一种压力传感器的输出校准装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种压力传感器的输出校准装置及方法，该装置包括：ADC转换芯片、存储模块、数据处理模块、温度传感器、DAC转换芯片和运算放大器；ADC转换芯片，对压力传感器输出的模拟电压信号进行放大滤波后转换为数字信号；存储模块存储的数据包括将压力值与数字信号代表的电压值的第一关系曲线及将其划分为若干视为直线的线段后每一个线段的斜率、温度值与温度漂移误差的第二关系曲线；数据处理模块，读取存储模块存储的数据，基于分段线性插值法对数字信号进行针对非线性误差和温度漂移误差的线性补偿以实现校准；DAC转换芯片，将线性补偿后的数字信号转换为模拟信号；运算放大器，对模拟信号进行放大后输出。本发明专利技术校准精度高且校准效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种压力传感器的输出校准装置及方法
本专利技术涉及电子器件领域。更具体地，涉及一种压力传感器的输出校准装置及方法。
技术介绍
在现有的对于触摸屏的压力测量中，采用的方式是利用压力传感器进行感测并利用放大器直接放大压力传感器的输出信号并通过电位器校准压力传感器输出的模拟电压信号，压力传感器的性能完全被看成理想状态的单纯线性输出。但是由于在整个测量和校准的过程中，还有很多环境因素会影响测量结果。比如压力传感器的信号输出不是真正的线性输出而是曲线输出、放大器的增益在整个量程段内会随着信号的变化存在偏移等。由于采用电位器调节输出，在校准的时候操作起来就变得很复杂，精度低且效率低。因此，需要提供一种用于高精度且高效率的针对用于触摸屏的压力测量的压力传感器的输出校准装置及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高精度且高效率的压力传感器的输出校准装置及方法。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：本专利技术公开了一种压力传感器的输出校准装置，包括：ADC转换芯片、存储模块、数据处理模块、温度传感器、DAC转换芯片和运算放大器；所述ADC转换芯片，对压力传感器输出的模拟电压信号进行放大滤波后转换为数字信号；所述存储模块存储的数据包括：将压力传感器感测的压力值与利用所述ADC转换芯片对压力传感器输出的模拟电压信号进行放大滤波后转换得到的数字信号代表的电压值的第一关系曲线及将第一关系曲线划分为若干视为直线的线段后每一个线段的斜率、温度值与压力传感器和ADC转换芯片的温度漂移误差的第二关系曲线；所述数据处理模块，读取所述存储模块存储的数据，基于分段线性插值法对所述数字信号进行针对非线性误差和温度漂移误差的线性补偿以实现校准；所述DAC转换芯片，将线性补偿后的数字信号转换为模拟信号；所述运算放大器，对所述模拟信号进行放大后输出。优选地，在该装置中，所述数据处理模块基于分段线性插值法对所述数字信号进行针对非线性误差和温度漂移误差的线性补偿的公式如下：VQ＝K×(NS+TS)+A其中，VQ为线性补偿后的数字信号代表的电压值；NS为线性补偿前的数字信号代表的电压值；K为线性补偿前的数字信号代表的电压值在第一关系曲线中对应线段的斜率；A为线性补偿前的数字信号代表的电压值在第一关系曲线中对应线段的起始值；TS为根据温度传感器感测的温度值在第二关系曲线中对应的温度漂移误差得到的温度补偿值。优选地，在该装置中，所述ADC转换芯片和压力传感器采用同一个电源供电。优选地，在该装置中，所述存储模块、数据处理模块和温度传感器集成于单片机。本专利技术还公开了一种压力传感器的输出校准方法，包括：参数获取阶段：在向压力传感器施加从零到满量程的压力值的过程中，利用ADC转换芯片对压力传感器输出的模拟电压信号进行放大滤波后转换为数字信号并绘制压力传感器感测的压力值与利用所述ADC转换芯片对压力传感器输出的模拟电压信号进行放大滤波后转换得到的数字信号代表的电压值的第一关系曲线，将所述第一关系曲线划分为若干视为直线的线段后获取每一个线段的斜率；改变所述压力传感器和ADC转换芯片的工作温度并绘制温度值与压力传感器和ADC转换芯片的温度漂移误差的第二关系曲线；实际测量阶段：基于分段线性插值法对利用所述ADC转换芯片对压力传感器输出的模拟电压信号进行放大滤波后转换得到的数字信号进行针对非线性误差和温度漂移误差的线性补偿以实现校准；将线性补偿后的数字信号转换为模拟信号，并对所述模拟信号进行放大后输出。优选地，在该方法中，基于分段线性插值法对利用所述ADC转换芯片对压力传感器输出的模拟电压信号进行放大滤波后转换得到的数字信号进行针对非线性误差和温度漂移误差的线性补偿的公式如下：VQ＝K×(NS+TS)+A其中，VQ为线性补偿后的数字信号代表的电压值；NS为线性补偿前的数字信号代表的电压值；K为线性补偿前的数字信号代表的电压值在第一关系曲线中对应线段的斜率；A为线性补偿前的数字信号代表的电压值在第一关系曲线中对应线段的起始值；TS为根据利用温度传感器感测的温度值在第二关系曲线中对应的温度漂移误差得到的温度补偿值。优选地，在该方法中，在参数获取阶段和实际测量阶段均采用同一个电源为所述ADC转换芯片和压力传感器供电。本专利技术的有益效果如下：本专利技术所述技术方案校准精度高且校准效率高，可实现压力传感器高精度、高抗干扰能力的数据采集，且本专利技术所述技术方案可靠性高，使用寿命长。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明；图1示出压力传感器的输出校准装置的结构示意图。图2示出压力传感器的输出校准装置的电路示意图。图3示出压力传感器的电桥电路示意图。图4示出压力传感器的电路示意图。图5示出DAC转换芯片的电路示意图。图6示出传感器输出特性的示意图。图7示出第一关系曲线的示意图。图8示出第二关系曲线的示意图。图9示出压力传感器的输出校准方法的流程图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。如图1和图2共同所示，本实施例提供了一种压力传感器的输出校准装置，包括：ADC转换芯片、存储模块、数据处理模块、温度传感器、DAC转换芯片和运算放大器；其中，ADC转换芯片的输入端电性连接压力传感器的输出端，数据处理模块分别与ADC转换芯片的输出端、存储模块、温度传感器的输出端和DAC转换芯片的输入端电性连接，DAC转换芯片的输出端与运算放大器的输入端电性连接，运算放大器的输出端作为整个压力传感器的输出校准装置的输出端，连接上位机等需要读取压力传感器的输出信号的设备；ADC转换芯片，对压力传感器输出的模拟电压信号进行放大滤波后转换为数字信号；存储模块存储的数据包括：将压力传感器感测的压力值与利用ADC转换芯片对压力传感器输出的模拟电压信号进行放大滤波后转换得到的数字信号代表的电压值的第一关系曲线及将第一关系曲线划分为若干视为直线的线段后每一个线段的斜率、温度值与压力传感器和ADC转换芯片的温度漂移误差的第二关系曲线；数据处理模块，读取存储模块存储的数据，基于分段线性插值法对数字信号进行针对非线性误差和温度漂移误差的线性补偿以实现校准，从而实现线性输出；该基于分段线性插值法的输入参数是数字信号代表的电压值和温度传感器感测的温度值，温度传感器感测的温度值可代表压力传感器和ADC转换芯片的工作温度值；DAC转换芯片，将线性补偿后的数字信号转换为模拟信号；运算放大器，对模拟信号进行放大后输出，运算放大器的输出信号作为压力传感器的输出校准装置的输出信号，其中，运算放大器优选为2倍运算放大器。其中，如图3和图4共同所示，压力传感器的电桥电路在标准的激励电源的激励下，根据感测的压力值产生电压的变化，输出模拟电压信号。在具体实施时，本实施例中的ADC转换芯片优选为高精度、高性能的CS5530型ADC转换芯片。在具体实施时，本实施例中的DAC转换芯片优选为如图5所示的用于对数字信号进行转换的DAC8311型DAC转换芯片。对于压力传感器和压力传感器的输出校准装置的非线性误差和温度漂移误差：压力传感器的输出特性如图6所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力传感器的输出校准装置，其特征在于，包括：ADC转换芯片、存储模块、数据处理模块、温度传感器、DAC转换芯片和运算放大器；所述ADC转换芯片，对压力传感器输出的模拟电压信号进行放大滤波后转换为数字信号；所述存储模块存储的数据包括：将压力传感器感测的压力值与利用所述ADC转换芯片对压力传感器输出的模拟电压信号进行放大滤波后转换得到的数字信号代表的电压值的第一关系曲线及将第一关系曲线划分为若干视为直线的线段后每一个线段的斜率、温度值与压力传感器和ADC转换芯片的温度漂移误差的第二关系曲线；所述数据处理模块，读取所述存储模块存储的数据，基于分段线性插值法对所述数字信号进行针对非线性误差和温度漂移误差的线性补偿以实现校准；所述DAC转换芯片，将线性补偿后的数字信号转换为模拟信号；所述运算放大器，对所述模拟信号进行放大后输出。

【技术特征摘要】
1.一种压力传感器的输出校准装置，其特征在于，包括：ADC转换芯片、存储模块、数据处理模块、温度传感器、DAC转换芯片和运算放大器；所述ADC转换芯片，对压力传感器输出的模拟电压信号进行放大滤波后转换为数字信号；所述存储模块存储的数据包括：将压力传感器感测的压力值与利用所述ADC转换芯片对压力传感器输出的模拟电压信号进行放大滤波后转换得到的数字信号代表的电压值的第一关系曲线及将第一关系曲线划分为若干视为直线的线段后每一个线段的斜率、温度值与压力传感器和ADC转换芯片的温度漂移误差的第二关系曲线；所述数据处理模块，读取所述存储模块存储的数据，基于分段线性插值法对所述数字信号进行针对非线性误差和温度漂移误差的线性补偿以实现校准；所述DAC转换芯片，将线性补偿后的数字信号转换为模拟信号；所述运算放大器，对所述模拟信号进行放大后输出。2.根据权利要求1所述的压力传感器的输出校准装置，其特征在于，所述数据处理模块基于分段线性插值法对所述数字信号进行针对非线性误差和温度漂移误差的线性补偿的公式如下：VQ＝K×(NS+TS)+A其中，VQ为线性补偿后的数字信号代表的电压值；NS为线性补偿前的数字信号代表的电压值；K为线性补偿前的数字信号代表的电压值在第一关系曲线中对应线段的斜率；A为线性补偿前的数字信号代表的电压值在第一关系曲线中对应线段的起始值；TS为根据温度传感器感测的温度值在第二关系曲线中对应的温度漂移误差得到的温度补偿值。3.根据权利要求1所述的压力传感器的输出校准装置，其特征在于，所述ADC转换芯片和压力传感器采用同一个电源供电。4.根据权利要求1所述的压力传感器的输出校准装置，其特征在于，所述存储模块、数据处理模块和温度传感器集成于单片机...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文源，殷建东，倪建强，吴勇，
申请(专利权)人：苏州华兴源创电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32