FPGA在智能压力传感器系统中的应用设计
0 引 言
传统气体压力测量仪器的
在此,利用FPGA具有扩展灵活,可实现片上系统(SoC),同时具有多种IP核可供使用等优点,设计了能够控制多路
1 系统性能及元器件
1.1 智能传感器系统性能要求
传感器压力测量范围:0~5 MPa;系统精度:±0.1%FS;1通道模拟电压输入(压力信号)大于250 sampies/通道/s;采用串行RS 232C接口输出。
1.2 系统主要元器件及性能
根据系统的精度指标的要求选择器件:
FPGA芯片 选用Altera的CycloneⅡEP2C5,其逻辑单元有4 608个LE,26个M4K RAM块,142个用户I/O引脚。
压力传感器 采用PDCR130W,压力范围0~7 MPa,工作电压直流10~30 VDC,输出0~10 V,精度±0.05%FS,使用温度范围-40~+125℃,温度影响±0.015%FS/℃。
A/D
多路模拟开关 采用四选一多路模拟开关AD7502,其引脚设置为EN=1的使能信号;A1A0引脚为通道选择信号。
输出电平转换接口 系统使用MAX232芯片完成TTL和RS 232C电平的转换。
2 系统误差校正方法
2.1 零点漂移和增益误差的校正方法
在智能仪表中,误差模型的误差校正公式为:
式中:b1和b0为误差校正因子。误差校正电路模型如图1所示,其中x为被测信号;y为系统输出;ε,k,i为影响系统的未知量。
误差校正过程为:
当S1闭合时,x=0,依据误差校正公式得到式(2),用于系统零点校准;
当S2闭合时,x=E(标准电压),得到公式(3),用于系统增益误差校正;
联立式(2)、式(3)可得误差校正因子:
当进行实际测量时S3闭合,利用计算出的误差校正因子和误差校正公式(1),即可求出校正后的输出信号y。
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