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優(yōu)化實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)捕獲的三個(gè)技巧

python爬蟲(chóng)知識(shí)分享 ? 來(lái)源:python爬蟲(chóng)知識(shí)分享 ? 作者:python爬蟲(chóng)知識(shí)分享 ? 2022-12-22 14:20 ? 次閱讀
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本文將詳細(xì)介紹如何通過(guò)關(guān)注特定傳感器參數(shù)來(lái)優(yōu)化實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)捕獲提供了三個(gè)技巧。

實(shí)時(shí)控制是閉環(huán)系統(tǒng)在定義的時(shí)間窗口內(nèi)收集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)并更新系統(tǒng)的能力。

您可能需要監(jiān)控電機(jī)的位置和轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)電動(dòng)汽車(EV)充電站的輸出功率,甚至需要測(cè)量車輛與其前方停車間的極近距離。無(wú)論什么應(yīng)用,對(duì)于閉環(huán)系統(tǒng)的安全和性能而言,傳感器速度、精度和可靠性等參數(shù)都至關(guān)重要。

技巧1:選擇可在定義的時(shí)間窗口中收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行通信的傳感器。

在瞬息萬(wàn)變的環(huán)境中,傳感器響應(yīng)、轉(zhuǎn)換和通信速度對(duì)于實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)至關(guān)重要。系統(tǒng)收集和處理數(shù)據(jù)的速度越快,更新輸出的速度就越快,從而可以保持穩(wěn)定性和效率。

我們看一個(gè)電動(dòng)汽車電池包的示例。在此示例中,40多個(gè)傳感器用于測(cè)量電芯溫度。這些傳感器提供的數(shù)據(jù)幫助維護(hù)電池的安全運(yùn)行并優(yōu)化充電效率。設(shè)計(jì)人員通常會(huì)面臨的難題是連接負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電纜會(huì)增加電動(dòng)汽車的重量和成本。

要解決這個(gè)難題,如圖1所示,您可以采用TI TMP1826溫度傳感器的單線協(xié)議,以便減少所需電纜數(shù)量、降低整體重量并提高車輛效率。

未來(lái)的電動(dòng)汽車有望成為能源來(lái)源,即在用電高峰或停電期間將存儲(chǔ)的電能返回電網(wǎng)。管理這種潛在的能量交換是電網(wǎng)集成的一個(gè)方面,這使得通信成為電動(dòng)汽車充電站的一項(xiàng)關(guān)鍵設(shè)計(jì)考量。無(wú)論是車輛充電點(diǎn)到電網(wǎng),還是充電站到云端,前后端通信設(shè)計(jì)都必須滿足充電過(guò)程中的數(shù)據(jù)、功能安全與信息安全標(biāo)準(zhǔn),如圖1所示。

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圖1:減少電動(dòng)汽車電池溫度傳感器布線

不過(guò),在一根總線上具有多個(gè)傳感器的情況下,要讓控制器可在定義的時(shí)間窗口中從每個(gè)溫度傳感器查詢新的溫度讀數(shù),必須確保通信速度足夠快。值得慶幸的是,TMP1826等器件不僅支持傳統(tǒng)應(yīng)用所需的標(biāo)準(zhǔn)速度,還支持低延遲通信所需的具有90kbps數(shù)據(jù)速率的超速模式,使得實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)能夠正確更新每個(gè)電池模塊的電芯溫度。

技巧2:選擇高精度傳感器并遵循最佳實(shí)踐,以便盡量減少外部誤差。

實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)需要精確的反饋,而要實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)的最簡(jiǎn)單方法就是使用高精度傳感器。假設(shè)有一個(gè)通過(guò)電機(jī)控制的系統(tǒng),如圖2中的六軸機(jī)械臂或協(xié)作機(jī)器人。這些機(jī)器人需要精確的電機(jī)位置檢測(cè)和控制,才能確保組裝過(guò)程中的精確度和人機(jī)交互情況下的安全性。

如果能獲取更加準(zhǔn)確的電機(jī)位置,則可以減少機(jī)械容差。換句話說(shuō),位置傳感器越精確,設(shè)計(jì)裕度越大。借助TMAG5170等高精度霍爾效應(yīng)位置傳感器,您可以準(zhǔn)確監(jiān)控電機(jī)的位置,同時(shí)可以對(duì)任何角度變化做出快速響應(yīng),以便實(shí)時(shí)控制處理單元可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行重新定位。

為實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量,必須遵循最佳設(shè)計(jì)實(shí)踐并考慮所有可能的誤差源(如系統(tǒng)的機(jī)械缺陷或與信號(hào)鏈相關(guān)的誤差)。如需了解在磁感應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)所需的精確角度反饋,請(qǐng)參閱實(shí)現(xiàn)超高系統(tǒng)角度感應(yīng)精度應(yīng)用手冊(cè)中的指南。

技巧3:基于產(chǎn)品任務(wù)剖面選擇可靠的傳感器。

傳感器的速度和精度是成功實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制的兩個(gè)關(guān)鍵因素。此外,要讓傳感器可以隨著時(shí)間的推移正常運(yùn)行,還必須考慮系統(tǒng)的壽命和運(yùn)行環(huán)境條件。例如,圖3中所示的衛(wèi)星不僅需要承受太空中強(qiáng)烈的物理振動(dòng)和大量輻射,還需要承受極端的溫度變化。

在太空中進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的一個(gè)示例是衛(wèi)星上的發(fā)電和配電系統(tǒng)。其中,電流檢測(cè)放大器用于監(jiān)測(cè)主電源軌輸入電流,從而檢測(cè)單粒子瞬變。一旦檢測(cè)到過(guò)流事件,處理器會(huì)進(jìn)行實(shí)時(shí)反應(yīng),以便關(guān)閉電子子系統(tǒng),防止造成損壞。

TI在INA901-SP和INA240-SEP等CSA產(chǎn)品中采用先進(jìn)技術(shù),如增強(qiáng)型航天塑料和耐輻射封裝,可以在太空中保持高精度測(cè)量并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。

結(jié)語(yǔ)

檢測(cè)通常是指測(cè)量電壓、電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速、位置、濕度和溫度等外部變量。要實(shí)現(xiàn)向控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)變化,傳感器的響應(yīng)時(shí)間、通信速度、精度和可靠性是至關(guān)重要的參數(shù)。

審核編輯:湯梓紅

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