्क्रिप्ट और परीक्षणों को माइन करना आसान बना देगा।

3. माइक्रो पायथन के साथ सेंसर का परीक्षण करें

पायथन में पहला एप्लिकेशन कोड लिखने के फायदों में से एक यह है कि बस-यूटिलिटी एप्लिकेशन प्रोग्रामिंग इंटरफ़ेस (एपीआई) पर एप्लिकेशन कॉल को माइक्रो पायथन को कॉल करके आसानी से स्वैप किया जा सकता है। माइक्रो पायथन रीयल-टाइम एम्बेडेड सॉफ़्टवेयर में चलता है, जिसमें कई हैं इंजीनियरों के लिए इसके मूल्य को समझने के लिए सेंसर। माइक्रो पायथन एक कोर्टेक्स-एम4 प्रोसेसर पर चलता है, और यह एक अच्छा वातावरण है जिससे एप्लिकेशन कोड को डिबग किया जा सकता है। न केवल यह सरल है, यहां I2C या SPI ड्राइवरों को लिखने की कोई आवश्यकता नहीं है, क्योंकि वे पहले से ही माइक्रो पायथन के कार्य में शामिल हैं। पुस्तकालय।

4. सेंसर आपूर्तिकर्ता कोड का प्रयोग करें

कोई भी नमूना कोड जिसे सेंसर निर्माता से "स्क्रैप" किया जा सकता है, इंजीनियरों को यह समझने के लिए एक लंबा रास्ता तय करना होगा कि सेंसर कैसे काम करता है। दुर्भाग्य से, कई सेंसर विक्रेता एम्बेडेड सॉफ़्टवेयर डिज़ाइन के विशेषज्ञ नहीं हैं, इसलिए एक खोजने की उम्मीद न करें सुंदर वास्तुकला और लालित्य का उत्पादन-तैयार उदाहरण। बस विक्रेता कोड का उपयोग करें, जानें कि यह हिस्सा कैसे काम करता है, और रिफैक्टरिंग की निराशा तब तक पैदा होगी जब तक कि इसे एम्बेडेड सॉफ़्टवेयर में सफाई से एकीकृत नहीं किया जा सके। यह "स्पेगेटी" के रूप में शुरू हो सकता है, लेकिन निर्माताओं का उपयोग करना ' उनके सेंसर कैसे काम करते हैं, इसकी समझ से उत्पाद लॉन्च होने से पहले कई बर्बाद सप्ताहांतों को कम करने में मदद मिलेगी।

5. सेंसर फ़्यूज़न फ़ंक्शंस की लाइब्रेरी का उपयोग करें

संभावना है, सेंसर का ट्रांसमिशन इंटरफ़ेस नया नहीं है और पहले नहीं किया गया है। सभी कार्यों के ज्ञात पुस्तकालय, जैसे कि कई चिप निर्माताओं द्वारा प्रदान की गई "सेंसर फ़्यूज़न फ़ंक्शन लाइब्रेरी", डेवलपर्स को जल्दी, या इससे भी बेहतर सीखने में मदद करती है, और इससे बचने में मदद करती है उत्पाद वास्तुकला के पुनर्विकास या अत्यधिक संशोधन का चक्र। कई सेंसर को सामान्य प्रकारों या श्रेणियों में एकीकृत किया जा सकता है, और ये प्रकार या श्रेणियां ड्राइवरों के सुचारू विकास को सक्षम करेंगी, जिन्हें अगर ठीक से संभाला जाए, तो लगभग सार्वभौमिक या कम पुन: प्रयोज्य हैं। इन पुस्तकालयों को खोजें सेंसर फ्यूजन कार्य करता है और उनकी ताकत और कमजोरियों को सीखता है।

जब सेंसर को एम्बेडेड सिस्टम में एकीकृत किया जाता है, तो डिज़ाइन समय और उपयोग में आसानी को बेहतर बनाने में मदद करने के कई तरीके हैं। डिज़ाइन की शुरुआत में और उन्हें एकीकृत करने से पहले सेंसर उच्च स्तर के अमूर्तता से कैसे काम करते हैं, यह सीखकर डेवलपर्स कभी भी "गलत नहीं" हो सकते हैं। निचले स्तर की प्रणाली में। आज उपलब्ध कई संसाधन डेवलपर्स को खरोंच से शुरू किए बिना "ग्राउंड रनिंग हिट" करने में मदद करेंगे।