一种用于提高传感器测量精度的方法 |
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申请号 | CN202410126276.8 | 申请日 | 2024-01-30 | 公开(公告)号 | CN117990146A | 公开(公告)日 | 2024-05-07 |
申请人 | 浙江巨磁智能技术有限公司; | 发明人 | 刘江南; 黄达城; 梁云飞; | ||||
摘要 | 本 发明 属于 传感器 信号 处理技术领域,尤其涉及一种用于提高传感器测量 精度 的方法,该传感器包括 运算 放大器 、 电阻 、基准 电压 源、MCU模 块 、低压差稳压器LDO、 热敏电阻 NTC及 电流 信号采集模块,MCU模块包括相互电性连接的ADC单元和MUX单元;本发明发明通过使用大样本量,在不同 温度 下测量基准电压源输出,使用曲线拟合,找到基准电压与温度的曲线关系,并将采集到的基准电压经过fifo滑动得到平均后的 数字量 ,并使用标准系数对采集到的 电路 信号数据校准,从而得到真实的电流信号值。与 现有技术 相比,本发明提高了传感器测量精度;并降低传感器对 单片机 ADC性能的依赖程度。 | ||||||
权利要求 | 1.一种用于提高传感器测量精度的方法,其特征在于,包括运算放大器、电阻、基准电压源、MCU模块、低压差稳压器LDO、热敏电阻NTC及电流信号采集模块,MCU模块包括相互电性连接的ADC单元和MUX单元, |
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说明书全文 | 一种用于提高传感器测量精度的方法技术领域背景技术[0003] 在如今技术发展中,传感器要求高精度、高温度稳定性,随着被检测信号的强度越来越弱,对传感器的芯片要求也越来越高,故而增加了传感器的设计成本,而现有传感器具有以下缺点:1、传感器使用的单片机ADC内部基准精度低,导致采样精度低; 2、单片机ADC内部基准温漂严重,导致ADC采样精度受温度影响严重; 3、传感器精度指标要求较高,单片机ADC采样位数低,精度不满足要求。 发明内容[0005] 为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:一种用于提高传感器测量精度的方法,包括运算放大器、电阻、基准电压源、MCU模 块、低压差稳压器LDO、热敏电阻NTC及电流信号采集模块,MCU模块包括相互电性连接的ADC单元和MUX单元, 电流信号采集模块与电阻的一端连接,电阻的另一端与运算放大器的一个输入端 相连并接地,运算放大器的另一个输入端接地,运算放大器的输出端接MUX单元的输入引脚ADC1, 基准电压源接单元的输入引脚ADC2, 热敏电阻NTC的一端接地,热敏电阻NTC的另一端接MUX单元的输入引脚ADC3, MCU模块与低压差稳压器LDO相连。 [0006] 提高传感器测量精度的方法,包括步骤:S1、使用大样本量,在不同温度下测量基准电压源输出,使用曲线拟合,找到基准 电压VREF与温度的曲线关系U(t); S2、常温条件下,当前MCU模块的温度采集值为T0,基准电压VREF实际对应的输出 值为U(t0);ADC单元采集基准源信号,使用长度为100的fifo滑动平均后得到的数字量作为常温基准D(t0),此时MCU模块采集电流信号的值为I(t0); S3、在不同温度条件下,MUC模块的温度采集值为T1,则基准电压VREF在当前温度 下实际输出为U(t1),当前MCU模块采集到基准电压VREF经过100fifo滑动平均后的数字量 为D(t1),校准系数k= U(t1)*D(t0)/( U(t0)*D(t1)),当前单片机采集到的电流信号的值 为I(t1),使用校准系数k对数据进行校准,得到I(real) = k * I(t1)。 [0008] 图1为本发明实施例的结构示意图。 具体实施方式[0009] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例,都属于本发明保护的范围。 [0010] 在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。 [0011] 如图1所示,传感器包括运算放大器U1、电阻R1、基准电压源VREF、MCU模块、低压差稳压器LDO、热敏电阻NTC及电流信号采集模块Current Signal,MCU模块包括相互电性连接的ADC单元和MUX单元。 [0012] 工作原理:电流信号采集模块Current Signal将感应信号转换为电流信号;该电流信号经过电阻R1(采样电阻)转换为相应的电压信号;运算放大器U1将电压小信号放大,方便后端ADC单元进行采样;基准电压源VREF提供较稳定的基准信号,作为ADC数字校准的 参考源;MCU模块对各个信号进行采集,并通过软件实现实时校准;低压差稳压器LDO用来对MCU模块进行供电;热敏电阻NTC实时测量当前系统的温度,对基准电压源VREF进行实时的 温度补偿校准。 [0013] 提高传感器测量精度的方法,包括步骤:S1、使用大样本量,在不同温度下测量基准电压源VREF输出,使用曲线拟合,找到 基准电压VREF与温度的曲线关系U(t); S2、常温条件下,当前MCU模块的温度采集值为T0,基准电压VREF实际对应的输出 值为U(t0);ADC单元采集基准源信号,使用长度为100的fifo滑动平均后得到的数字量作为常温基准D(t0),此时MCU模块采集电流信号的值为I(t0); S3、在不同温度条件下,MUC模块的温度采集值为T1,则基准电压VREF在当前温度 下实际输出为U(t1),当前MCU模块采集到基准电压VREF经过100fifo滑动平均后的数字量 为D(t1),校准系数k= U(t1)*D(t0)/( U(t0)*D(t1)),当前单片机采集到的电流信号的值 为I(t1),使用校准系数k对数据进行校准,得到I(real) = k * I(t1)。 [0014] 经过上面的运算,得到的I(real)值,其不受温度及单片机ADC精度的影响,大幅提高传感器精度。 [0015] 以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行通常的变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。 |