温度传感器冗余设计的电流频率转换电路及温度补偿方法技术

本发明专利技术提供了一种温度传感器冗余设计的电流频率转换电路及温度补偿方法，该电路包括积分电路、AD采样电路、恒流源电路、FPGA模块，其中恒流源电路包括两个温度传感器，分别用于测量恒流源的温度数据；FPGA模块内部集成的ADC采集第二温度传感器的温度数据，FPGA模块中逻辑数据处理与温补参数补偿子模块对两个温度传感器测量的温度数据进行判断，确定补偿温度数据，并计算频率信号，FPGA模块中信号控制子模块根据输入电平控制开关电路通断实现恒流源电路接入或断开。本发明专利技术采用双温度传感器，避免单个温度传感器失效后无法进行补偿的问题，同时无需增加额外的电路，提高转换电路的可靠性、实时性。实时性。实时性。

【技术实现步骤摘要】
温度传感器冗余设计的电流频率转换电路及温度补偿方法


[0001]本专利技术属于电流频率转换
，具体涉及一种惯性导航领域的温度传感器冗余设计的电流频率转换电路及温度补偿方法。

技术介绍

[0002]电流频率转换电路在惯性导航领域得到了越来越广泛的应用，主要功能在于将电流信号转换为与之对应的频率信号，实现脉冲的输出。但传统转换电路本身补偿方式为硬件补偿或者软件补偿，硬件补偿的方式是通过焊接温补型电流源以及调试电阻以改变恒流源输出电流的大小，从而起到调整标度因数变化量的作用。但是硬件补偿只能根据测试的温度点建立直线模型，补偿方式简单，补偿效果较差。软件补偿方式是通过采集温度传感器信息来建立温度补偿模型，在系统工作过程中根据数学模型对输出频率进行实时的补偿，这种补偿方式效果较好，但是目前采用的温度传感器多为恒流源电路中恒流源模块内部自带的DS18B20数字温度传感器，温度信息更新速度为750ms，不能满足系统对于温度信息毫秒级实时更新的要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种温度传感器冗余设计的电流频率转换电路及温度补偿方法，通过软件方式完成数据补偿，在此基础上采用双温度传感器采集温度信息，当单个温度传感器失效后，另一温度传感器的参数值可直接代替失效温度传感器的参数值参与补偿算法运算。同时在电路设计中无需增加额外的电路，提高转换电路的可靠性。
[0004]为了解决现有技术存在的技术问题，本专利技术提供了一种温度传感器冗余设计的电流频率转换电路，包括
[0005]积分电路，用于对输入电流进行积分生成积分电压；
[0006]AD采样电路，用于周期采集积分电压，将积分电压与预设的门限电压比较，输出高低电平；
[0007]恒流源电路，包括恒流源模块、第一温度传感器、第二温度传感器，所述恒流源模块用于稳定输出电流至积分电路，所述第一温度传感器、第二温度传感器均用于测量恒流源模块的温度数据；
[0008]FPGA模块，包括逻辑数据处理与温补参数补偿子模块、信号控制子模块以及内部集成的ADC；所述FPGA模块内部集成的ADC用于采集第二温度传感器的温度数据；所述逻辑数据处理与温补参数补偿子模块用于对第一温度传感器、第二温度传感器测量的温度数据进行判断，确定用于补偿的温度数据，并计算补偿后的频率信号；所述信号控制子模块用于根据AD采样电路输出电平控制开关电路的通断，从而控制控制恒流源电路的接入或断开。
[0009]进一步地，所述第一温度传感器为数字温度传感器，所述第二温度传感器为模拟温度传感器。
[0010]进一步地，所述第二温度传感器测温范围为
‑
55℃～150℃。
[0011]进一步地，所述AD采样电路输出的高低电平进行匹配计算后输入FPGA模块，FPGA模块的输入电平
[0012]V
F
＝(V
AD
+V
Δ
)*0.33
[0013]其中，V
F
为FPGA模块的输入电平，V
AD
为AD采样电路的输出电平，V
Δ
为FPGA参考基准电平。
[0014]本专利技术还提供了一种温度传感器冗余设计的电流频率转换电路温度补偿方法，采用上述电流频率转换电路，包括如下步骤
[0015]采集第一、第二温度传感器的温度数据，计算两个温度传感器的第一温差，判断第一温差是否不大于第一阈值，若不大于第一阈值，则采用第二温度传感器的温度数据进行补偿计算；
[0016]若第一温差大于第一阈值，更新第一、第二温度传感器的温度数据，计算两个温度传感器的第二温差；若第二温差不大于第一阈值，则采用更新的第二温度传感器的温度数据进行补偿计算；
[0017]若第二温差大于第一阈值，则计算第二温度传感器前后温度差值，若第二温度传感器前后温度差值不大于第二阈值，则采用更新的第二温度传感器的温度数据进行补偿计算；
[0018]若第二温度传感器前后温度差值大于第二阈值，计算第一温度传感器前后温度差值，若第一温度传感器前后温度差值不大于第二阈值，则采用更新的第一温度传感器的温度数据进行补偿计算，若第一温度传感器前后温度差值大于第二阈值，则报告温度数据故障。
[0019]进一步地，当第二温度传感器前后温度差值不大于第二阈值时，还要判断第一温度传感器前后温度差值是否大于第二阈值，若大于，报告第一温度传感器故障。
[0020]进一步地，所述补偿计算方法为
[0021]K
补
＝A4T4+A3T3+A2T2+A1T+A0[0022]其中，K
补
为补偿后的频率，A4～A0为补偿参数。
[0023]本专利技术与现有技术相比的有益效果：
[0024]本专利技术电流频率转换电路采用温度传感器冗余设计，将模拟温度传感器的温度数据纳入参数补偿运算，将数字温度传感器作为冗余设计，解决了系统对于温度信息实时更新的要求，避免因为温度传感器失效导致的可能后果，包括补偿效果丧失以及对系统输出的影响。
附图说明
[0025]所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术具体实施例提供的温度传感器冗余设计的电流频率转换电路框图；
[0027]图2为本专利技术具体实施例提供的温度补偿方法流程图。
具体实施方式
[0028]下面对本专利技术的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本专利技术。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本专利技术。
[0029]在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与本专利技术的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。
[0030]本专利技术提供的一种温度传感器冗余设计的电流频率转换电路，包括
[0031]积分电路用于对输入电流进行积分生成积分电压；
[0032]AD采样电路用于周期采集积分电压，将积分电压与预设的门限电压比较，输出高低电平；
[0033]恒流源电路包括恒流源模块、第一温度传感器、第二温度传感器，恒流源模块用于稳定输出电流至积分电路，第一温度传感器、第二温度传感器均用于测量恒流源的温度数据，作为电流频率转换电路的温度，第一温度传感器为数字温度传感器、第二温度传感器为模拟温度传感器；
[0034]FPGA模块包括逻辑数据处理与温补参数补偿子模块、信号控制子模块以及内部集成的ADC；FPGA模块内部集成ADC，用于采集第二温度传感器的温度数据；逻辑数据处理与温补参数补偿子模块用于对第一温度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温度传感器冗余设计的电流频率转换电路，其特征在于，包括积分电路，用于对输入电流进行积分生成积分电压；AD采样电路，用于周期采集积分电压，将积分电压与预设的门限电压比较，输出高低电平；恒流源电路，包括恒流源模块、第一温度传感器、第二温度传感器，所述恒流源模块用于稳定输出电流至积分电路，所述第一温度传感器、第二温度传感器均用于测量恒流源模块的温度数据；FPGA模块，包括逻辑数据处理与温补参数补偿子模块、信号控制子模块以及内部集成的ADC；所述FPGA模块内部集成的ADC用于采集第二温度传感器的温度数据；所述逻辑数据处理与温补参数补偿子模块用于对第一温度传感器、第二温度传感器测量的温度数据进行判断，确定用于补偿的温度数据，并计算补偿后的频率信号；所述信号控制子模块用于根据AD采样电路输出电平控制开关电路的通断，从而控制控制恒流源电路的接入或断开。2.根据权利要求1所述的电流频率转换电路，其特征在于，所述第一温度传感器为数字温度传感器，所述第二温度传感器为模拟温度传感器。3.根据权利要求2所述的电流频率转换电路，其特征在于，所述第二温度传感器测温范围为
‑
55℃～150℃。4.根据权利要求1所述的电流频率转换电路，其特征在于，所述AD采样电路输出的高低电平进行匹配计算后输入FPGA模块，FPGA模块的输入电平V
F
＝(V
AD
+V
Δ
)*0.33其中，V
F
为FPGA模块的输入电平，V
AD
为AD采...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，王玉泽，赵洪利，张秋月，李铁成，
申请(专利权)人：航天科工惯性技术有限公司，
类型：发明
国别省市：