汽车衡称重传感器温度特性校正装置的研制

汽车衡称重传感器温度特性校正装置的研制

为克服环境温度变化对传感器测量精度的影响。设计了一种汽车衡称重传感器温度特性校正装置。在分析影响汽车衡称重传感器温度特性因素的基础上，利用汽车衡称重传感器和温度传感器同时采集重量和环境温度数据，并经STC89C52单片机将测量数据发送到上位机，上位机采／flMATLABi吾言对测量数据进行拟合处理，实现了传感器温度特性的校正，提高了称重数据的准确性。

引言

几乎所有传感器的输入输出特性都会受到环境温度的影响，在许多情况下表现出非线性，这给测量结果带来不同程度的误差。同时，不同传感器有不同适用温度范围，这也使得传感器的使用受到一定的限制。目前常用称重传感器的输出特性都会受到环境温度因素的影响，并在温度因素的影响下发生零点漂移，严重地影响了称重传感器的测量精度。

为降低测量误差，本文设计了一种汽车衡称重传感器温度特性校正装置，有效地降低了环境温度的变化对测量结果的影响，提高了检测性能。

1.系统总体设计

传感器温度特性校正装置主要由传感器测量存储模块和数据拟合校正两大部分所组成。传感器测量模块主要包括称重传感器、温度采集传感器、STC89C52单片机等，数据拟合校正部分由基于MATLAB的数据曲线拟合的上位机所组成。采集数据在STC89C52单片机的控制下经RS232传送给上位机。称重传感器温度特性校正装置的如图1所示。

称重传感器温度特性校正装置系统的数据处理流程图如图2所示：

2.传感器测量模块

2．1称重传感器

HL．8型称重传感器是一种基于应变电阻式称重传感器原理的传感器，能将作用在被测物体上的重力按一定比例转换成可计量的输出信号。该传感器主要由敏感元件、变换元件、测量元件及辅助电源构成。传感器的灵敏系数随温度的升高而减小。

2．2温度采集传感器

温度传感器是利用物质各种物理性质随温度的变化规律，把温度转换为电量的传感器。本设计中使用的是防水型的DSl8820温度传感器，该传感器支持“一线总线”接口，测量温度范围为一55℃~+125℃，在-10---+85℃范围内，精度为±0．5。C，支持3 V05．5 V的电压范围。本装置通过采集环境温度数据，反馈给单片机作为其他指令的判断依据。

2．3 MCU处理器

本设计中使用的MCU处理器是Atmel公司生产的STC89C51系列单片机。该类型单片机是高集成度，低电压，低功耗，高性能的8位单片机。它有1个8位中央处理器(CPU)负责运算和控制；4KB的Flash内存用来存放程序；128KB的RAM，存放数据；4个8位双向可寻址UON；2个1 6位定时／计数器等资源，价格低廉，是实现小规模控制电路的理想选择。本装置中STC89C52单片机采集传感器测量数据与温度数据，同时将经Mcu处理后的数据传输到上位机端‘31。

下位机发送数据主要代码如下： void send(unsignedchar d) ／／发送一个字节的数据，形参dflll为待发送数据。

{

SBUF=d；／／)}辱数据写入到串口缓冲

sending=I； ／／设置发送标志

while(sending)；／／等待发送完毕

}

void sendc(unsigned char‘pd)

{

while((4pd)!=‘＼0’)／／发送字符串，直到遇到0才结束

{

send(+pd)；／／发送一个字符

pd抖；∥移动到下一个字符

)

一

)

3.上位机数据处理模块

称重传感器通过MCU处理器将物体质量数据通过RS232串口通信传输到上位机MATLAB端，MATLAB端将采集数据进行实时保存，并将数据图像用曲线实时显示，将大量数据用数据库实现存储与处理H。

MATLAB是一种以矩阵运算为基础的交换式程序语言，专门针对科学、工程计算机绘图的需求。主要特点是简洁和智能化。不仅适应科学人员的思维方式和书写习惯，同时适应多种平台，使编程和调试效率大大提高。被认为是高效研究和开发的首选工具。

MATLAB曲线拟合有曲线拟合工具箱和内建函数两种方式。通过内建函数的方式拟合测量数据的曲线，在寻找温度和测量值关系的过程中得出观测点上的误差，并得出其函数关系式，从而得到曲线拟合。MATLAB函数库的多项式曲线拟合方式将温度变化率和质量数据的变化率进行拟合处理，然后分析处理实现温度校正数据的功能，并显示处理后的数据口】。

4.应用价值

许多传感器都具有“温度漂移”特性，在被测物理量不变的情况下，传感器的输出随温度的变化而变化，这直接影响了测量精度。本项目研制传感器温度特性校正仪，能够消除环境温度对测量结果的影响，有效提高其测量，应用范围极其广泛。本项目提出的温度特性校正方法可应用到其他传感器中，具有较好的实用价值。

5.总结

本文应用STC89C52单片机、HL．8型称重传感器、DSl8820温度传感器、RS232串口通信以及MATLAB平台的上位机，设计了一种称重传感器温度特性校正装置，实现了对称重传感器温度特性校正，降低了称重误差。下一步拟在增加传感器种类、稳定拟合功能方面加以研究，进一步优化系统功能。