汽車衡稱重傳感器溫度特性校正裝置的研制

為克服環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境溫度數據，并經STC89C52單片機將測量數據發送到上位機，上位機采／flMATLABi吾言對測量數據進行擬合處理，實現了傳感器溫度特性的校正，提高了稱重數據的準確性。

引言

幾乎所有傳感器的輸入輸出特性都會受到環境溫度的影響，在許多情況下表現出非線性，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境溫度因素的影響，并在溫度因素的影響下發生零點漂移，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，有效地降低了環境溫度的變化對測量結果的影響，提高了檢測性能。

1.系統總體設計

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，數據擬合校正部分由基于MATLAB的數據曲線擬合的上位機所組成。采集數據在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的數據處理流程圖如圖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。本裝置通過采集環境溫度數據，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，存放數據；4個8位雙向可尋址UON；2個1 6位定時／計數器等資源，價格低廉，是實現小規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據與溫度數據，同時將經Mcu處理后的數據傳輸到上位機端‘31。

下位機發送數據主要代碼如下： void send(unsignedchar d) ／／發送一個字節的數據，形參dflll為待發送數據。

{

SBUF=d；／／)}辱數據寫入到串口緩沖

sending=I； ／／設置發送標志

while(sending)；／／等待發送完畢

}

void sendc(unsigned char‘pd)

{

while((4pd)!=‘＼0’)／／發送字符串，直到遇到0才結束

{

send(+pd)；／／發送一個字符

pd抖；∥移動到下一個字符

)

一

)

3.上位機數據處理模塊

稱重傳感器通過MCU處理器將物體質量數據通過RS232串口通信傳輸到上位機MATLAB端，MATLAB端將采集數據進行實時保存，并將數據圖像用曲線實時顯示，將大量數據用數據庫實現存儲與處理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的首選工具。

MATLAB曲線擬合有曲線擬合工具箱和內建函數兩種方式。通過內建函數的方式擬合測量數據的曲線，在尋找溫度和測量值關系的過程中得出觀測點上的誤差，并得出其函數關系式，從而得到曲線擬合。MATLAB函數庫的多項式曲線擬合方式將溫度變化率和質量數據的變化率進行擬合處理，然后分析處理實現溫度校正數據的功能，并顯示處理后的數據口】。

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、穩定擬合功能方面加以研究，進一步優化系統功能。