સેન્સરના પાંચ ડિઝાઇન કૌશલ્ય અને ટેકનિકલ સૂચકાંકો

પૃથ્વીની સપાટી પર અને આપણી આસપાસના અવકાશમાં સેન્સરની સંખ્યા વધી રહી છે, જે વિશ્વને ડેટા પૂરો પાડે છે. આ સસ્તા સેન્સર ઇન્ટરનેટ ઓફ થિંગ્સના વિકાસ અને આપણો સમાજ જે ડિજિટલ ક્રાંતિનો સામનો કરી રહ્યો છે તે પાછળનું પ્રેરક બળ છે, છતાં સેન્સરમાંથી ડેટાને કનેક્ટ કરવું અને ઍક્સેસ કરવું હંમેશા સીધું કે સરળ હોતું નથી. આ પેપર સેન્સર ટેકનિકલ ઇન્ડેક્સ, 5 ડિઝાઇન કૌશલ્ય અને OEM સાહસોનો પરિચય કરાવશે.

સૌ પ્રથમ, ટેકનિકલ ઇન્ડેક્સ એ ઉત્પાદનના પ્રદર્શનને દર્શાવવા માટેનો ઉદ્દેશ્ય આધાર છે.ટેકનિકલ સૂચકાંકોને સમજો, ઉત્પાદનની યોગ્ય પસંદગી અને ઉપયોગમાં મદદ કરો.સેન્સરના ટેકનિકલ સૂચકાંકોને સ્ટેટિક સૂચકાંકો અને ડાયનેમિક સૂચકાંકોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે. સ્ટેટિક સૂચકાંકો મુખ્યત્વે સ્ટેટિક ઇન્વેરિયન્સની સ્થિતિમાં સેન્સરના પ્રદર્શનની તપાસ કરે છે, જેમાં રિઝોલ્યુશન, રિપીટેબિલિટી, સેન્સિટિવિટી, રેખીયતા, રીટર્ન એરર, થ્રેશોલ્ડ, ક્રીપ, સ્ટેબિલિટી વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.ડાયનેમિક ઇન્ડેક્સ મુખ્યત્વે ફ્રીક્વન્સી રિસ્પોન્સ અને સ્ટેપ રિસ્પોન્સ સહિત ઝડપી પરિવર્તનની સ્થિતિમાં સેન્સરના પ્રદર્શનની તપાસ કરે છે.

સેન્સરના અસંખ્ય ટેકનિકલ સૂચકાંકોને કારણે, વિવિધ ડેટા અને સાહિત્યનું વર્ણન અલગ અલગ ખૂણાથી કરવામાં આવે છે, જેથી વિવિધ લોકોની સમજણ અલગ અલગ હોય, અને ગેરસમજ અને અસ્પષ્ટતા પણ હોય. આ માટે, સેન્સર માટે નીચેના કેટલાક મુખ્ય ટેકનિકલ સૂચકાંકોનું અર્થઘટન કરવામાં આવ્યું છે:

૧, ઠરાવ અને ઠરાવ:

વ્યાખ્યા: રિઝોલ્યુશન એ સેન્સર શોધી શકે તેવા નાનામાં નાના માપેલા ફેરફારનો ઉલ્લેખ કરે છે. રિઝોલ્યુશન એ રિઝોલ્યુશન અને પૂર્ણ સ્કેલ મૂલ્યના ગુણોત્તરનો ઉલ્લેખ કરે છે.

અર્થઘટન ૧: રિઝોલ્યુશન એ સેન્સરનું સૌથી મૂળભૂત સૂચક છે. તે માપેલા પદાર્થોને અલગ પાડવાની સેન્સરની ક્ષમતાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. સેન્સરની અન્ય તકનીકી લાક્ષણિકતાઓને રિઝોલ્યુશનના સંદર્ભમાં લઘુત્તમ એકમ તરીકે વર્ણવવામાં આવી છે.

ડિજિટલ ડિસ્પ્લેવાળા સેન્સર અને સાધનો માટે, રિઝોલ્યુશન પ્રદર્શિત કરવાના અંકોની ન્યૂનતમ સંખ્યા નક્કી કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઇલેક્ટ્રોનિક ડિજિટલ કેલિપરનું રિઝોલ્યુશન 0.01mm છે, અને સૂચક ભૂલ ±0.02mm છે.

અર્થઘટન 2: રિઝોલ્યુશન એ એકમો સાથેનો સંપૂર્ણ નંબર છે. ઉદાહરણ તરીકે, તાપમાન સેન્સરનું રિઝોલ્યુશન 0.1℃ છે, પ્રવેગક સેન્સરનું રિઝોલ્યુશન 0.1g છે, વગેરે.

અર્થઘટન ૩: રિઝોલ્યુશન એ રિઝોલ્યુશન સાથે સંબંધિત અને ખૂબ સમાન ખ્યાલ છે, બંને માપન માટે સેન્સરના રિઝોલ્યુશનનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.

મુખ્ય તફાવત એ છે કે રિઝોલ્યુશન સેન્સરના રિઝોલ્યુશનના ટકાવારી તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે. તે સાપેક્ષ છે અને તેનું કોઈ પરિમાણ નથી. ઉદાહરણ તરીકે, તાપમાન સેન્સરનું રિઝોલ્યુશન 0.1℃ છે, સંપૂર્ણ શ્રેણી 500℃ છે, રિઝોલ્યુશન 0.1/500=0.02% છે.

2. પુનરાવર્તિતતા:

વ્યાખ્યા: સેન્સરની પુનરાવર્તિતતા એ માપન પરિણામો વચ્ચેના તફાવતની ડિગ્રીનો ઉલ્લેખ કરે છે જ્યારે માપન એક જ સ્થિતિમાં એક જ દિશામાં ઘણી વખત પુનરાવર્તિત થાય છે. જેને પુનરાવર્તન ભૂલ, પ્રજનન ભૂલ, વગેરે પણ કહેવાય છે.

અર્થઘટન ૧: સેન્સરની પુનરાવર્તિતતા એ સમાન પરિસ્થિતિઓ હેઠળ મેળવેલા બહુવિધ માપ વચ્ચેના તફાવતની ડિગ્રી હોવી જોઈએ. જો માપનની પરિસ્થિતિઓ બદલાય છે, તો માપન પરિણામો વચ્ચેની તુલનાત્મકતા અદૃશ્ય થઈ જશે, જેનો ઉપયોગ પુનરાવર્તિતતાનું મૂલ્યાંકન કરવા માટેના આધાર તરીકે થઈ શકતો નથી.

અર્થઘટન 2: સેન્સરની પુનરાવર્તિતતા સેન્સરના માપન પરિણામોના વિક્ષેપ અને રેન્ડમનેસનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. આવા વિક્ષેપ અને રેન્ડમનેસનું કારણ એ છે કે સેન્સરની અંદર અને બહાર વિવિધ રેન્ડમ વિક્ષેપો અનિવાર્યપણે અસ્તિત્વમાં છે, જેના પરિણામે સેન્સરના અંતિમ માપન પરિણામો રેન્ડમ ચલોની લાક્ષણિકતાઓ દર્શાવે છે.

અર્થઘટન ૩: રેન્ડમ ચલના પ્રમાણભૂત વિચલનનો ઉપયોગ પુનઃઉત્પાદનક્ષમ જથ્થાત્મક અભિવ્યક્તિ તરીકે થઈ શકે છે.

અર્થઘટન 4: બહુવિધ પુનરાવર્તિત માપન માટે, જો બધા માપનો સરેરાશ અંતિમ માપન પરિણામ તરીકે લેવામાં આવે તો ઉચ્ચ માપન ચોકસાઈ મેળવી શકાય છે. કારણ કે સરેરાશનું પ્રમાણભૂત વિચલન દરેક માપના પ્રમાણભૂત વિચલન કરતા નોંધપાત્ર રીતે નાનું છે.

3. રેખીયતા:

વ્યાખ્યા: રેખીયતા (રેખીયતા) એ આદર્શ સીધી રેખાથી સેન્સર ઇનપુટ અને આઉટપુટ વળાંકના વિચલનનો ઉલ્લેખ કરે છે.

અર્થઘટન ૧: આદર્શ સેન્સર ઇનપુટ/આઉટપુટ સંબંધ રેખીય હોવો જોઈએ, અને તેનો ઇનપુટ/આઉટપુટ વળાંક સીધી રેખા (નીચેની આકૃતિમાં લાલ રેખા) હોવો જોઈએ.

જોકે, વાસ્તવિક સેન્સરમાં મોટાભાગે વિવિધ પ્રકારની ભૂલો હોય છે, જેના પરિણામે વાસ્તવિક ઇનપુટ અને આઉટપુટ વળાંક આદર્શ સીધી રેખા નથી, પરંતુ એક વળાંક છે (નીચેની આકૃતિમાં લીલો વળાંક).

રેખીયતા એ સેન્સરના વાસ્તવિક લાક્ષણિક વળાંક અને ઑફ-લાઇન લાઇન વચ્ચેના તફાવતની ડિગ્રી છે, જેને નોનલાઇનિયરિટી અથવા નોનલાઇનિયર એરર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.

અર્થઘટન 2: સેન્સરના વાસ્તવિક લાક્ષણિક વળાંક અને આદર્શ રેખા વચ્ચેનો તફાવત વિવિધ કદના માપન પર અલગ હોવાથી, પૂર્ણ શ્રેણી શ્રેણીમાં તફાવતના મહત્તમ મૂલ્ય અને પૂર્ણ શ્રેણી મૂલ્યનો ગુણોત્તર ઘણીવાર ઉપયોગમાં લેવાય છે. દેખીતી રીતે, રેખીયતા પણ એક સંબંધિત જથ્થો છે.

અર્થઘટન ૩: સામાન્ય માપન પરિસ્થિતિ માટે સેન્સરની આદર્શ રેખા અજાણી હોવાથી, તે મેળવી શકાતી નથી. આ કારણોસર, ઘણીવાર સમાધાન પદ્ધતિ અપનાવવામાં આવે છે, એટલે કે, આદર્શ રેખાની નજીક ફિટિંગ રેખાની ગણતરી કરવા માટે સેન્સરના માપન પરિણામોનો સીધો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ચોક્કસ ગણતરી પદ્ધતિઓમાં અંતિમ બિંદુ રેખા પદ્ધતિ, શ્રેષ્ઠ રેખા પદ્ધતિ, ઓછામાં ઓછી ચોરસ પદ્ધતિ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.

4. સ્થિરતા:

વ્યાખ્યા: સ્થિરતા એ સેન્સરની સમયાંતરે તેનું પ્રદર્શન જાળવી રાખવાની ક્ષમતા છે.

અર્થઘટન 1: સ્થિરતા એ મુખ્ય સૂચક છે જે તપાસ કરે છે કે સેન્સર ચોક્કસ સમય શ્રેણીમાં સ્થિર રીતે કાર્ય કરે છે કે નહીં. સેન્સરની અસ્થિરતા તરફ દોરી જતા પરિબળોમાં મુખ્યત્વે તાપમાનમાં ફેરફાર અને આંતરિક તાણ મુક્તિનો સમાવેશ થાય છે. તેથી, સ્થિરતા સુધારવા માટે તાપમાન વળતર અને વૃદ્ધત્વ સારવારમાં વધારો કરવો મદદરૂપ છે.

અર્થઘટન 2: સ્થિરતાને સમયગાળાની લંબાઈ અનુસાર ટૂંકા ગાળાની સ્થિરતા અને લાંબા ગાળાની સ્થિરતામાં વિભાજિત કરી શકાય છે.જ્યારે અવલોકન સમય ખૂબ ઓછો હોય છે, ત્યારે સ્થિરતા અને પુનરાવર્તિતતા નજીક હોય છે.તેથી, સ્થિરતા સૂચકાંક મુખ્યત્વે લાંબા ગાળાની સ્થિરતાની તપાસ કરે છે.પર્યાવરણના ઉપયોગ અને નક્કી કરવા માટેની જરૂરિયાતો અનુસાર ચોક્કસ સમયની લંબાઈ.

અર્થઘટન ૩: સ્થિરતા સૂચકાંકના જથ્થાત્મક અભિવ્યક્તિ માટે સંપૂર્ણ ભૂલ અને સંબંધિત ભૂલ બંનેનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, સ્ટ્રેન પ્રકારના ફોર્સ સેન્સરમાં 0.02%/12h ની સ્થિરતા હોય છે.

5. નમૂના લેવાની આવર્તન:

વ્યાખ્યા: નમૂના દર એ માપન પરિણામોની સંખ્યાનો ઉલ્લેખ કરે છે જે સેન્સર દ્વારા પ્રતિ યુનિટ સમય નમૂના લઈ શકાય છે.

અર્થઘટન 1: સેમ્પલિંગ ફ્રીક્વન્સી એ સેન્સરની ગતિશીલ લાક્ષણિકતાઓનું સૌથી મહત્વપૂર્ણ સૂચક છે, જે સેન્સરની ઝડપી પ્રતિભાવ ક્ષમતાને પ્રતિબિંબિત કરે છે. સેમ્પલિંગ ફ્રીક્વન્સી એ તકનીકી સૂચકાંકોમાંનું એક છે જેને માપનના ઝડપી ફેરફારના કિસ્સામાં સંપૂર્ણપણે ધ્યાનમાં લેવું આવશ્યક છે. શેનોનના સેમ્પલિંગ કાયદા અનુસાર, સેન્સરની સેમ્પલિંગ ફ્રીક્વન્સી માપેલા ફેરફાર ફ્રીક્વન્સીના 2 ગણા કરતા ઓછી ન હોવી જોઈએ.

અર્થઘટન 2: વિવિધ ફ્રીક્વન્સીઝના ઉપયોગ સાથે, સેન્સરની ચોકસાઈ પણ તે મુજબ બદલાય છે. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, નમૂના લેવાની આવર્તન જેટલી વધારે હશે, માપનની ચોકસાઈ ઓછી હશે.

સેન્સરની સૌથી વધુ ચોકસાઈ ઘણીવાર સૌથી ઓછી સેમ્પલિંગ ગતિએ અથવા સ્થિર પરિસ્થિતિઓમાં પણ પ્રાપ્ત થાય છે. તેથી, સેન્સરની પસંદગીમાં ચોકસાઈ અને ઝડપ ધ્યાનમાં લેવી આવશ્યક છે.

સેન્સર માટે પાંચ ડિઝાઇન ટિપ્સ

૧. બસ ટૂલથી શરૂઆત કરો

પ્રથમ પગલા તરીકે, એન્જિનિયરે અજાણ્યાને મર્યાદિત કરવા માટે બસ ટૂલ દ્વારા સેન્સરને કનેક્ટ કરવાનો અભિગમ અપનાવવો જોઈએ. બસ ટૂલ એક પર્સનલ કમ્પ્યુટર (PC) ને અને પછી સેન્સરના I2C, SPI અથવા અન્ય પ્રોટોકોલ સાથે જોડે છે જે સેન્સરને "વાત" કરવાની મંજૂરી આપે છે. બસ ટૂલ સાથે સંકળાયેલ પીસી એપ્લિકેશન જે ડેટા મોકલવા અને પ્રાપ્ત કરવા માટે જાણીતો અને કાર્યકારી સ્ત્રોત પૂરો પાડે છે જે અજાણ્યો, અપ્રમાણિત એમ્બેડેડ માઇક્રોકન્ટ્રોલર (MCU) ડ્રાઇવર નથી. બસ યુટિલિટીના સંદર્ભમાં, ડેવલપર એમ્બેડેડ સ્તરે કાર્ય કરવાનો પ્રયાસ કરતા પહેલા વિભાગ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તેની સમજ મેળવવા માટે સંદેશા મોકલી અને પ્રાપ્ત કરી શકે છે.

2. પાયથોનમાં ટ્રાન્સમિશન ઇન્ટરફેસ કોડ લખો

એકવાર ડેવલપર બસ ટૂલના સેન્સરનો ઉપયોગ કરવાનો પ્રયાસ કરી લે, પછી આગળનું પગલું સેન્સર માટે એપ્લિકેશન કોડ લખવાનું છે. સીધા માઇક્રોકન્ટ્રોલર કોડ પર જવાને બદલે, પાયથોનમાં એપ્લિકેશન કોડ લખો. ઘણી બસ યુટિલિટીઝ લેખન સ્ક્રિપ્ટો લખતી વખતે પ્લગ-ઇન્સ અને સેમ્પલ કોડ ગોઠવે છે, જે પાયથોન સામાન્ય રીતે અનુસરે છે. NET.net માં ઉપલબ્ધ ભાષાઓમાંની એક. પાયથોનમાં એપ્લિકેશનો લખવાનું ઝડપી અને સરળ છે, અને તે એમ્બેડેડ વાતાવરણમાં પરીક્ષણ કરવા જેટલું જટિલ ન હોય તેવી એપ્લિકેશનોમાં સેન્સર્સનું પરીક્ષણ કરવાનો માર્ગ પૂરો પાડે છે. ઉચ્ચ-સ્તરીય કોડ રાખવાથી બિન-એમ્બેડેડ એન્જિનિયરો માટે એમ્બેડેડ સોફ્ટવેર એન્જિનિયરની સંભાળ વિના સેન્સર સ્ક્રિપ્ટો અને પરીક્ષણો ખાણ કરવાનું સરળ બનશે.

૩. માઇક્રો પાયથોન વડે સેન્સરનું પરીક્ષણ કરો

પાયથોનમાં પહેલો એપ્લિકેશન કોડ લખવાનો એક ફાયદો એ છે કે બસ-યુટિલિટી એપ્લિકેશન પ્રોગ્રામિંગ ઇન્ટરફેસ (API) પર એપ્લિકેશન કોલ્સ માઇક્રો પાયથોનને કૉલ કરીને સરળતાથી બદલી શકાય છે. માઇક્રો પાયથોન રીઅલ-ટાઇમ એમ્બેડેડ સોફ્ટવેરમાં ચાલે છે, જેમાં એન્જિનિયરો માટે તેનું મૂલ્ય સમજવા માટે ઘણા સેન્સર હોય છે. માઇક્રો પાયથોન કોર્ટેક્સ-M4 પ્રોસેસર પર ચાલે છે, અને તે એક સારું વાતાવરણ છે જ્યાંથી એપ્લિકેશન કોડ ડીબગ કરી શકાય છે. તે ફક્ત સરળ જ નથી, અહીં I2C અથવા SPI ડ્રાઇવર્સ લખવાની જરૂર નથી, કારણ કે તે પહેલાથી જ માઇક્રો પાયથોનની ફંક્શન લાઇબ્રેરીમાં આવરી લેવામાં આવ્યા છે.

૪. સેન્સર સપ્લાયર કોડનો ઉપયોગ કરો

સેન્સર ઉત્પાદક પાસેથી "સ્ક્રેપ" કરી શકાય તેવા કોઈપણ નમૂના કોડ, એન્જિનિયરોએ સેન્સર કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તે સમજવા માટે ઘણો આગળ વધવું પડશે. કમનસીબે, ઘણા સેન્સર વિક્રેતાઓ એમ્બેડેડ સોફ્ટવેર ડિઝાઇનમાં નિષ્ણાત નથી, તેથી સુંદર સ્થાપત્ય અને સુઘડતાનું ઉત્પાદન-તૈયાર ઉદાહરણ શોધવાની અપેક્ષા રાખશો નહીં. ફક્ત વિક્રેતા કોડનો ઉપયોગ કરો, આ ભાગ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તે શીખો, અને રિફેક્ટરિંગની હતાશા ઊભી થશે જ્યાં સુધી તેને એમ્બેડેડ સોફ્ટવેરમાં સ્વચ્છ રીતે સંકલિત ન કરી શકાય. તે "સ્પાઘેટ્ટી" તરીકે શરૂ થઈ શકે છે, પરંતુ ઉત્પાદકોની તેમના સેન્સર કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તેની સમજનો ઉપયોગ કરવાથી ઉત્પાદન લોન્ચ થાય તે પહેલાં ઘણા બરબાદ થયેલા સપ્તાહાંતોને ઘટાડવામાં મદદ મળશે.

૫. સેન્સર ફ્યુઝન ફંક્શન્સની લાઇબ્રેરીનો ઉપયોગ કરો

શક્યતા છે કે, સેન્સરનું ટ્રાન્સમિશન ઇન્ટરફેસ નવું નથી અને પહેલાં ક્યારેય કરવામાં આવ્યું નથી. ઘણા ચિપ ઉત્પાદકો દ્વારા પ્રદાન કરવામાં આવતી "સેન્સર ફ્યુઝન ફંક્શન લાઇબ્રેરી" જેવા બધા કાર્યોની જાણીતી લાઇબ્રેરીઓ વિકાસકર્તાઓને ઝડપથી અથવા વધુ સારી રીતે શીખવામાં મદદ કરે છે, અને ઉત્પાદન આર્કિટેક્ચરને પુનઃવિકાસ અથવા ધરખમ રીતે સંશોધિત કરવાના ચક્રને ટાળે છે. ઘણા સેન્સરને સામાન્ય પ્રકારો અથવા શ્રેણીઓમાં સંકલિત કરી શકાય છે, અને આ પ્રકારો અથવા શ્રેણીઓ ડ્રાઇવરોના સરળ વિકાસને સક્ષમ કરશે, જો યોગ્ય રીતે હેન્ડલ કરવામાં આવે તો, લગભગ સાર્વત્રિક અથવા ઓછા ફરીથી વાપરી શકાય તેવા હોય છે. સેન્સર ફ્યુઝન ફંક્શન્સની આ લાઇબ્રેરીઓ શોધો અને તેમની શક્તિઓ અને નબળાઈઓ શીખો.

જ્યારે સેન્સરને એમ્બેડેડ સિસ્ટમમાં એકીકૃત કરવામાં આવે છે, ત્યારે ડિઝાઇન સમય અને ઉપયોગમાં સરળતા સુધારવા માટે ઘણી બધી રીતો છે. ડિઝાઇનની શરૂઆતમાં અને નીચલા સ્તરની સિસ્ટમમાં એકીકૃત કરતા પહેલા સેન્સર ઉચ્ચ સ્તરના અમૂર્તતામાંથી કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તે શીખીને વિકાસકર્તાઓ ક્યારેય "ખોટા" થઈ શકતા નથી. આજે ઉપલબ્ધ ઘણા સંસાધનો વિકાસકર્તાઓને શરૂઆતથી શરૂઆત કર્યા વિના "જમીન પર દોડવામાં" મદદ કરશે.