설명
전해 기울기 센서는 유체 기반 장치로, 출력이 온도 변화에 취약합니다. 이 애플리케이션 노트의 목적은 전해 기울기 센서 출력의 온도 보상이 어떻게 가장 정확한 각도 측정을 생성하도록 달성될 수 있는지를 설명하는 것입니다.
온도 보정
전해질 틸트 센서의 온도 보정에는 두 가지 구성 요소가 있습니다.
- Null 온도 보정
- 스케일(또는 감도) 온도 보정
Null 온도 보정은 null 온도 계수로 수행됩니다. 이는 센서마다 다르므로 각 센서에 대해 개별적으로 보정해야 하는 요소입니다. 이 계수의 단위는 출력 유형에 따라 달라집니다. 예를 들어, 일부 센서는 아날로그 출력0 ~5V를 가지며 다른 센서는 현재 기울기 각도의 ASCII 소수점 출력을 갖습니다.
스케일 온도 보정은 스케일 온도 계수로 수행됩니다. 이것은 동일한 유형의 모든 센서 간에 균일한 요소입니다. C 도 또는 %/°C당 출력 단위를 가지고 있습니다.
온도 보상에 대한 유일한 다른 요구 사항은 현재 온도를 읽을 수있는 능력입니다. 이 기능은 마이크로칩의 MCP9700을 사용하여 모든 TFC 신호 컨디셔너 회로에서 사용할 수 있습니다.
Null 온도 보정
null 온도 보정을 수행하기 위해서는 널 온도 계수를 먼저 계산해야 합니다(계수는 각 개별 센서마다 다르기 때문에 TFC는 이를 제공할 수 없습니다). 이는 센서가 null(0° 기울기)에 고정되어 있는 동안 센서를 원하는 범위 위로 사이클링하고 출력을 기록하여 수행됩니다. TFC에서는 일반적으로 -20° C, +20° C 및 +50° C에서 3포인트 교정을 수행합니다.
0717-4318-99 TFC 와이드 레인지 듀얼 축 틸트 센서가 16비트(0 ~ 65535) 출력을 가진 TFC 디지털 신호 컨디셔너에 의해 구동되는 +20° C의 null에 앉아 있다고 가정해 봅시다. 우리는 읽기를 취하고 다음과 같은 출력을 기록합니다.
출력 +20° C = 32768
그런 다음 온도를 -20° C로 낮추고 센서가 주변 온도에 도달할 수 있도록 합니다. 우리는 또 다른 독서를하고 다음 출력을 기록 :
출력 -20° C = 32738
그런 다음 온도를 +50° C로 높이고 센서가 주변 온도에 도달할 수 있도록 합니다. 우리는 또 다른 독서를하고 다음 출력을 기록 :
출력 +50° C = 32798
이제 -20° C와 +20° C 사이의 온도와 다음 공식을 사용하여 +20° C와 +50° C 사이의 온도에 대한 온도 계수를 계산할 수 있습니다.
온도 계수 = (20° C에서 출력 – 현재 온도에서 출력)/(20 – 현재 온도)
위의 예제에 대한 계산을 완료하면 다음 두 개의 온도 계수를 찾습니다.
-20° C와 +20° C = (32768 - 32738)/ (20° C – (-20° C) = 30/40 = 0.75 카운트/°C 사이의 온도 계수
온도 계수는 +20° C와 +50° C = (32768 - 32798)/(20° C – 50° C) = (-30)/(-30) = 1카운트/°C
null 온도 계수를 계산하면 다음 공식과 함께 계수를 사용하여 null 온도 보상을 얻을 수 있습니다.
Null 보정 출력 = (20 – 현재 온도)*(null 온도 계수) + 전류 출력
출력이 +40°C의 온도에서 35000을 읽는 알 수 없는 위치에 동일한 센서를 가지고 있다고 가정해 보겠습니다. 보상된 출력에 수식을 사용하여 다음 계산을 완료할 수 있습니다.
보상 출력 = (20° C – 40° C)*(1카운트/°C) + 35000 = -20 + 35000 = 34980
온도로 인한 null 오프셋은 보상되지 않으면 센서의 전체 범위에 걸쳐 오프셋을 생성하므로 오류가 발생합니다.
스케일 온도 보상
스케일 온도 보상은 TFC에서 제공하는 스케일 온도 계수를 다음과 같은 공식과 함께 사용하여 달성될 수 있습니다.
스케일 보정 출력 =
(전류 출력)*(20 ~ 현재 온도)**(스케일 온도 계수) + 전류 출력
0703-1602-99 TFC 미드레인지 단일 축 전해질 틸트 센서가 있다고 가정해 보겠습니다. 이 센서는 0.075%/°C의 스케일 온도 계수를 가지고 있습니다. 이제 현재 센서 출력이 -20 ° C의 온도에서 5 ° 기울라고 가정해 봅시다. 그런 다음 위의 수식을 사용하여 다음 계산을 완료할 수 있습니다.
(5° 기울기)*(20° C – (-20° C))*(-0.00075) = (5° 기울기))**(-00°C)*(-0.00075) = -0.15° 기울기
5° 틸트 + (-0.15° 기울기) = 4.85° 기울기
따라서 4.85°는 온도 보정 각도 위치 측정입니다.
다음은 또 다른 예입니다. 이번에는 현재 센서 출력이 40 ° C의 온도에서 -5 ° 기울라고 가정해 보겠습니다.
(-5° 기울기))*(20° C – 40° C)**(-0.00075) = (-5° 기울기))**(-20° C)*(-0.00075) = -0.075° 기울기
-5° 기울기 + (-0.075° 기울기) = -5.075° 기울기
-5.075° 따라서 온도 보상 각 위치 측정.
스케일 온도 보정을 위해 계산을 수행할 때 현재 출력의 표시를 염두에 두어야 합니다. 0에서 65535의 16비트 출력을 사용하는 TFC 신호 컨디셔닝 보드를 사용하는 경우 이 출력은 먼저 이동해야 0이 중간점입니다(32768를 빼서 쉽게 수행할 수 있음).
완전한 온도 보상
온도 보정을 올바르게 적용하려면 온도 보상의 두 구성 요소를 모두 사용해야 합니다.
함께. 이 작업은 null 보정 출력을 사용하여 배율 보정 출력을 계산하여 수행됩니다.
보상 출력
= (null 보정 출력 * (20 - 현재 온도) * -스케일 계수)
+ 무효 출력
null 온도 보정 예제에서 동일한 0717-4318-99 듀얼 축 센서가 있다고 가정해 보겠습니다.
위의. 센서가 +40°C의 온도에서 알 수 없는 위치에서 유지되었을 때 null 보정 출력은 34890이었습니다. 스케일 온도 보정을 적용하여 이 측정의 온도 보상을 완료해 보겠습니다.
첫째, 스케일 온도 계수가 올바르게 계산되도록 원시 값을 이동해야 합니다.
34890 - 32768 = 2122
0717-4318-99는 0.1%/°C의 스케일 온도 계수를 갖는다. 이 출력과 null 보정 출력을 사용하여
이제 위에서 설명한 대로 스케일 온도 보상을 적용합니다.
2122 * (20 ° C – 40 ° C) * 0.001 = 2122 * -20 ° C * -0.001 = 42.44
보상 출력 = 2122 + 42.44 = 2164.44 = 2164.44 = 2164
마지막으로, 서명되지 않은 최종 16비트 결과를 얻기 위해 이전에 빼낸 오프셋을 다시 추가합니다.
2164 + 32768 = 34932
계산에서 온도 보정의 두 구성 요소를 모두 사용해야 합니다. 사용만 사용
한 구성 요소는 예측할 수 없는 결과를 초래할 수 있으므로 보정되지 않은 출력보다 측정정확도가 떨어집니다.