CN103837170B - 频率输出类传感器自动频率补偿电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明应用于频率输出类传感器设计领域，提供了一种频率输出类传感器的自动频率补偿电路及方法。自动频率补偿电路包括：微控制单元、存储器单元、频率变换电路、调试开关电路及信号输出电路；频率自动补偿方法包括：标准频率信号的采集，调试时：实际频率信号的采集、误差信号的计算与存储。使用时：实际频率信号的采集、误差信号与实际信号的计算及输出频率信号的产生。本发明实施例用液位一频率输出传感器的自动频率补偿方法进行了详细的介绍。通过实验室采集标准传感器液位一频率关系曲线，然后将采集实际传感器的液位一频率关系曲线，并将两个曲线进行比较，得到误差信号，存入存储器中。传感器工作时，将实际测量得到的液位一频率曲线与误差信号进行相加，由微处理器产生频率信号输出。该方法应用于频率输出类传感器具有生产成本低，调试方便、工艺简单等特点。

Description

频率输出类传感器自动频率补偿电路及方法

技术领域

本发明属于一种频率输出类传感器技术设计领域，具体涉及一种将被测物理量转换为相应电感(或电容)量的变化，最终设计出以频率输出为目的的传感器，以及该传感器的使用方法。

背景技术

目前，现有频率输出类传感器及其电路，通常采用被测物理量一电感(电容)量一频率输出的变换电路。但这种方法存在传感器的被测物理量与电感(电容)量之间的非线性变换问题，从而使传感器的被测物理量一频率曲线达不到最初的设计要求，并且被测物理量一频率曲线也不具备自动调节及修正功能。传感器生产中，为了提高效率、降低成本，首先只能先由工人对频率变换电路中需要使用的振荡电感(电容)器等元件进行人工匹配，以获得不同技术参数范围的振荡电感(电容)器等元件；然后再在传感器装配过程中，根据振荡电感(电容)器不同的技术参数进行尽可能的合理搭配使用，以便达到传感器的基本技术要求。但这种生产方法在传感器整个生产过程中需要多道工序，传感器生产出来之后还需要进行多次调试。但是就算经过如此之多的既繁琐又费时的工序之后，传感器产品的一次合格率最高却也只有50％左右。而不合格的产品则需要将其重新全部拆开，然后进行二次选择匹配，再次重新组装，最后继续开始调试，周而复始直到产品调试合格为止。这样大大的降低了传感器产品的生产效率，同时还增加了产品的生产成本。

为了解决上述突出的问题特提出本发明。发明了一种频率输出类传感器自动频率补偿电路及方法，这种方法不需要对振荡电感(电容)器等元件进行匹配，产品只需进行一次调试，而且产品一次成功率达到99％以上。从而显著的提高了产品的生产效率、降低了生产成本、提升了产品的合格率。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题，发明了一种频率输出类传感器自动频率补偿电路及方法。解决了背景技术中传感器存在的被测物理量一频率曲线不能调节及修正问题，弥补了产品合格率低、生产成本高而效率低的缺陷。

实现本发明目的的技术方案是：一种频率输出类传感器自动频率补偿电路及方法，其电路包括微控制单元、存储器单元、调试开关电路、频率变换单电路及信号输出端口。

本发明先由实验室测试得到一条被测物理量与频率之间的标准关系曲线，并将该曲线分割成256段，使得传感器被测物理量与输出频率点之间形成一一对应的关系，最后将256个被测物理量及对应的频率值记入表格中，并将标准表格内的数据存储固化在微控制单元中的存储器内。

在对本发明进行调试时，将本发明传感器所对应的被测物理量从最小值开始增加到最大值，同时本发明中的微控制单元实时采集本发明频率变换电路转换输出的频率值，从而得到一条实际传感器被测物理量由最小值到最大值变化的被测物理量一频率变化曲线，再将该曲线分割成256段，存入本发明的存储器单元之中。最后再将每个实际被测物理量一频率点的参数与标准被测物理量一频率点参数进行对比，得到各个对应点的误差。最终将256个误差值记入本发明的存储器单元中。在使用本发明时，微控制单元先测量得到当前被测物理量信号所对应的频率值，然后再将实际测量的信号频率与调试时存储于本发明存储器单元中的对应点的误差频率相加，得到实际应该输出的频率，并由本发明微控制单元产生相应的输出频率信号，从而得到了经本发明自动补偿后的频率信号。

最终实现了在本发明的生产过程中不需要在元件使用前对元件参数进行匹配，且只需进行一次产品调试，从而达到提高工作效率、产品合格率及降低生产成本的目的。

附图说明

图1为本发明频率输出类传感器自动频率补偿电路连接框图；

图2为本发明频率输出类传感器被测物理量一频率补偿曲线原理图；

图3为本发明频率输出类传感器自动频率补偿电路微控制单元工作流程图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面结合附图，对本发明实施方式作进一步详细的说明。本实施例以测量液位为例说明。

本发明实施例提供的频率输出类传感器通过频率变换电路得到频率补偿前的实际频率，通过微控制单元的自动调整补偿之后，输出补偿后的频率。

如图1所示电路连接框图，在对微控制单元1进行软件编写时，先在程序中固化标准频率曲线f₂的256个的数据段。当本发明调试时，首先打开调试开关电路3，将被测物理量从最小值开始向最大值变化，微控制单元1开始采集由频率变换电路4转换输出的频率信号，并存入存储器单元2中。当被测物理量变化到最大值之后，利用微控制单元1的外部输入中断功能，结束频率的测量工作，得到测量出的实际频率曲线f₁。然后将实际频率曲线f₁的数据值与微控制单元1程序中固化的标准频率曲线f₂对应频率点的数据进行比较，得到被测物理量一频率误差信号Δf，并将被测物理量一频率误差信号逐点存入存储器单元2中。调试完成后关闭调试开关电路3。

在本发明工作时，微控制单元1先测量频率变换电路4的输出信号频率，然后再与存储器单元2中对应点的被测物理量一频率误差信号相加，从而得到实际应输出的信号频率f，即：f=f₁+Δf，微控制单元1产生所需频率f信号并由信号输出端口输出。实现被测物理量一频率补偿功能。

图2所示被测物理量一频率补偿曲线原理图中，曲线1为实验室测得被测物理量一频率关系标准曲线。当本发明实际测得的频率偏高时，即图中曲线2所示。此时将曲线1与实际测量曲线2所分的256段进行比较，得到每段误差频率Δf₄，此误差值为负值。并将每个点的数据存入存储器单元2中。当本发明开始使用时，微控制单元1将测量的实际频率与对应点的误差频率相加，得到应输出的信号频率，并由微控制单元输出所需的频率信号。当本发明实际测得的频率偏低时，即图中曲线3所示。此时将曲线1与实际测量曲线3分256段进行比较，得到每段误差频率Δf₄，此误差为正值。并将每个点的数据存入存储器单元2中。当本发明开始使用时，微控制单元1将测量的频率与对应点的误差频率相加，得到应输出的信号频率，并由微控制单元输出所需的频率信号。

在本发明中微控制单元的软件工作流程如图3所示。本发明工作时，先判断调试开关电路3是否闭合，当开关闭合时，微控制单元1开始采集被测物理量由最小值到最大值变化所得到的频率信号，并与软件中原先固化好的标准频率曲线信号进行比较，当实际测量频率偏高时，误差频率为负值，当实际测量频率偏低时，误差频率为正值。最后按256个频率段将误差信号逐点存入存储器单元2中。当调试开关电路3断开时，本发明为正常工作状态，微控制单元1先测量当前实际输出频率值，并根据相应的频率值找到相对应点的频率误差，将两者进行相加，即：f=f₁+Δf。最后由微控制单元1根据补偿后的频率，产生频率信号输出。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种频率输出类传感器自动频率补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1.）调试步骤，此时调试开关电路导通

（1）测量实际被测物理量—频率曲线：将被测物理量由最小值到最大值变化，频率变换电路产生频率随被测物理量变化而变化的信号，并将输出信号送到微控制单元，测出频率变换电路的输出信号频率f₁，并将该曲线分成256段；

（2）标准被测物理量—频率曲线：微控制单元中可通过软件任意设置标准被测物理量—频率曲线，并分成256段；

（3）计算误差被测物理量—频率：将测出的实际被测物理量—频率f₁逐点与微控制单元程序中的标准被测物理量—频率f₂进行比较，得到误差被测物理量—频率：△f＝f₂-f₁；

（4）误差数据存储：将所得的误差被测物理量—频率误差信号逐点记入存储器单元中；

（2.）使用步骤，此时调试开关电路断开

（1）实际频率测量：将被测物理量由最小值到最大值变化，频率变换电路产生频率随被测物理量变化的输出信号并送到微控制单元，测出频率变换电路的输出信号频率f₁'；

（2）微控制单元根据所测量实际频率f₁'与存储器单元中的误差被测物理量—频率△f相加，即：f＝f₁'+△f，从而得到实际应输出的信号频率f，微控制单元产生所需频率f信号并输出，实现被测物理量—频率补偿功能。