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1、 單片機(jī)傳感器測量系統(tǒng)溫度誤差補(bǔ)償?shù)慕鉀Q方案摘要:實(shí)現(xiàn)了一種全集成可變帶寬中頻寬帶低通濾波器,討論分析了跨導(dǎo)放大器-電容(OTAC)連續(xù)時間型濾波器的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和具體實(shí)現(xiàn),使用外部可編程電路對所設(shè)計(jì)濾波器帶寬進(jìn)行控制,并利用ADS軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明,該濾波器帶寬的可調(diào)范圍為126 MHz,阻帶抑制率大于35 dB,帶內(nèi)波紋小于05 dB,采用18 V電源,TSMC 018m CMOS工藝庫仿真,功耗小于21 mW,頻響曲線接近理想狀態(tài)。關(guān)鍵詞:Butte1 引言對高精度傳感器,溫度誤差已成為提高其性能的嚴(yán)重障礙,特別是在環(huán)境溫
2、度變化較大的應(yīng)用場合更是如此。依靠傳感器本身附加一些簡單的硬件補(bǔ)償措施是很困難的,目前對于一傳感器測量系統(tǒng)已大量引入了單片機(jī),實(shí)現(xiàn)自動檢測和控制。因此用單片機(jī)自身的特點(diǎn),利用軟件來解決傳感器溫度誤差難題是一條有效途徑。在一單片機(jī)傳感器測量系統(tǒng)中,要解決傳感器溫度誤差補(bǔ)償問題,首先要測出傳感器點(diǎn)的溫度,該溫度信號作為多路采樣開關(guān)采集信號的一路送入單片機(jī)。測溫元件通常是安裝在傳感器內(nèi)靠近敏感元件的地方,用來測量傳感器點(diǎn)的環(huán)境溫度,測溫元件的輸出經(jīng)放大及A/D轉(zhuǎn)換送到單片機(jī),單片機(jī)通過并行接口接收溫度數(shù)據(jù),并暫存溫度數(shù)據(jù)。信號采樣結(jié)束,單片機(jī)運(yùn)行溫度誤差補(bǔ)償程序,對傳感器信號的溫度誤差進(jìn)行補(bǔ)償。對多
3、個傳感器,可用多個測溫元件,常用的測溫元件有半導(dǎo)體熱敏電阻、AD950測溫管、PN結(jié)二極管等。原理框圖如圖1。 2 建立溫度誤差的數(shù)學(xué)模型溫度變化給傳感器實(shí)際測量帶來誤差,表現(xiàn)在傳感器的輸入輸出特性曲線上產(chǎn)生非線性變化。為解決這樣問題,必須使問題簡單化,找出它們間的關(guān)系,建立對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。傳感器特性曲線y=f(x),如圖2所示。 我們可以把該曲線按一定要求分成若干段,在此設(shè)分成n段,然后把相鄰兩段點(diǎn)之間的曲線用直線近似,這樣可以利用線性方法求出輸入值x所對應(yīng)的輸出值,這就是線性插值法。設(shè)輸入值在(xi, xi+1)之間,則其對應(yīng)的輸出值y可由下式求得: 從上式可
4、知,只要n取得足夠大就可獲得良好的精度。若傳感器的輸入和輸出之間的特性曲線的斜率變化很大,采用線性插值法,誤差就很大,這時可采用二次曲線插值法,即通過曲線上3個點(diǎn)A(x0、y0),B(x1、y1),C(x2、y2)做一拋物線,用此曲線代替原來的曲線,如圖3所示。曲線方程為一元二次方程,一般形式為:y="K0"+K1x+K2x2式中K0,K1,K2為待定系數(shù),可用曲線y=f(x)的3個點(diǎn)A,B,C的二元一次方程組求解,這就需要解聯(lián)立方程組,計(jì)算較復(fù)雜,列出的程序也較復(fù)雜,因此可以用另外一種型式: 由此可見,利用3個已知點(diǎn)A,B,C的數(shù)值求出系數(shù)m0,m1,m2后,存放在相應(yīng)的內(nèi)存單元,然后根據(jù)某點(diǎn)的x值代入式(1)即可求出被測值y。以上是對傳感器建立溫度誤差的數(shù)學(xué)模型,用此模型可實(shí)現(xiàn)傳感器溫度補(bǔ)償。 3 實(shí)現(xiàn)溫度誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ紫冉o定K個溫度值(T0,T1,T2,TK-1),測出每個溫度點(diǎn)上傳感器靜態(tài)特性曲線在
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