FPGA在智能壓力傳感器系統(tǒng)中的應用設計
0 引 言
傳統(tǒng)氣體壓力測量儀器的
在此,利用FPGA具有擴展靈活,可實現(xiàn)片上系統(tǒng)(SoC),同時具有多種IP核可供使用等優(yōu)點,設計了能夠控制多路
1 系統(tǒng)性能及元器件
1.1 智能傳感器系統(tǒng)性能要求
傳感器壓力測量范圍:0~5 MPa;系統(tǒng)精度:±0.1%FS;1通道模擬電壓輸入(壓力信號)大于250 sampies/通道/s;采用串行RS 232C接口輸出。
1.2 系統(tǒng)主要元器件及性能
根據(jù)系統(tǒng)的精度指標的要求選擇器件:
FPGA芯片 選用Altera的CycloneⅡEP2C5,其邏輯單元有4 608個LE,26個M4K RAM塊,142個用戶I/O引腳。
壓力傳感器 采用PDCR130W,壓力范圍0~7 MPa,工作電壓直流10~30 VDC,輸出0~10 V,精度±0.05%FS,使用溫度范圍-40~+125℃,溫度影響±0.015%FS/℃。
A/D
多路模擬開關 采用四選一多路模擬開關AD7502,其引腳設置為EN=1的使能信號;A1A0引腳為通道選擇信號。
輸出電平轉(zhuǎn)換接口 系統(tǒng)使用MAX232芯片完成TTL和RS 232C電平的轉(zhuǎn)換。
2 系統(tǒng)誤差校正方法
2.1 零點漂移和增益誤差的校正方法
在智能儀表中,誤差模型的誤差校正公式為:
式中:b1和b0為誤差校正因子。誤差校正電路模型如圖1所示,其中x為被測信號;y為系統(tǒng)輸出;ε,k,i為影響系統(tǒng)的未知量。
誤差校正過程為:
當S1閉合時,x=0,依據(jù)誤差校正公式得到式(2),用于系統(tǒng)零點校準;
當S2閉合時,x=E(標準電壓),得到公式(3),用于系統(tǒng)增益誤差校正;
聯(lián)立式(2)、式(3)可得誤差校正因子:
當進行實際測量時S3閉合,利用計算出的誤差校正因子和誤差校正公式(1),即可求出校正后的輸出信號y。
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