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汽車衡稱重傳感器溫度特性校正裝置的研制

時間:2017-05-15 02:03:32   點擊數(shù):

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。

傳感器1.jpg

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:

傳感器2.jpg

2.傳感器測量模塊

21稱重傳感器

HL8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。

22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±05C,支持3 V055 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。

23 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18位中央處理器(CPU)負責運算和控制;4KBFlash內存用來存放程序;128KBRAM,存放數(shù)據;48位雙向可尋址UON21 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

 

)

 

)

 

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、HL8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。

 


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