Posso migliorare la precisione dei sensori di temperatura LM35 calcolando la media di diversi sensori?

Posso creare un super-sensore calcolando la media delle letture di diversi sensori LM35? Non sarebbe più preciso perché farei una media della distorsione sistematica nei singoli sensori? Inoltre, non sarebbe anche più preciso, perché qualsiasi rumore sarà attenuato / mediato?

Sembra quasi troppo bello per essere vero. Voglio dire, queste cose sono davvero economiche per quanto riguarda i sensori, quindi cosa mi impedisce di acquistare come 10 di loro e realizzare sensori di temperatura super accurati con questo metodo?

Non è possibile garantire una maggiore precisione, ma è possibile ottenere un rapporto segnale / rumore migliore.

Immagina se tutti i sensori fossero spenti della stessa quantità consentita nelle specifiche. La loro media non produrrebbe una migliore precisione. Se avessi un numero ragionevolmente elevato di questi sensori e avessero una distribuzione casuale degli errori all'interno della loro banda di errore consentita, otterrai una maggiore precisione calcolando la media. Tuttavia, il problema è che non hai modo di sapere se hai il primo caso o il secondo. Se tutte le unità provengono dallo stesso lotto di produzione, è probabile che i loro errori non vengano distribuiti casualmente.

Il rumore diminuisce, tuttavia. Ogni sensore aggiunge un po 'di rumore alla sua lettura. Ciò non è correlato al rumore degli altri sensori, quindi la media riduce il rumore. Naturalmente questo non è vero per il rumore proveniente dall'esterno dell'intero sistema poiché sarebbe correlato e la media delle letture multiple del sensore non lo ridurrà.

Si noti che esiste più di un modo per "media". Stai pensando di calcolare la media su più sensori per ridurre il rumore. Tuttavia, poiché questo rumore è essenzialmente casuale, è possibile effettuare la media tra letture multiple dallo stesso sensore rilevate in momenti diversi. Nel caso più generale, si tratta in realtà di un filtro passa basso. Poiché le temperature cambiano lentamente, il filtraggio aggressivo dei bassi passa all'uscita di un sensore di temperatura per ridurre il rumore. Guardando questo nello spazio delle frequenze, sai che la temperatura cambia lentamente, quindi i componenti ad alta frequenza sono rumorosi e possono essere attenuati in modo sicuro.

Sì, l'uso di più sensori può darti una temperatura media . Quanto è corretta quella temperatura è ancora in discussione.

Se il 50% dei sensori è al di sopra della temperatura reale e il 50% è al di sotto, otterrai la temperatura reale (o buona). Se il 75% è superiore e il 25% è inferiore, allora leggerai la temperatura più alta di quanto non sia.

Per precisione, avrai bisogno di alcuni riferimenti per testare i sensori per ottenere la temperatura reale, di solito una temperatura nota per calibrare il sensore.

Per quanto riguarda la cancellazione del rumore, puoi fare esattamente la stessa cosa con un sensore e campionarlo più volte e fare la media dei risultati.

Se gli errori fossero casuali, ci si potrebbe aspettare un miglioramento di circa un fattore 3 per 10 sensori (la radice quadrata di 10). Ma è probabile che ci siano errori sistematici che non si annullerebbero.

• Perché vuoi una precisione migliore di 0,5 ° C in primo luogo?

• Quale temperatura vuoi misurare? Se hai dieci sensori non saranno tutti nello stesso posto. Il più delle volte sarà meglio ottenere una precisione maggiore.

• Hai spazio anche per 10 sensori?

È una buona idea fare letture multiple di un sensore.

Parli di "distorsione sistematica". Se assumiamo il presupposto generalmente ragionevole che le letture dai sensori abbiano una deviazione media e standard, rispetto all'aumentare della dimensione del campione (numero di sensori), la deviazione standard dovrebbe diminuire.

Quindi di nuovo se si prendono più letture dallo stesso sensore, anche la deviazione standard delle letture dovrebbe essere ridotta.

Per quanto riguarda la media, supponiamo che quando la temperatura esatta è 80 ° C e il sensore 1 potrebbe leggere 79 ° C, sensore 2 80 ° C e sensore 3 81 ° C. In questo caso la media delle letture fornisce una risposta di 80 ° C mentre dei 3 singoli sensori solo uno aveva il valore corretto. C'è altro da considerare qui, supponiamo che il sensore 1 legga sempre 1C basso mentre il sensore 3 legga sempre 1C alto. Se fosse possibile determinarlo confrontandolo con una fonte accurata, è possibile correggere questa lettura bassa 1C per il sensore 1 nella post-conversione del software.

In termini pratici, come si monterebbero più sensori in modo che fossero tutti in contatto con lo stesso punto esatto in cui si desidera misurare la temperatura? Per letture di alta precisione anche una piccola separazione tra i sensori potrebbe significare che sono stati esposti a temperature diverse. In questo caso la media delle letture non produrrebbe dati utili su quale fosse la temperatura in un determinato punto, ma solo la media attraverso un certo spazio. Un po 'come montare 4 termometri su ciascun lato della casa; è molto probabile che quello sul lato soleggiato abbia una temperatura diversa rispetto a quello sul lato ombroso.

Solo per essere pignoli e aggiungere 2 centesimi a questa domanda: se non ti piacciono le risposte esigenti , non leggere nemmeno questo o vorrai uccidermi.

Dal momento che tutti i sensori hanno un certo pregiudizio interno, finirai per non essere mai estremamente preciso .

Se hai un sensore e conosci il suo bias, puoi compensare le sue letture e ottenere la temperatura reale. E sarai limitato alle sue caratteristiche (esempio: se è lineare nelle sue letture al variare della temperatura, o se gli errori non sono lineari ... se è stabile col passare del tempo o no ...).

Se hai molti sensori e li fai in media, riduci il divario tra la temperatura reale e quella misurata, ma poiché ognuno ha il suo errore, la media avrà sempre qualche errore. Per evitarlo, solo se hai esattamente lo stesso numero di sensori sopra e sotto la temperatura corretta, e solo se hanno esattamente lo stesso numero sopra e sotto ...

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