一种基于温差发电的MEMS姿态传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于温差发电的MEMS姿态传感器，包含姿态检测模块、温度检测模块、温度补偿模块、模数转换模块、微控制器模块、显示模块和电源模块，所述姿态检测模块和温度检测模块分别通过依次连接的温度补偿模块、模数转换模块连接微控制器模块，所述显示模块连接在微控制器模块的相应端口上，所述电源模块包含依次连接的温差电能收集器、电源能量管理电路，所述电能管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器；所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电能输出接口的输出端连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接能量缓冲器的输入端；所述电源模块分别与姿态检测模块、温度检测模块、温度补偿模块、模数转换模块、微控制器模块和显示模块连接。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种姿态传感器，尤其涉及一种基于温差发电的MEMS姿态传感器，属于传感器控制领域。
技术介绍
传统的姿态测量系统采用捷联式惯导系统(SINS)，相比平台式惯导系统而言，其具有体积相对更小，成本相对更低，易于安装和维护并且可靠性更高的有点，因此，捷联惯导系统在飞行器导航和姿态测量中得到了广泛的研究和应用。然而，传统的姿态测量系统包括捷联式惯导普遍具有体积大，重量大，复杂程度高等特点，使得传统的姿态测量系统无法应用于日常应用。同时，传统的捷联惯导系统一般需要一个寻北系统的辅助来获得载体的方位角，但是传统的寻北系统多为基于陀螺的系统，其体积和复杂度也是日常应用所无法接受的。可见，对于对体积具有严格限制的嵌入式系统而言，需要研制一种小型的姿态测量系统来满足其姿态测量的要求。MEMS技术和MR技术的快速发展，为研制这种低成本，小体积，高集成度的姿态测量系统提供了可能，从而可以使得对体积和成本敏感的系统具有姿态测量的能力。随着微机电系统(MEMS)技术在微型化技术基础上，结合了电子、机械、材料等多种学科交叉融合的前沿科研领域的不断发展与成熟，从而出现了很多基于MEMS技术的传感器，此类传感器具有体积小、重量轻、低功耗、多功能等优点，在电子产品、航空航天、机械化工等行业中得到了广泛应用。传感器的温度补偿方法大致可以分为两种，即硬件补偿和软件补偿。硬件补偿方法主要是改变电路来达到补偿效果，但是这种方法会导致电路的复杂化，同时提高了成本。软件补偿方法主要有最小二乘法、BP神经网络法、回归法等。从计算的方便性和补偿精度的准确性两个方面，本文采取最小二乘法进行温度补偿。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
的不足提供了一种具有温度补偿的MEMS姿态传感器。本技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种具有温度补偿的MEMS姿态传感器，包含姿态检测模块、温度检测模块、温度补偿模块、模数转换模块、微控制器模块、显示模块和电源模块，所述姿态检测模块和温度检测模块分别通过依次连接的温度补偿模块、模数转换模块连接微控制器模块，所述显示模块连接在微控制器模块的相应端口上，所述电源模块分别与姿态检测模块、温度检测模块、温度补偿模块、模数转换模块、微控制器模块和显示模块连接。作为本技术一种基于温差发电的MEMS姿态传感器的进一步优选方案，所述微控制器模块采用AVR系列单片机。作为本技术一种基于温差发电的MEMS姿态传感器的进一步优选方案，所述温度检测模块的芯片型号为DS18B20。作为本技术一种基于温差发电的MEMS姿态传感器的进一步优选方案，所述模数转换器的芯片型号为TMS320LF240。作为本技术一种基于温差发电的MEMS姿态传感器的进一步优选方案，所述显示模块采用LCD显示屏。本技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、本技术体积小、重量轻、低功耗、多功能；2、本技术传感器根据输入的检测信号，通过姿态检测模块和温度检测模块采集相关数据，然后经过温度补偿模块进行相应的温度补偿，最后通过输出检测模块可得到预期的检测信号有效的消除或者减少随温度变化而引起的误差。附图说明图1是本技术的结构原理图。具体实施方式下面结合附图对本技术的技术方案做进一步的详细说明：如图1所示，一种具有温度补偿的MEMS姿态传感器，包含姿态检测模块、温度检测模块、温度补偿模块、模数转换模块、微控制器模块、显示模块和电源模块，所述姿态检测模块和温度检测模块分别通过依次连接的温度补偿模块、模数转换模块连接微控制器模块，所述显示模块连接在微控制器模块的相应端口上，所述电源模块分别与姿态检测模块、温度检测模块、温度补偿模块、模数转换模块、微控制器模块和显示模块连接。其中，所述微控制器模块采用AVR系列单片机，所述温度检测模块的芯片型号为DS18B20。所述模数转换器的芯片型号为TMS320LF240，所述显示模块采用LCD显示屏。本技术采用美国InvenSense公司生产的ITG-3205三轴陀螺仪芯片，该芯片中内嵌有数字输出温度传感器，因此可以随时检测出传感器所处的环境温度。在不同的工作环境温度下，传感器实际角度输出值与理论角度输出值会出现一定的误差，称之为温度误差。为了消除或者减少这种温度误差，利用最小二乘法进行曲线拟合，最终达到或接近理论角度输出值。传感器根据输入的检测信号，通过姿态检测模块和温度检测模块采集相关数据，然后经过温度补偿模块进行相应的温度补偿，最后通过输出检测模块可得到预期的检测信号。本技术涉及的计算方法均属于本领域人员公知常识，不属于本技术的保护范围。在同一温度下，不同角度的理论值与输出值之间严格意义上是一种非线性关系，但是由于这种误差值相对不大，可以近似的认为是一种线性关系，即y＝mx+n的线性关系。通过最小二乘法进行线性拟合，可以得出参数m和n的值。此时可以发现，在不同的温度下，所拟合出来的m和n值是随温度的变化而变化的。在此情况下，必须找出温度分别与m和n之间的关系，为此同样可以根据最小二乘法再次进行曲线拟合，从而得出m值与温度之间的关系。同理也可以得出n与温度之间的关系。经过两次曲线拟合之后，可以得出理论值与输出值之间的误差有了明显的减小，并且满足预期的要求。在实际应用中，为了达到高精度检测的要求，可以通过测量多组数据进行曲线拟合的方法来实现。综上所述，本技术只保护硬件之间的连接关系及整体结构，不保护硬件所涉及的具体算法，以上显示和描述了本技术的基本原理和主要特征和本技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本技术的原理，在不脱离本技术精神和范围的前提下，本技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本技术范围内。本技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于温差发电的MEMS姿态传感器，其特征在于：包含姿态检测模块、温度检测模块、温度补偿模块、模数转换模块、微控制器模块、显示模块和电源模块，所述姿态检测模块和温度检测模块分别通过依次连接的温度补偿模块、模数转换模块连接微控制器模块，所述显示模块连接在微控制器模块的相应端口上，所述电源模块包含依次连接的温差电能收集器、电源能量管理电路，所述电能管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器；所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电能输出接口的输出端连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接能量缓冲器的输入端；所述电源模块分别与姿态检测模块、温度检测模块、温度补偿模块、模数转换模块、微控制器模块和显示模块连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于温差发电的MEMS姿态传感器，其特征在于：包含姿态检测模块、温度检测模块、温度补偿模块、模数转换模块、微控制器模块、显示模块和电源模块，所述姿态检测模块和温度检测模块分别通过依次连接的温度补偿模块、模数转换模块连接微控制器模块，所述显示模块连接在微控制器模块的相应端口上，所述电源模块包含依次连接的温差电能收集器、电源能量管理电路，所述电能管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器；所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电能输出接口的输出端连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接能量缓冲器的输入端；所述电源模块分别与姿态检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂善军，何斌，杨宏江，沈国庆，吴月飞，杨启超，
申请(专利权)人：南京博纳威电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32