模数转换基准漂移自动补偿方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于电气控制系统的模数转换基准漂移自动补偿方法，包括：在电气控制系统中设置参考采集回路；在电气控制系统调试完成后，读取模数转换针对该参考采集回路的转换结果，将该参考采集回路的转换结果作为参考模数转换结果存储在电气控制系统中；在正常工作状态中，读取模数转换针对参考采集回路的转换结果作为模数转换结果；将模数转换结果与参考模数转换结果进行差值运算；基于该差值运算的结果对参考电压的基准漂移进行相应补偿。本发明专利技术进一步涉及使用上述方法的自动补偿装置和执行上述方法的软件程序。

A Method and Device for Automatic Compensation of Analog-to-Digital Conversion Reference Drift

【技术实现步骤摘要】
模数转换基准漂移自动补偿方法及装置
本专利技术涉及电气控制领域，更具体地涉及电气控制系统中模数转换基准漂移的自动补偿方法。本专利技术进一步涉及使用上述方法的模数转换基准漂移自动补偿装置。
技术介绍
在电气控制系统中，传感器组数据采集是不可或缺的组成部分，其中不可避免地需要进行大量的模数转换(A/DChange)，从而将模拟量信号(AnalogSignal)转换成数字量信号(DigitalSignal)以方便中央处理单元进行处理。模数转换的重要基础之一就是参考电压(ReferenceVoltage)。参考电压的变化和不稳定会引起模数转换结果的变化，严重时会造成传感器数据采集的不正确。然而参考电压电源是老化和发生畸变最快的、也是最容易受到外部影响(如电气环境、温度、湿度等等)的元器件之一。参考电压电源的老化和受影响会导致参考电压的变化，由于模数转换以参考电压作为基准和起点，参考电压相对初始位置的变化称之为“模数转换基准漂移(以下简称基准漂移)”。随着使用时间的延长，由基准漂移造成的采集结果误差会越来越大，电气控制系统将因此做出错误判断，这在自动控制领域是十分严重的问题。因此抑制和补偿基准漂移已经并将继续成为电气控制系统研发领域的重大课题。目前应用最广泛的技术是对基准漂移进行补偿。根据现有技术，绝大多数方案采用硬件补偿法，比如增加基准电压的可调节环节、或者放大环节的倍数可调节环节等等。并且硬件补偿法通常需要人为干预才能进行。另外，有一种构思认为可以通过使所有传感器信号归零，直接采集此时的模数转换结果，得到基准漂移引起的模数转换结果，之后将此结果引入后续计算。该方案没有实用案例，仅仅停留在提出阶段，因为在大部分工况或场合下电气控制系统不允许中断运行或者无法对传感器进行归零操作。此外，该方案所得到的修正补偿不具备实时性，其当前所使用的修正补偿为上一个归零操作时得到的，因此即使该方案能够实施也仅能做到滞后补偿。再者，该方案中的传感器信号归零、将修正结果引入计算过程等等必须人员介入才能执行，因此也不是自动补偿的技术方案。为此，针对上述现有技术的缺点和不足，需要提出一种更为高效、可靠的模数转换基准漂移的自动补偿方法，保证在不中断电气控制系统正常工作的情况，实时对模数转换基准漂移进行补偿。
技术实现思路
为此，一方面，本专利技术基于上述目的，提出了一种用于电气控制系统的模数转换基准漂移自动补偿方法，该自动补偿方法包括：-在电气控制系统中设置参考采集回路；-在电气控制系统调试完成后，读取模数转换针对该参考采集回路的转换结果，将该参考采集回路的转换结果作为参考模数转换结果存储在电气控制系统中；-在正常工作状态中，读取模数转换针对参考采集回路的转换结果作为模数转换结果；-将模数转换结果与参考模数转换结果进行差值运算；-基于该差值运算的结果对参考电压的基准漂移进行相应补偿。根据本专利技术的模数转换基准漂移自动补偿方法的实施例，其中当差值运算的结果为“0”时，认为参考电压未发生基准漂移；当差值运算的结果不为“0”时，认为参考电压发生基准漂移。根据本专利技术的模数转换基准漂移自动补偿方法的实施例，其中基于差值运算的结果对参考电压的基准漂移进行相应补偿进一步包括：根据差值运算的结果计算参考电压的变化值；并且，根据参考电压的变化值计算得到基准漂移的补偿值。根据本专利技术的模数转换基准漂移自动补偿方法的实施例，其中该自动补偿方法进一步包括：在正常工作状态中，读取模数转换针对电气控制系统中除参考采集回路之外的回路的转换结果作为当前模数转换结果。根据本专利技术的模数转换基准漂移自动补偿方法的实施例，其中电气控制系统中设置基准漂移的补偿阈值，将补偿阈值与补偿值进行比较，若补偿值未超过补偿阈值则根据基准漂移的补偿值修正当前模数转换结果。根据本专利技术的模数转换基准漂移自动补偿方法的实施例，其中若补偿值超过补偿阈值则判断模数转换功能失效，电气控制系统发出警报，执行关闭或等待动作。根据本专利技术的模数转换基准漂移自动补偿方法的实施例，其中优选地，关闭或等待动作包括关闭或暂停失效的模数转换功能和/或关闭或暂停电气控制系统。根据本专利技术的模数转换基准漂移自动补偿方法的实施例，其中补偿值作为输出参数报告给电气控制系统的人机界面。另一方面，本专利技术还提出了使用上述用于电气控制系统模数转换基准漂移自动补偿方法的补偿装置，其中该补偿装置具有：电路板；位于该电路板内的模数转换器，该模数转换器对模拟量数据采集传感器系统进行模数转换；位于该电路板内且位于数模转换器附近的参考采集回路，该模数转换器对参考采集回路进行模数转换；和中央处理单元，该中央处理单元循环地根据模数转换器的模数转换结果对模拟量数据采集传感器系统进行基准漂移自动补偿。根据本专利技术的补偿装置的实施例，其中参考采集回路由精密器件搭建，该精密器件的精度高于模拟量数据采集传感器系统的精度，并且参考采集回路与模拟量数据采集传感器系统隔离。根据本专利技术的补偿装置的实施例，其中精密器件包括精密电阻、精密电感和/或精密电阻和精密电感的组合。又一方面，本专利技术提出了一种执行上述的模数转换基准漂移自动补偿方法的软件程序。采用上述技术方案，本专利技术至少具有如下有益效果：本专利技术的技术方案基于硬件与软件的结合，利用参考采集回路的参考模数转换结果与该回路在正常工作状态时的模数转换结果的差值运算结果监测基准漂移情况，能够在差值不为“0”时(即确定发生基准漂移时)，根据差值运算结果计算出参考电压的变化值并进而计算出基准漂移的补偿值，利用该补偿值对模数转换基准漂移进行实时的、自动的补偿，不中断电气控制系统正常工作。并且，本专利技术所使用的参考采集回路电路结构简单、精度高，由更加先进和严密的软件逻辑取代了复杂的、具有特殊器件要求的硬件电路，能极大的降低为了补偿基准漂移而对硬件进行改造的成本，同时又能够保证模数转换基准漂移的自动补偿的高效性及可靠性。此外，根据本专利技术的基准漂移自动补偿方法还将基准漂移补偿值报告人机接口，便于操作人员观察参考电压电源的老化或受影响情况。当基准漂移超过某一程度时，系统还能够发出警报，执行关闭或等待动作，避免控制系统做出错误判断而造成严重后果。再者，在正常运行周期内，本专利技术的软件程序可以自动对模数转换的基准漂移进行动态补偿，全程不需要人为干预，也不需要重新刷写程序。本公开提供了实施例的各方面，并且不应当用于限制本专利技术的保护范围。根据在此描述的技术可设想到其它实施方式，这对于本领域普通技术人员来说在研究以下附图和具体实施方式后将是显而易见的，并且这些实施方式意图被包含在本申请的范围内。下面参考附图更详细地解释和描述了本专利技术的实施例，但它们不应理解为对于本专利技术的限制。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对现有技术和实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，附图中的部件不一定按比例绘制，并且可以省略相关的元件，或者在一些情况下比例可能已经被放大，以便强调和清楚地示出本文描述的新颖特征。另外，如本领域中已知的，结构部件可以被不同地布置。在图中：图1示出了根据本专利技术的模数转换基准漂移自动补偿装置的实施例的示意图；和图2示出了根据本专利技术的模数转换基准漂移自动补偿方法的示意性软件程序流程图。具体实施方式虽然本专利技术可以以各种形式实施，但是在附图中示出并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模数转换基准漂移自动补偿方法，所述模数转换用于电气控制系统，其特征在于，所述自动补偿方法包括：‑在所述电气控制系统中设置参考采集回路；‑在所述电气控制系统调试完成后，读取模数转换针对所述参考采集回路的转换结果，将所述参考采集回路的转换结果作为参考模数转换结果存储在所述电气控制系统中；‑在正常工作状态中，读取模数转换针对所述参考采集回路的转换结果作为模数转换结果；‑将所述模数转换结果与所述参考模数转换结果进行差值运算；‑基于所述差值运算的结果对参考电压的基准漂移进行相应补偿。

【技术特征摘要】
1.一种模数转换基准漂移自动补偿方法，所述模数转换用于电气控制系统，其特征在于，所述自动补偿方法包括：-在所述电气控制系统中设置参考采集回路；-在所述电气控制系统调试完成后，读取模数转换针对所述参考采集回路的转换结果，将所述参考采集回路的转换结果作为参考模数转换结果存储在所述电气控制系统中；-在正常工作状态中，读取模数转换针对所述参考采集回路的转换结果作为模数转换结果；-将所述模数转换结果与所述参考模数转换结果进行差值运算；-基于所述差值运算的结果对参考电压的基准漂移进行相应补偿。2.根据权利要求1所述的自动补偿方法，其特征在于：当所述差值运算的结果为“0”时，认为所述参考电压未发生基准漂移；当所述差值运算的结果不为“0”时，认为所述参考电压发生基准漂移。3.根据权利要求2所述的自动补偿方法，其特征在于，所述基于所述差值运算的结果对参考电压的基准漂移进行相应补偿进一步包括：-根据所述差值运算的结果计算参考电压的变化值；-根据所述参考电压的变化值计算得到所述基准漂移的补偿值。4.根据权利要求3所述的自动补偿方法，其特征在于，所述自动补偿方法进一步包括：在正常工作状态中，读取模数转换针对所述电气控制系统中除所述参考采集回路之外的回路的转换结果作为当前模数转换结果。5.根据权利要求4所述的自动补偿方法，其特征在于：所述电气控制系统中设置所述基准漂移的补偿阈值，将所述补偿阈值与所述补偿值进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏春光，王良彬，姜捷，姚琦，苏宇婷，王孝峰，
申请(专利权)人：中车大连机车车辆有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21