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壓力傳感器校準實例

發布時間:2020-09-07 08:11人氣:

在此給出一個壓力傳感器的實例,其所涉及的原理適用于任何使用類似電橋的傳感器。公式1給出了一個原始的壓力傳感器的輸出模型。其中,VOUT在給定壓力P下具有很寬的變化范圍,不同傳感器在同一溫度下,或者同一傳感器在不同溫度下,其VOUT都有所不同。因此要提供一個一致的、有意義的輸出,每個傳感器都必須進行校正,以補償器件之間的差異和溫度漂移。長期以來,校準都是通過模擬電路進行的。然而,現代電子學的進展使得數字校準比模擬校準更具成本效益,而且其準確性也更好。此外,利用一些模擬技術“竅門”,可以在不犧牲精度的前提下簡化數字校準。
VOUT=VB(PS0(1+S1(T-T0))+U0+U1(T-T0))  1
式中,VOUT為電橋輸出,VB是電橋的激勵電壓,P是外加壓力,T0是參考溫度,S0是T0溫度下的靈敏度,S1是靈敏度的溫度系數(TCS),U0是在無壓力情況下電橋在溫度T0時的輸出偏移量(或失衡),而U1則是偏移量的溫度系數(OTC)。公式1使用一次多項公式來對傳感器稱重傳感器進行建模,而有些應用場合可能會用到高次多項公式、分段線性技術或者分段二次逼近模型,并為其中的系數建立一個查尋表。無論使用哪種模型,數字校準時都要對VOUT、VB和T進行數字化,同時要采用某種方公式來確定全部系數并進行必要的計算。公式2由公式1變化所得,從中可清楚地看到,通過數字計算(通常由微控制器(MCU)執行)而輸出精確壓力值所需的信息。

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P=(VOUT/VB-U0-U1(T-T0))/(S0(1+S1(T-T0))  2
一個高精度ADC先對VOUT (AIN1/AIN2)、溫度(AIN3/AIN4)和VB (AIN5/AIN6)進行數字化,這些測量值隨后被傳送到MCU,在那里轉換成實際的壓力。電橋直接由電源驅動,電源同時也為ADC、電壓基準源和 MCU供電。電阻公式溫度檢測器Rt用來測量溫度,ADC內的輸入復用器同時測量電橋、RTD和電源電壓。為確定校準系數,整個系統(或至少是RTD和電橋)被放到恒溫箱里,在多個不同溫度下進行測量。測量數據通過測試系統進行處理,以確定校準系數,最終的系數被下載到MCU并存儲到非易失性存儲器中。更多壓力傳感器相關文章請訪問滄正傳感http://www.fanshiwhiteglue.com

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