頻率輸出類傳感器自動(dòng)頻率補(bǔ)償電路及方法
【專利摘要】本發(fā)明應(yīng)用于頻率輸出類傳感器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，提供了一種頻率輸出類傳感器的自動(dòng)頻率補(bǔ)償電路及方法。自動(dòng)頻率補(bǔ)償電路包括：微控制單元、存儲(chǔ)器單元、頻率變換電路、調(diào)試開關(guān)電路及信號(hào)輸出電路；頻率自動(dòng)補(bǔ)償方法包括：標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)的采集，調(diào)試時(shí)：實(shí)際頻率信號(hào)的采集、誤差信號(hào)的計(jì)算與存儲(chǔ)。使用時(shí)：實(shí)際頻率信號(hào)的采集、誤差信號(hào)與實(shí)際信號(hào)的計(jì)算及輸出頻率信號(hào)的產(chǎn)生。本發(fā)明實(shí)施例用液位一頻率輸出傳感器的自動(dòng)頻率補(bǔ)償方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。通過實(shí)驗(yàn)室采集標(biāo)準(zhǔn)傳感器液位一頻率關(guān)系曲線，然后將采集實(shí)際傳感器的液位一頻率關(guān)系曲線，并將兩個(gè)曲線進(jìn)行比較，得到誤差信號(hào)，存入存儲(chǔ)器中。傳感器工作時(shí)，將實(shí)際測量得到的液位一頻率曲線與誤差信號(hào)進(jìn)行相加，由微處理器產(chǎn)生頻率信號(hào)輸出。該方法應(yīng)用于頻率輸出類傳感器具有生產(chǎn)成本低，調(diào)試方便、工藝簡單等特點(diǎn)。
【專利說明】頻率輸出類傳感器自動(dòng)頻率補(bǔ)償電路及方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種頻率輸出類傳感器技術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種將被測物理量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電感(或電容)量的變化，最終設(shè)計(jì)出以頻率輸出為目的的傳感器，以及該傳感器的使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，現(xiàn)有頻率輸出類傳感器及其電路，通常采用被測物理量一電感(電容)量一頻率輸出的變換電路。但這種方法存在傳感器的被測物理量與電感(電容)量之間的非線性變換問題，從而使傳感器的被測物理量一頻率曲線達(dá)不到最初的設(shè)計(jì)要求，并且被測物理量一頻率曲線也不具備自動(dòng)調(diào)節(jié)及修正功能。傳感器生產(chǎn)中，為了提高效率、降低成本，首先只能先由工人對頻率變換電路中需要使用的振蕩電感(電容)器等元件進(jìn)行人工匹配，以獲得不同技術(shù)參數(shù)范圍的振蕩電感(電容)器等元件；然后再在傳感器裝配過程中，根據(jù)振蕩電感(電容)器不同的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行盡可能的合理搭配使用，以便達(dá)到傳感器的基本技術(shù)要求。但這種生產(chǎn)方法在傳感器整個(gè)生產(chǎn)過程中需要多道工序，傳感器生產(chǎn)出來之后還需要進(jìn)行多次調(diào)試。但是就算經(jīng)過如此之多的既繁瑣又費(fèi)時(shí)的工序之后，傳感器產(chǎn)品的一次合格率最高卻也只有50%左右。而不合格的產(chǎn)品則需要將其重新全部拆開，然后進(jìn)行二次選擇匹配，再次重新組裝，最后繼續(xù)開始調(diào)試，周而復(fù)始直到產(chǎn)品調(diào)試合格為止。這樣大大的降低了傳感器產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，同時(shí)還增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。
[0003]為了解決上述突出的問題特提出本發(fā)明。發(fā)明了一種頻率輸出類傳感器自動(dòng)頻率補(bǔ)償電路及方法，這種方法不需要對振蕩電感(電容)器等元件進(jìn)行匹配，產(chǎn)品只需進(jìn)行一次調(diào)試，而且產(chǎn)品一次成功率達(dá)到99%以上。從而顯著的提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、降低了生產(chǎn)成本、提升了產(chǎn)品的合格率。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是針對上述存在的問題，發(fā)明了一種頻率輸出類傳感器自動(dòng)頻率補(bǔ)償電路及方法。解決了【背景技術(shù)】中傳感器存在的被測物理量一頻率曲線不能調(diào)節(jié)及修正問題，彌補(bǔ)了產(chǎn)品合格率低、生產(chǎn)成本高而效率低的缺陷。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:一種頻率輸出類傳感器自動(dòng)頻率補(bǔ)償電路及方法，其電路包括微控制單元、存儲(chǔ)器單元、調(diào)試開關(guān)電路、頻率變換單電路及信號(hào)輸出端口。
[0006]本發(fā)明先由實(shí)驗(yàn)室測試得到一條被測物理量與頻率之間的標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系曲線，并將該曲線分割成256段，使得傳感器被測物理量與輸出頻率點(diǎn)之間形成一一對應(yīng)的關(guān)系，最后將256個(gè)被測物理量及對應(yīng)的頻率值記入表格中，并將標(biāo)準(zhǔn)表格內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)固化在微控制單元中的存儲(chǔ)器內(nèi)。
[0007]在對本發(fā)明進(jìn)行調(diào)試時(shí)，將本發(fā)明傳感器所對應(yīng)的被測物理量從最小值開始增加到最大值，同時(shí)本發(fā)明中的微控制單元實(shí)時(shí)采集本發(fā)明頻率變換電路轉(zhuǎn)換輸出的頻率值，從而得到一條實(shí)際傳感器被測物理量由最小值到最大值變化的被測物理量一頻率變化曲線，再將該曲線分割成256段，存入本發(fā)明的存儲(chǔ)器單元之中。最后再將每個(gè)實(shí)際被測物理量一頻率點(diǎn)的參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)被測物理量一頻率點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行對比，得到各個(gè)對應(yīng)點(diǎn)的誤差。最終將256個(gè)誤差值記入本發(fā)明的存儲(chǔ)器單元中。在使用本發(fā)明時(shí)，微控制單元先測量得到當(dāng)前被測物理量信號(hào)所對應(yīng)的頻率值，然后再將實(shí)際測量的信號(hào)頻率與調(diào)試時(shí)存儲(chǔ)于本發(fā)明存儲(chǔ)器單元中的對應(yīng)點(diǎn)的誤差頻率相加，得到實(shí)際應(yīng)該輸出的頻率，并由本發(fā)明微控制單元產(chǎn)生相應(yīng)的輸出頻率信號(hào)，從而得到了經(jīng)本發(fā)明自動(dòng)補(bǔ)償后的頻率信號(hào)。
[0008]最終實(shí)現(xiàn)了在本發(fā)明的生產(chǎn)過程中不需要在元件使用前對元件參數(shù)進(jìn)行匹配，且只需進(jìn)行一次產(chǎn)品調(diào)試，從而達(dá)到提高工作效率、產(chǎn)品合格率及降低生產(chǎn)成本的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明頻率輸出類傳感器自動(dòng)頻率補(bǔ)償電路連接框圖；
[0010]圖2為本發(fā)明頻率輸出類傳感器被測物理量一頻率補(bǔ)償曲線原理圖；
[0011]圖3為本發(fā)明頻率輸出類傳感器自動(dòng)頻率補(bǔ)償電路微控制單元工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本實(shí)施例以測量液位為例說明。
[0013]本發(fā)明實(shí)施例提供的頻率輸出類傳感器通過頻率變換電路得到頻率補(bǔ)償前的實(shí)際頻率，通過微控制單元的自動(dòng)調(diào)整補(bǔ)償之后，輸出補(bǔ)償后的頻率。
[0014]如圖1所示電路連接框圖，在對微控制單元I進(jìn)行軟件編寫時(shí)，先在程序中固化標(biāo)準(zhǔn)頻率曲線f2的256個(gè)的數(shù)據(jù)段。當(dāng)本發(fā)明調(diào)試時(shí)，首先打開調(diào)試開關(guān)電路3，將被測物理量從最小值開始向最大值變化，微控制單元I開始采集由頻率變換電路4轉(zhuǎn)換輸出的頻率信號(hào)，并存入存儲(chǔ)器單元2中。當(dāng)被測物理量變化到最大值之后，利用微控制單元I的外部輸入中斷功能，結(jié)束頻率的測量工作，得到測量出的實(shí)際頻率曲線f\。然后將實(shí)際頻率曲線f:的數(shù)據(jù)值與微控制單元I程序中固化的標(biāo)準(zhǔn)頻率曲線f2對應(yīng)頻率點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得到被測物理量一頻率誤差信號(hào)Λ f,并將被測物理量一頻率誤差信號(hào)逐點(diǎn)存入存儲(chǔ)器單元2中。調(diào)試完成后關(guān)閉調(diào)試開關(guān)電路3。
[0015]在本發(fā)明工作時(shí)，微控制單元I先測量頻率變換電路4的輸出信號(hào)頻率，然后再與存儲(chǔ)器單元2中對應(yīng)點(diǎn)的被測物理量一頻率誤差信號(hào)相加，從而得到實(shí)際應(yīng)輸出的信號(hào)頻率f，即Jzfi+Af，微控制單元I產(chǎn)生所需頻率f信號(hào)并由信號(hào)輸出端口輸出。實(shí)現(xiàn)被測物理量一頻率補(bǔ)償功能。
[0016]圖2所示被測物理量一頻率補(bǔ)償曲線原理圖中，曲線I為實(shí)驗(yàn)室測得被測物理量一頻率關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)曲線。當(dāng)本發(fā)明實(shí)際測得的頻率偏高時(shí)，即圖中曲線2所示。此時(shí)將曲線I與實(shí)際測量曲線2所分的256段進(jìn)行比較，得到每段誤差頻率Af4，此誤差值為負(fù)值。并將每個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器單元2中。當(dāng)本發(fā)明開始使用時(shí)，微控制單元I將測量的實(shí)際頻率與對應(yīng)點(diǎn)的誤差頻率相加，得到應(yīng)輸出的信號(hào)頻率，并由微控制單元輸出所需的頻率信號(hào)。當(dāng)本發(fā)明實(shí)際測得的頻率偏低時(shí)，即圖中曲線3所示。此時(shí)將曲線I與實(shí)際測量曲線3分256段進(jìn)行比較，得到每段誤差頻率Af4，此誤差為正值。并將每個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器單元2中。當(dāng)本發(fā)明開始使用時(shí)，微控制單元I將測量的頻率與對應(yīng)點(diǎn)的誤差頻率相加，得到應(yīng)輸出的信號(hào)頻率，并由微控制單元輸出所需的頻率信號(hào)。
[0017]在本發(fā)明中微控制單元的軟件工作流程如圖3所示。本發(fā)明工作時(shí)，先判斷調(diào)試開關(guān)電路3是否閉合，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，微控制單元I開始采集被測物理量由最小值到最大值變化所得到的頻率信號(hào)，并與軟件中原先固化好的標(biāo)準(zhǔn)頻率曲線信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)實(shí)際測量頻率偏高時(shí)，誤差頻率為負(fù)值，當(dāng)實(shí)際測量頻率偏低時(shí)，誤差頻率為正值。最后按256個(gè)頻率段將誤差信號(hào)逐點(diǎn)存入存儲(chǔ)器單元2中。當(dāng)調(diào)試開關(guān)電路3斷開時(shí)，本發(fā)明為正常工作狀態(tài)，微控制單元I先測量當(dāng)前實(shí)際輸出頻率值，并根據(jù)相應(yīng)的頻率值找到相對應(yīng)點(diǎn)的頻率誤差，將兩者進(jìn)行相加，即最后由微控制單元I根據(jù)補(bǔ)償后的頻率，產(chǎn)生頻率信號(hào)輸出。
[0018]以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種頻率輸出類傳感器頻率補(bǔ)償電路，其包括:微控制單元、存儲(chǔ)器單元、調(diào)試開關(guān)電路、頻率變換電路及信號(hào)輸出端口。
2.如權(quán)利要求1所述的頻率輸出類傳感器，其特征在于，所述微控制單元，是實(shí)現(xiàn)頻率信號(hào)的采集及補(bǔ)償后頻率的輸出；所述存儲(chǔ)器單元，是實(shí)現(xiàn)頻率誤差的存儲(chǔ)功能；所述頻率變換電路，是為頻率輸出類傳感器的頻率變換電路，將被測物理量轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)被測物理量一頻率轉(zhuǎn)換功能；所述信號(hào)輸出端口，是實(shí)現(xiàn)微控制單元最終頻率信號(hào)輸出端口。
3.一種自動(dòng)頻率補(bǔ)償方法，其特征在于，所述被測物理量一頻率自動(dòng)補(bǔ)償方法包括如下步驟: (1.)調(diào)試步驟(此時(shí)調(diào)試開關(guān)電路導(dǎo)通) (1)測量實(shí)際被測物理量一頻率曲線:將被測物理量由最小值到最大值變化，頻率變換電路產(chǎn)生頻率隨被測物理量變化而變化的信號(hào)，并將輸出信號(hào)送到微控制單元，測出頻率變換電路的輸出信號(hào)頻率f\。并將該曲線分成256段。 (2)標(biāo)準(zhǔn)被測物理量一頻率曲線:根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)要求，微控制單元中可通過軟件任意設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)被測物理量一頻率曲線，并分成256段。 (3)計(jì)算誤差被測物理量一頻率:將測出的實(shí)際被測物理量一頻率信號(hào)逐點(diǎn)與微控制單元程序中的標(biāo)準(zhǔn)被測物理量一頻率f2進(jìn)行比較，得到誤差被測物理量一頻率:Λ f =f2-fi。 (4)誤差數(shù)據(jù)存儲(chǔ):將所得的被測物理量一頻率誤差信號(hào)逐點(diǎn)記入存儲(chǔ)器單元中。 (2.)使用步驟(此時(shí)調(diào)試開關(guān)電路斷開) (1)實(shí)際頻率測量:將被測物理量由最小值到最大值變化，頻率變換電路產(chǎn)生頻率隨被測物理量變化的輸出信號(hào)并送到微控制單元，測出頻率變換電路的輸出信號(hào)頻率f\。 (2)微控制單元根據(jù)所測量實(shí)際被測物理量一頻率信號(hào)與存儲(chǔ)器單元中的被測物理量一頻率誤差信號(hào)Λ f相加，即:f = ?\+ Λ f，從而得到實(shí)際應(yīng)輸出的信號(hào)頻率f，微控制單元產(chǎn)生所需頻率f信號(hào)并輸出。實(shí)現(xiàn)被測物理量一頻率補(bǔ)償功能。
【文檔編號(hào)】G01D18/00GK103837170SQ201210489245
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月28日
【發(fā)明者】儲(chǔ)開斌, 宋長加, 張雪松 申請人:常州大學(xué)