- Па WF-датчыкі
Гэты фрагмент прысвечаны тыпам памылак, якія ўплываюць на дакладнасць датчыка і практычныя інжынерныя рэакцыі. Мэта складаецца ў тым, каб дапамагчы вам хутка выявіць вузкія месцы ў сістэме і выбраць дзейсныя выпраўленні. Выбраўшы правільнае абсталяванне, аптымізаваўшы канструкцыю сістэмы і ачысціўшы сігнальны ланцуг, вы можаце прыкметна палепшыць стабільнасць і паўтаральнасць высокадакладныя датчыкі ціску у рэальных прадуктах.
Каталог
1. Агульная структура памылак дакладнасці датчыка
У сістэме вымярэння памылка рэдка зыходзіць з аднаго месца - гэта сума ўкладаў некалькіх падсістэм. Вы можаце разглядаць агульную дакладнасць як камбінаваны эфект эталоннай крыніцы, франтальнага ўзмацнення, самога адчувальнага элемента, сувязі навакольнага асяроддзя і этапу лічбавага пераўтварэння. Пры распрацоўцы звярніце ўвагу на сістэму: памылка зрушэння або ўзмацнення ў адной кропцы будзе ўзмоцнена, адфільтравана і пераўтворана ўніз па плыні, часта ператвараючы невялікую недахоп апаратнага забеспячэння ў прыкметную памылку вываду. Колькасная ацэнка таго, наколькі адчувальны выхад сістэмы да кожнага элемента, дазваляе сканцэнтраваць рэсурсы там, дзе яны забяспечваюць найбольшае паляпшэнне. Раз'ём датчыка на фота — невялікі металічны корпус — добры прыклад: яго ўпакоўка і мантаж уплываюць на цеплавую і механічную сувязь, што, у сваю чаргу, змяняе рэакцыю датчыка.
Класіфікацыя памылак і ўплыў на сістэмны ўзровень
Памылкі звычайна дзеляцца на чатыры тыпы: зрушэнне (зрушэнне), памылка маштабу (узмацненне), нелінейнасць і шум. Зрушэнне зрушвае ўсё чытанне; хібнасць шкалы змяняе прапарцыйныя паказанні па дыяпазоне; нелінейнасць выяўляецца па-рознаму ў розных частках дыяпазону; а шум задае найменшую выяўленую змену ў дадзенай паласе прапускання. Аналіз на сістэмным узроўні азначае прысваенне кожнай крыніцы памылак каэфіцыента адчувальнасці, стварэнне бюджэту памылак і складанне гэтых укладаў у найгоршым выпадку. Гэта дае вам доказы, каб вырашыць, дзе палепшыць абсталяванне, а дзе будзе дастатковай кампенсацыі за праграмнае забеспячэнне.
2. Фундаментальны ўплыў магутнасці і спасылак на дакладнасць
Даведачныя крыніцы з'яўляюцца асноватворнымі, таму што вымярэнне ў канчатковым рахунку параўноўваецца з гэтым эталонам. Старанна распрацаваны эталон значна памяншае дрэйф, выкліканы тэмпературай, і доўгатэрміновае зрушэнне. Напрыклад, у звычайных працоўных дыяпазонах невялікі тэмпературны каэфіцыент у апорным значэнні можа прывесці да значнай долі поўнамаштабнай памылкі. Такім чынам, выбірайце эталонныя дэталі з малым дрэйфам і нізкім узроўнем шуму і звяртайце ўвагу на кампаноўку: развязку, зазямленне і экранаванне. Што тычыцца ўбудаванага праграмнага забеспячэння, то перыядычныя праверкі або праграмы каліброўкі на аснове праграмнага забеспячэння могуць выправіць павольныя дрэйфы апорнага значэння з цягам часу.
Як якасць паставак і эталонны дызайн спрыяюць зрушэнню вымярэнняў
Стабільнае харчаванне патрабуе нізкага выхаднога супраціўлення і адпаведнай развязкі, асабліва для вымярэнняў малога сігналу, дзе пераходныя крокі напружання становяцца памылкамі вымярэння. Забяспечце лакальную развязку ў адчувальных вузлах і разгледзьце магчымасць паэтапнага рэгулявання і фільтрацыі. У прыладах з абмежаванай прасторай трымайце аналагавыя апорныя сігналы фізічна аддзеленымі ад шумных зон лічбавай камутацыі, каб пазбегнуць злучэння. Добрая кампаноўка друкаванай платы і падзел энергетычных даменаў значна памяншаюць уведзеныя памылкі.
3. Шумы і дрэйф ва ўзмацняльніках і ланцугу слабага сігналу
У ланцугу слабых сігналаў выбар узмацняльніка ў значнай ступені вызначае дасягальнае стаўленне сігнал/шум. Зрушэнне ўзмацняльніка і дрэйф ператвараюцца ў эквівалентныя памылкі вымярэнняў на ўваходзе — у невялікіх поўнамаштабных сістэмах малюсенькае зрушэнне ўваходнага сігналу можа азначаць некалькі працэнтаў памылкі на выхадзе. Дасягненне нізкага ўзроўню шуму і шырокага дынамічнага дыяпазону - гэта баланс: выбар прылады і тапалогія маюць значэнне. На практыцы вы будзеце выкарыстоўваць пярэднюю каскаду з нізкім узроўнем шуму і высокім уваходным супрацівам, а потым каскады ўзмацнення, каб дасягнуць неабходнага агульнага ўзмацнення, захоўваючы пры гэтым прапускную здольнасць, адэкватную для частот вымярэння.
Праектаванне кампрамісаў для схем узмацняльнікаў
Адзінкавыя ўзмацняльнікі рэдка забяспечваюць вельмі нізкі ўзровень шуму і вельмі высокі каэфіцыент узмацнення. Шматступенны падыход звычайна працуе лепш за ўсё: малашумны ўваходны ўзмацняльнік захоўвае слабы сігнал, у той час як пазнейшыя этапы дадаюць магчымасць кантраляванага ўзмацнення і стымулявання. Фільтры павінны быць выбраны так, каб яны адпавядалі частаце дыскрэтызацыі, каб пазбегнуць згладжвання і захаваць цікавы сігнал. Уважліва збалансуйце ўваходны супраціў, шумавыя характарыстыкі і зрушэнне пастаяннага току пры выбары частак або тапалогій.
4. Межы вырабу і зборкі адчувальнага элемента
Памылкі самога адчувальнага элемента - вытворчыя допускі, зменлівасць матэрыялу і напружання пры зборцы - часта ліквідаваць цяжэй за ўсё. Нават з завадской лінеарызацыі выхады прыкметна адрозніваюцца ад прылады да прылады. Многія датчыкі ціску выкарыстоўваюць мост узбуджэння для стварэння прапарцыйнага выхаду; гэта дапамагае паменшыць дрэйф, але асіметрыя моста і нагрузка пры зборцы ўсё роўна выклікаюць зрушэнне. Невялікі раз'ём у металічным корпусе, паказаны на малюнку, зручны для цесных установак, але прыносіць цеплавыя шляхі і перадачу напружання, што можа паўплываць на паказанні; таму падумайце аб механічнай ізаляцыі і дбайным цеплавым дызайне падчас інтэграцыі прадукту.
Як механіка і ўстаноўка ўплываюць на паказанні на мясцовым узроўні
Месца ўстаноўкі і механічнае злучэнне змяняюць лакальнае размеркаванне тэмпературы і напружаны стан вакол адчувальнага элемента, выклікаючы статычныя зрушэнні або змену нелінейнасці. Добрая механічная канструкцыя накіравана на мінімізацыю сіл, якія перадаюцца на адчувальны стрыжань, і пры неабходнасці выкарыстоўвае гнуткія мацавання або функцыі кампенсацыі для ізаляцыі непажаданых напружанняў.
5. Ліміты пераўтварэння аналага-цыфравага сігналу і аблічбоўкі
Этап A/D часта вызначае выкарыстоўваную раздзяляльнасць: прылада, разлічанае на шмат бітаў, можа быць абмежавана шумам значна ніжэй за намінальную раздзяляльнасць. Адрозніваюць намінальныя і эфектыўныя біты - апошнія залежаць ад сярэднеквадратычнага ўзроўню шуму. Шум ад піку да піку статыстычна звязаны са значэннем RMS, таму вы павінны ацэньваць пераўтваральнікі па шуме ўнутры фактычнай прапускной здольнасці прыкладання. Таксама будзьце асцярожныя: умовы ў табліцы дадзеных (апорнае напружанне, уваходны дыяпазон, прапускная здольнасць) могуць адрознівацца ад умоў вашага прадукту; вымерайце эфектыўнае раздзяленне ў рэальных умовах, а не толькі на паперы.
Стратэгіі вымярэння сістэмнага ўзроўню і метады кампенсацыі памылак
У лічбавай вобласці вы можаце прымяняць табліцы фільтрацыі, асераднення і каліброўкі, каб паменшыць рэшткавыя памылкі. Фільтраванне гандлюе прапускной здольнасцю для паляпшэння SNR; асерадненне выдаляе выпадковы шум, але можа змазваць функцыі часовай вобласці. Каліброўка праграмнага забеспячэння можа выправіць статычны зрух і маштаб, але яна не цалкам кампенсуе дынамічныя памылкі, выкліканыя тэмпературнымі зрухамі або механічнымі нагрузкамі. Такім чынам, камбінаваны апаратна-праграмны падыход з'яўляецца найбольш надзейным.
Заключэнне
Павышэнне дакладнасці - задача сістэмнага ўзроўню. Звяртайце ўвагу на даведачныя матэрыялы і расходныя матэрыялы, пярэдні канец узмацняльніка, адчувальны элемент і яго механічную ўпакоўку, а таксама ступень аналага-цыфра. Для маленькага раздыма ў металічным корпусе, паказанага на малюнку, звярніце асаблівую ўвагу на механічныя і цеплавыя шляхі. Пры выбары ўзмацняльнікаў і пераўтваральнікаў зрабіце шум і дынамічны дыяпазон асноўнымі крытэрамі. Стварыце бюджэт памылак, які колькасна ацэньвае ўклад кожнай падсістэмы, каб вы маглі вызначыць прыярытэты паляпшэнняў там, дзе яны найбольш важныя. Спалучэнне апаратнага дызайну з нізкім узроўнем шуму і мэтавай лічбавай кампенсацыі прыкметна павысіць прадукцыйнасць у палявых умовах высокадакладныя датчыкі ціску і датчыкі ціску з высокім дазволам — і пры выкарыстанні масланапоўненыя модулі датчыкаў ціску або дыфузійна-крэмніевыя алейныя стрыжні, інтэграваны выгляд сістэмы і дбайнае ўкараненне неабходныя.
Прыведзенае вышэй увядзенне толькі драпае паверхню прымянення тэхналогіі датчыка ціску. Мы працягнем вывучаць розныя тыпы сэнсарных элементаў, якія выкарыстоўваюцца ў розных прадуктах, як яны працуюць, а таксама іх перавагі і недахопы. Калі вы жадаеце атрымаць больш падрабязную інфармацыю аб тым, што тут абмяркоўваецца, вы можаце праверыць адпаведнае змесціва далей у гэтым кіраўніцтве. Калі ў вас няма часу, вы таксама можаце націснуць тут, каб загрузіць падрабязную інфармацыю аб гэтым даведніку Датчыкі датчыка ціску паветра PDF дадзеныя.
Для атрымання дадатковай інфармацыі аб іншых сэнсарных тэхналогіях, калі ласка Наведайце старонку датчыкаў.