傳感器作為測(cè)控體系的前端，其作業(yè)穩(wěn)定性和可靠性直接影響全部測(cè)控體系的穩(wěn)定性。但是，現(xiàn)在傳感器受比如溫度、濕度、電源動(dòng)搖等環(huán)境要素的影響，其輸出大都為非線性，致使其準(zhǔn)確度大為降低，形成丈量精度不高、穩(wěn)定性差等疑問(wèn)。壓阻式壓力傳感器是運(yùn)用*廣泛的壓力傳感器之一，也同樣存在上述疑問(wèn)，它運(yùn)用半導(dǎo)體資料的壓阻效應(yīng)[1]來(lái)進(jìn)行壓力丈量，具有靈敏度高、動(dòng)態(tài)呼應(yīng)好、準(zhǔn)確度高、體積小、重量輕等特色。但因?yàn)榘雽?dǎo)體資料的固有特性，壓阻式傳感器的輸出值不只決定于輸入的壓力，還遭到環(huán)境溫度改變的影響，然后發(fā)生溫度漂移表象，再加上其本身所存在的非線性疑問(wèn)，器材在封裝加工過(guò)程中遭到的應(yīng)力以及供電電源動(dòng)搖等影響，使丈量精度難以滿足丈量請(qǐng)求，這己變成體系性能的嚴(yán)峻妨礙，特別是在環(huán)境溫度改變較大的運(yùn)用場(chǎng)合更是如此。壓阻式壓力傳感器本身輸出的是一個(gè)小電壓信號(hào), 在運(yùn)用的過(guò)程中通常要對(duì)該信號(hào)進(jìn)行收集, 然后處理為規(guī)范信號(hào)。

    對(duì)于以上疑問(wèn)，不只需求從硬件上運(yùn)用適當(dāng)?shù)男盘?hào)調(diào)理電路等來(lái)按捺溫度等其它非方針參量的影響，并且需求從軟件上進(jìn)行抵償，選用數(shù)據(jù)交融處理[2-4]。這篇文章規(guī)劃了一種以c8051f410微處理器為中心的智能壓力傳感體系[5]。體系選用壓阻式壓力傳感器，在電路規(guī)劃中，選用恒流源電路，差動(dòng)擴(kuò)大電路，高性能集成溫度傳感器ds18b20[6]等減小溫度等環(huán)境要素對(duì)傳感器的影響。體系還選用軟件抵償來(lái)批改傳感器溫漂及非線性。c8051f410微處理器對(duì)傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣處理，并可直接顯現(xiàn)成果，也可經(jīng)過(guò)rs-232通訊口和上位機(jī)通訊，通訊協(xié)議為現(xiàn)在工業(yè)上常用的modbus協(xié)議。體系將溫度差錯(cuò)模型及校對(duì)算式存儲(chǔ)在內(nèi)部的微處理器中，對(duì)丈量數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度差錯(cuò)批改。該體系具有高精度，高抗攪擾才能等特色。

2  體系構(gòu)造

  　此壓力傳感器收集體系由硬件和軟件兩有些構(gòu)成，如圖1所示體系硬件首要包括壓力傳感器及其擴(kuò)大有些、溫度傳感器、單片機(jī)電路、顯現(xiàn)有些和鍵盤輸入。軟件有些包括以下模塊：對(duì)單片機(jī)及a/d變換器的初始化、a/d變換器的校準(zhǔn)(包括各通道增益)、零點(diǎn)漂移校對(duì)、現(xiàn)場(chǎng)壓力和溫度數(shù)據(jù)的收集、壓力傳感器的零點(diǎn)校準(zhǔn)、溫度漂移抵償和非線性抵償、串口通訊。單片機(jī)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行必要的處理后發(fā)送到顯現(xiàn)設(shè)備顯現(xiàn)給用戶，也可以依據(jù)需求把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器材中。用戶經(jīng)過(guò)鍵盤對(duì)體系進(jìn)行操控。

3  體系硬件規(guī)劃

3.1 選用恒流源供電減小溫度對(duì)靈敏度的影響

    　四個(gè)一樣阻值的壓阻構(gòu)成惠斯通電橋，設(shè)阻值為r，當(dāng)遭到應(yīng)力時(shí)電阻的阻值改變?yōu)椤鱮，受溫度影響電阻改變量為△rt。用恒壓源供電時(shí)輸出電壓與溫度有關(guān)且為非線性，不能消除溫度的影響。

恒流時(shí)：v=i△r(1)

    　從上式可以看出輸出電壓與溫度無(wú)關(guān)，這就消除了溫度對(duì)傳感器輸出信號(hào)的影響。所以壓力傳感器的供電辦法選用恒流源供電，以減小溫度的影響。tl431是德州儀器公司出產(chǎn)的一個(gè)有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源。tl431的溫度系數(shù)為30ppm/℃，輸出恒流的溫度特性要比通常鏡像恒流源或恒流二極管好得多。本規(guī)劃中選用tl431來(lái)完結(jié)恒流源電路，如圖2所示。

3.2 選用差動(dòng)擴(kuò)大電路進(jìn)步輸入阻抗

在檢查技術(shù)運(yùn)用中，壓阻效應(yīng)宣布的電阻值改變輸出的信號(hào)通常較弱，并且其間還包括工頻、靜電和電磁耦合等共模攪擾，對(duì)輸入的模擬信號(hào)通常要經(jīng)過(guò)擴(kuò)大，使模擬量適合于模數(shù)變換器的電壓變換規(guī)模。對(duì)信號(hào)的擴(kuò)大請(qǐng)求擴(kuò)大電路具有很高的共模按捺比以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗。信號(hào)擴(kuò)大器選用ad公司出產(chǎn)的通用儀器儀表單片擴(kuò)大器ad522，ad522首要可用于惡劣環(huán)境下請(qǐng)求進(jìn)行高精度數(shù)據(jù)收集的場(chǎng)合，具有低電壓漂移、低非線性、高共模按捺比、低噪聲、低失調(diào)電壓等特色，因此可用于很多12位數(shù)據(jù)收集體系中。圖3為ad522典型接法，圖中三個(gè)運(yùn)放構(gòu)成差動(dòng)擴(kuò)大電路，差動(dòng)輸入端v1和v2分別是兩個(gè)運(yùn)算擴(kuò)大器(a1、a2)的同相輸入端，具有較高輸入阻抗。選用對(duì)稱電路構(gòu)造，且被測(cè)信號(hào)直接加入到輸入端上，然后有較強(qiáng)的按捺共模信號(hào)的才能。a3為差動(dòng)跟從器。丈量擴(kuò)大器的輸出：

運(yùn)放a1和a2構(gòu)成的同相輸入差動(dòng)電路失調(diào)電流、電壓、噪聲和漂移都很小，具有高輸入阻抗、高共模按捺比和開環(huán)增益，對(duì)細(xì)小的差模電壓很靈敏，并適用于丈量遠(yuǎn)距離傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)，適宜于細(xì)小信號(hào)輸出的壓力傳感器擴(kuò)大。電路可經(jīng)過(guò)調(diào)理電阻rw來(lái)調(diào)整擴(kuò)大倍數(shù)。

    　在接近運(yùn)放電源引腳處加電容去耦，去耦電容選用0.lμf外表裝置的陶瓷片狀電容和l0μf電解電容，ad522輸出經(jīng)濾波后連接到c8051f410的ad收集引腳。

3.3 溫度傳感器信號(hào)的提取

   　 壓力傳感器的作用是，監(jiān)測(cè)主傳感器作業(yè)時(shí)因?yàn)榄h(huán)境溫度改變或被測(cè)介質(zhì)溫度改變而導(dǎo)致壓力靈敏元件溫度的改變,以依據(jù)其溫度改變批改、抵償因?yàn)闇囟雀淖儗?duì)丈量帶來(lái)的差錯(cuò)，這篇文章壓力傳感器丈量環(huán)境的溫度是運(yùn)用dallas公司出產(chǎn)的集成溫度傳感器ds18b20[8]測(cè)定的，溫度傳感器ds18b20是數(shù)字化單線總線接口的溫度傳感器，它具有線路簡(jiǎn)單、體積小、低功耗、抗攪擾才能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。它的丈量溫度規(guī)模為-55℃～+125℃，在-10℃～+85℃規(guī)模內(nèi)，精度為±0.5℃。傳感器直接輸出的就是溫度信號(hào)數(shù)字值，單總線即只要1 根數(shù)據(jù)線,體系的數(shù)據(jù)交換、操控都由這根線完結(jié)。主機(jī)或從機(jī)經(jīng)過(guò)一個(gè)漏極開路或三態(tài)端口連至該數(shù)據(jù)線，以答應(yīng)設(shè)備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)可以開釋總線，而讓其它設(shè)備運(yùn)用總線。

    　現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字辦法傳輸，大大進(jìn)步了體系的抗攪擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度丈量。微???控器c8051f410經(jīng)過(guò)對(duì)ds18b20的尋址，就可以讀出傳感器溫度值然后簡(jiǎn)化了信號(hào)收集體系的電路構(gòu)造。

4  體系軟件規(guī)劃

    因?yàn)橛布謨敵杀颈容^高且精度不高，需求聯(lián)系軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)抵償，來(lái)進(jìn)步溫度漂移抵償?shù)木?，然后消除溫度等多種非方針參量的影響。傳感器非線性和溫度差錯(cuò)的軟件抵償批改辦法很多，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)己有很多成功的實(shí)例，它需求先獲取一批傳感器體系試驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后離線學(xué)習(xí)，當(dāng)學(xué)習(xí)完結(jié)后，提取神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，編寫相應(yīng)的處理程序，將溫度差錯(cuò)模型及校對(duì)算式存儲(chǔ)在內(nèi)部的微處理器中，對(duì)丈量數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度差錯(cuò)批改。這篇文章選用了rbf網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)試驗(yàn)中收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性抵償仿真試驗(yàn)，抵償壓力傳感器溫度漂移。在對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行交融處理今后，運(yùn)用c8051f410對(duì)非線性和溫度改變發(fā)生的差錯(cuò)進(jìn)行批改，抵償取得了十分滿足的效果，所得到的數(shù)據(jù)精度高，抗攪擾才能強(qiáng)，見附表。

5  結(jié)束語(yǔ)

這篇文章規(guī)劃了一種以c8051f410為微處理器為中心的智能壓力傳感體系。體系選用壓阻式壓力傳感器，選用恒流源電路，差動(dòng)擴(kuò)大電路，高性能集成壓力傳感器ds18b20等硬件辦法來(lái)按捺溫度等其它非方針參量的影響。體系還進(jìn)行了軟件抵償，選用rbf神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交融處理批改傳感器溫漂及非線性。體系選用c8051f410微處理器對(duì)傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣處理，并直接顯現(xiàn)成果，也可經(jīng)過(guò)rs-232與上位機(jī)通訊。試驗(yàn)成果證實(shí)該體系具有低功耗、低漂移、速度快、精度高、抗攪擾才能強(qiáng)等特色。