汽車衡稱重傳感器溫度特性校正裝置的研制

為克服環(huán)境溫度變化對傳感器測量精度的影響。設計了一種汽車衡稱重傳感器溫度特性校正裝置。在分析影響汽車衡稱重傳感器溫度特性因素的基礎上，利用汽車衡稱重傳感器和溫度傳感器同時采集重量和環(huán)境溫度數(shù)據，并經STC89C52單片機將測量數(shù)據發(fā)送到上位機，上位機采／flMATLABi吾言對測量數(shù)據進行擬合處理，實現(xiàn)了傳感器溫度特性的校正，提高了稱重數(shù)據的準確性。

引言

幾乎所有傳感器的輸入輸出特性都會受到環(huán)境溫度的影響，在許多情況下表現(xiàn)出非線性，這給測量結果帶來不同程度的誤差。同時，不同傳感器有不同適用溫度范圍，這也使得傳感器的使用受到一定的限制。目前常用稱重傳感器的輸出特性都會受到環(huán)境溫度因素的影響，并在溫度因素的影響下發(fā)生零點漂移，嚴重地影響了稱重傳感器的測量精度。

為降低測量誤差，本文設計了一種汽車衡稱重傳感器溫度特性校正裝置，有效地降低了環(huán)境溫度的變化對測量結果的影響，提高了檢測性能。

1.系統(tǒng)總體設計

傳感器溫度特性校正裝置主要由傳感器測量存儲模塊和數(shù)據擬合校正兩大部分所組成。傳感器測量模塊主要包括稱重傳感器、溫度采集傳感器、STC89C52單片機等，數(shù)據擬合校正部分由基于MATLAB的數(shù)據曲線擬合的上位機所組成。采集數(shù)據在STC89C52單片機的控制下經RS232傳送給上位機。稱重傳感器溫度特性校正裝置的如圖1所示。

稱重傳感器溫度特性校正裝置系統(tǒng)的數(shù)據處理流程圖如圖2所示：

2.傳感器測量模塊

2．1稱重傳感器

HL．8型稱重傳感器是一種基于應變電阻式稱重傳感器原理的傳感器，能將作用在被測物體上的重力按一定比例轉換成可計量的輸出信號。該傳感器主要由敏感元件、變換元件、測量元件及輔助電源構成。傳感器的靈敏系數(shù)隨溫度的升高而減小。

2．2溫度采集傳感器

溫度傳感器是利用物質各種物理性質隨溫度的變化規(guī)律，把溫度轉換為電量的傳感器。本設計中使用的是防水型的DSl8820溫度傳感器，該傳感器支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為一55℃~+125℃，在-10---+85℃范圍內，精度為±0．5。C，支持3 V05．5 V的電壓范圍。本裝置通過采集環(huán)境溫度數(shù)據，反饋給單片機作為其他指令的判斷依據。

2．3 MCU處理器

本設計中使用的MCU處理器是Atmel公司生產的STC89C51系列單片機。該類型單片機是高集成度，低電壓，低功耗，高性能的8位單片機。它有1個8位中央處理器(CPU)負責運算和控制；4KB的Flash內存用來存放程序；128KB的RAM，存放數(shù)據；4個8位雙向可尋址UON；2個1 6位定時／計數(shù)器等資源，價格低廉，是實現(xiàn)小規(guī)模控制電路的理想選擇。本裝置中STC89C52單片機采集傳感器測量數(shù)據與溫度數(shù)據，同時將經Mcu處理后的數(shù)據傳輸?shù)缴衔粰C端‘31。

下位機發(fā)送數(shù)據主要代碼如下： void send(unsignedchar d) ／／發(fā)送一個字節(jié)的數(shù)據，形參dflll為待發(fā)送數(shù)據。

{

SBUF=d；／／)}辱數(shù)據寫入到串口緩沖

sending=I； ／／設置發(fā)送標志

while(sending)；／／等待發(fā)送完畢

}

void sendc(unsigned char‘pd)

{

while((4pd)!=‘＼0’)／／發(fā)送字符串，直到遇到0才結束

{

send(+pd)；／／發(fā)送一個字符

pd抖；∥移動到下一個字符

)

一

)

3.上位機數(shù)據處理模塊

稱重傳感器通過MCU處理器將物體質量數(shù)據通過RS232串口通信傳輸?shù)缴衔粰CMATLAB端，MATLAB端將采集數(shù)據進行實時保存，并將數(shù)據圖像用曲線實時顯示，將大量數(shù)據用數(shù)據庫實現(xiàn)存儲與處理H。

MATLAB是一種以矩陣運算為基礎的交換式程序語言，專門針對科學、工程計算機繪圖的需求。主要特點是簡潔和智能化。不僅適應科學人員的思維方式和書寫習慣，同時適應多種平臺，使編程和調試效率大大提高。被認為是高效研究和開發(fā)的首選工具。

MATLAB曲線擬合有曲線擬合工具箱和內建函數(shù)兩種方式。通過內建函數(shù)的方式擬合測量數(shù)據的曲線，在尋找溫度和測量值關系的過程中得出觀測點上的誤差，并得出其函數(shù)關系式，從而得到曲線擬合。MATLAB函數(shù)庫的多項式曲線擬合方式將溫度變化率和質量數(shù)據的變化率進行擬合處理，然后分析處理實現(xiàn)溫度校正數(shù)據的功能，并顯示處理后的數(shù)據口】。

4.應用價值

許多傳感器都具有“溫度漂移”特性，在被測物理量不變的情況下，傳感器的輸出隨溫度的變化而變化，這直接影響了測量精度。本項目研制傳感器溫度特性校正儀，能夠消除環(huán)境溫度對測量結果的影響，有效提高其測量，應用范圍極其廣泛。本項目提出的溫度特性校正方法可應用到其他傳感器中，具有較好的實用價值。

5.總結

本文應用STC89C52單片機、HL．8型稱重傳感器、DSl8820溫度傳感器、RS232串口通信以及MATLAB平臺的上位機，設計了一種稱重傳感器溫度特性校正裝置，實現(xiàn)了對稱重傳感器溫度特性校正，降低了稱重誤差。下一步擬在增加傳感器種類、穩(wěn)定擬合功能方面加以研究，進一步優(yōu)化系統(tǒng)功能。