基于MPXM2010的压力测控系统及其精度改进发方法
本文引用地址: //m.amcfsurvey.com/article/194372.htm
通常情况下,使用68HC908QT4的A/D模块即可完成设计,只要把压力传感器模块的输出端接至68HC908QT4的A/D模块输入端即可。图5给出了压力测控系统的框图。
微控制器68HC908QT4特点如下:
◇4 KB Flash存储器、128 B的RAM存储器;
◇4路8位A/D转换器、16位PWM模块;
◇价格便宜,批量1000片以上每片的价格可降至1美元以下。
MPXM2010测量范围为0~10 kPa,将其输出电压信号限制在0~5 V,则其精度为:
S=5 V/10 kPa=500 mV/kPa
68HC908QT4的A/D为8位,电压限制5 V,则其精度为:
R=5 V/(20—1)bit≈19.61 mV/bit
整个系统的压力精度为:
R/S=19.61/500 kPa/bit=0.039 22 kPa/bit
如果要提高精度,将A/D升为10位,则精度为:
R/S=O.03 922X(28—1)/(210—1)kPa/bit=0.009 776 kPa/bit
A/D升为12位后,精度为:
R/S=0.039 22×(28—1)/(212—1)kPa/bit=0.002 442 kPa/bit
这样做确实可以提升精度,但要增加硬件的开销。利用68HC908QT4的PWM模块作为D/A转换器,可以巧妙地提高A/D变换的精度。
2.2 改进后的压力测控系统
误差产生的原因就是在A/D处,将小数点后的部分舍去,比如176.51 bit会当作176 bit来处理。解决问题也应该从这里人手,把误差缩小。
误差的引出可以用D/A来解决,把A/D读进来的数据再用D/A处理一次送出来,和原来的数据做一次减法就可以得到。误差没法直接再送回A/D,但可以将其放大后再送回,再使用68HC908QT4中的另一路A/D将放大后的误差进行A/D变换,MCU得到结果后缩小相同的倍数,与原A/D变换结果相加,便是更精确的结果。图6中,整个系统可分为压力传感器模块、模拟部分、单片机部分和输出电路部分,精度提高的关键在模拟部分的设计.如图7所示。假设放大器G的放大倍数为10。A/D的性能本身并没有提升,精度仍为R=19.61 mV/bit,这个值也就是极限值。放大10倍后,原来的最大误差19.6l mV/bit被扩大为196.1 mV/bit,A/D处理的是放大后的数据,其能力就被放大了10倍。数据处理时又会将其除以lO恢复,从整体上来看就好像精度R除以10了一样,变为1.961 mV/bit。
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