溫度標(biāo)定
發(fā)布時(shí)間:2012/6/19 20:00:35 訪問(wèn)次數(shù):1898
使用單片機(jī)測(cè)定溫度時(shí),需要考慮BD6775EFV-E2傳感器的誤差。由于單片機(jī)測(cè)溫是使用片上二極管測(cè)溫,所以誤差比較大。在不經(jīng)標(biāo)定的情況下,可能只有±10℃的精度,所以需要使用標(biāo)定方法來(lái)提高精度。對(duì)于電子測(cè)量來(lái)說(shuō),我們是用電信號(hào)來(lái)表達(dá)另一個(gè)物理量,也就是用電壓來(lái)表示溫度,并用ADC來(lái)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。因此,我們需要電壓與溫度的函數(shù)關(guān)系,才能夠用電壓值來(lái)反推溫度值。顯然,我們需要知道單片機(jī)測(cè)量到的真實(shí)溫度。我們可以用一個(gè)較高精度的溫度計(jì)來(lái)獲得溫度值,市售的玻璃水銀溫度計(jì)、指針溫度計(jì)或遠(yuǎn)程溫度計(jì)均可,也可使用萬(wàn)用表附贈(zèng)的熱電偶,或著是經(jīng)過(guò)激光標(biāo)定的傳感器,比如18820。如果Geek精神夠足,使用冰水混合物等非主流方法亦可,可行性請(qǐng)咨詢物理老師。
得知溫度后,接下來(lái)就是建立電壓與溫度的函數(shù)關(guān)系。由于我們最終要由ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,所以數(shù)字量輸出和溫度的函
數(shù)關(guān)系也是等價(jià)的。理想的情況下,我們要取到盡可能多的溫度點(diǎn),使任何一個(gè)輸出值都被覆蓋到,使用查找表即可用輸出值反推溫度值。但是,這么多溫度點(diǎn)的覆蓋往往是不現(xiàn)實(shí)的,我們只能采集有限個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),并擬合出函數(shù)曲線。一般來(lái)說(shuō),函數(shù)的次數(shù)要低于采樣的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù),可以使用最小二乘法來(lái)擬合曲線。如果只需要結(jié)果,excel就能做到這一點(diǎn)。另外,如果想知道穿過(guò)所有點(diǎn)曲線的形狀,可以嘗試使用拉格朗日插值法來(lái)獲得函數(shù)。一般工程上,采用等距離采集多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),然后分段直線擬合就能得到比較不錯(cuò)的效果。
這個(gè)制作由于對(duì)精度要求不高,而且追求簡(jiǎn)單,我們假設(shè)數(shù)字量輸出和溫度的函數(shù)關(guān)系是線性的,而且每1℃的變化對(duì)應(yīng)數(shù)字輸出量變化1。我們只需要1個(gè)點(diǎn)就能確定函數(shù)的位置。當(dāng)然,這一點(diǎn)處于待測(cè)區(qū)間之中會(huì)使精度蓓寸些。在這種情況下t只要把待測(cè)點(diǎn)的輸出值和標(biāo)定點(diǎn)的輸出值求差,并把這個(gè)差加到標(biāo)定點(diǎn)的真實(shí)溫度值上,就可以求到待測(cè)點(diǎn)的真實(shí)溫度值。雖然精度仍然不高,但對(duì)于這個(gè)制作綽綽有余。
另外,傳感器測(cè)定出的溫度值可能會(huì)有少許的抖動(dòng),這會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)在臨界溫度上在兩種模式間來(lái)回切換。所以,在溫度的判定上,我采用了滯回算法,即在溫度土升到40℃時(shí)切換到高溫模式,而下降到35℃才能切換回普通模式。低溫也應(yīng)用類似算法。這樣,系統(tǒng)不會(huì)被傳感器的抖動(dòng)所干擾,工作較為穩(wěn)定。
使用單片機(jī)測(cè)定溫度時(shí),需要考慮BD6775EFV-E2傳感器的誤差。由于單片機(jī)測(cè)溫是使用片上二極管測(cè)溫,所以誤差比較大。在不經(jīng)標(biāo)定的情況下,可能只有±10℃的精度,所以需要使用標(biāo)定方法來(lái)提高精度。對(duì)于電子測(cè)量來(lái)說(shuō),我們是用電信號(hào)來(lái)表達(dá)另一個(gè)物理量,也就是用電壓來(lái)表示溫度,并用ADC來(lái)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。因此,我們需要電壓與溫度的函數(shù)關(guān)系,才能夠用電壓值來(lái)反推溫度值。顯然,我們需要知道單片機(jī)測(cè)量到的真實(shí)溫度。我們可以用一個(gè)較高精度的溫度計(jì)來(lái)獲得溫度值,市售的玻璃水銀溫度計(jì)、指針溫度計(jì)或遠(yuǎn)程溫度計(jì)均可,也可使用萬(wàn)用表附贈(zèng)的熱電偶,或著是經(jīng)過(guò)激光標(biāo)定的傳感器,比如18820。如果Geek精神夠足,使用冰水混合物等非主流方法亦可,可行性請(qǐng)咨詢物理老師。
得知溫度后,接下來(lái)就是建立電壓與溫度的函數(shù)關(guān)系。由于我們最終要由ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,所以數(shù)字量輸出和溫度的函
數(shù)關(guān)系也是等價(jià)的。理想的情況下,我們要取到盡可能多的溫度點(diǎn),使任何一個(gè)輸出值都被覆蓋到,使用查找表即可用輸出值反推溫度值。但是,這么多溫度點(diǎn)的覆蓋往往是不現(xiàn)實(shí)的,我們只能采集有限個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),并擬合出函數(shù)曲線。一般來(lái)說(shuō),函數(shù)的次數(shù)要低于采樣的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù),可以使用最小二乘法來(lái)擬合曲線。如果只需要結(jié)果,excel就能做到這一點(diǎn)。另外,如果想知道穿過(guò)所有點(diǎn)曲線的形狀,可以嘗試使用拉格朗日插值法來(lái)獲得函數(shù)。一般工程上,采用等距離采集多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),然后分段直線擬合就能得到比較不錯(cuò)的效果。
這個(gè)制作由于對(duì)精度要求不高,而且追求簡(jiǎn)單,我們假設(shè)數(shù)字量輸出和溫度的函數(shù)關(guān)系是線性的,而且每1℃的變化對(duì)應(yīng)數(shù)字輸出量變化1。我們只需要1個(gè)點(diǎn)就能確定函數(shù)的位置。當(dāng)然,這一點(diǎn)處于待測(cè)區(qū)間之中會(huì)使精度蓓寸些。在這種情況下t只要把待測(cè)點(diǎn)的輸出值和標(biāo)定點(diǎn)的輸出值求差,并把這個(gè)差加到標(biāo)定點(diǎn)的真實(shí)溫度值上,就可以求到待測(cè)點(diǎn)的真實(shí)溫度值。雖然精度仍然不高,但對(duì)于這個(gè)制作綽綽有余。
另外,傳感器測(cè)定出的溫度值可能會(huì)有少許的抖動(dòng),這會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)在臨界溫度上在兩種模式間來(lái)回切換。所以,在溫度的判定上,我采用了滯回算法,即在溫度土升到40℃時(shí)切換到高溫模式,而下降到35℃才能切換回普通模式。低溫也應(yīng)用類似算法。這樣,系統(tǒng)不會(huì)被傳感器的抖動(dòng)所干擾,工作較為穩(wěn)定。
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