CN110388936B - 电子装置及其微传感器零点值校正方法 - Google Patents

电子装置及其微传感器零点值校正方法 Download PDF

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Abstract

一种电子装置及其微传感器零点值校正方法。在进入操作系统的情况下，通过温度传感器来检测电子装置内部的初始温度，并且读取微传感器对应于初始温度的初始零点值。接着，步进调整电子装置的内部温度，直到内部温度达到预设温度，并且在每一次调整内部温度之后，记录微传感器的对应零点值。基于初始温度对应的初始零点值以及在多个内部温度下所获得的多个对应零点值，产生拟合曲线。在重新启动电子装置时，以拟合曲线来覆盖电子装置内部的零点漂移校正曲线以供电子装置内的微传感器自我校正零点值。

Description

电子装置及其微传感器零点值校正方法
技术领域
本发明涉及一种校正机制，尤其涉及一种电子装置及其微传感器零点值校正方法。
背景技术
随着电子装置持续朝向智能化发展，微电机系统(MicroelectromechanicalSystems，MEMS)传感器已在产业占有非常重要的位置，并且为消费者在各种形式的应用上提供更好的功能。一般而言，MEMS传感器在完全静止的情况下，不会产生任何角加速度信息，其三个轴的角度应该都指向“零点”。但是，由于MEMS传感器具有温度漂移特性，在不同温度环境下，MEMS传感器在静止的情况下三个轴输出的数据并不为零，并且三个轴的数据也各不相同，即所谓的零点漂移(zero drift)。
为了解决零点漂移的校正，一般业界常用的做法有两种：一种是单独对MEMS传感器进行测试，另一种则是针对具有MEMS传感器的产品来进行测试。在针对MEMS传感器进行单独测试的方法中，芯片厂商将MEMS传感器的电路板水平地放入环境测试舱(environmenttest chamber)，对环境测试舱内设定不同的温度来获得MEMS传感器在不同温度下的零点漂移值。而针对具有MEMS传感器的产品进行测试的方法中，系统厂商会将具有MEMS传感器的产品水平地放入环境测试舱，对环境测试舱内设定不同的温度来获得MEMS传感器在不同温度下的零点漂移值。在获得各种温度环境下对应的零点漂移值之后，再通过演算法将各个值补偿给系统，使得整机的定位更精确。
而所述传统的做法只能选取数量有限的产品来获得测试值后，再汇总分析计算出全产品共用的温度对应零点漂移的均值曲线。也就是说，一个校正曲线适用于全部产品。另外，传统的作法只能适用在产品售出前，售出后如发现感测器因为老化导致定位有较大偏差，并无法进行自我校正的动作，而需要将产品送回原厂来修正。
发明内容
本发明提供一种电子装置及其微传感器零点值校正方法，可让电子装置随时随地进行自我校正。
本发明的电子装置，包括温度传感器、微传感器以及处理器。处理器耦接至温度传感器与微传感器。在进入操作系统的情况下，处理器通过温度传感器来检测电子装置内部的初始温度，并读取微传感器对应初始温度下的初始零点值。处理器步进调整电子装置的内部温度，直到内部温度达到预设温度，并且在每一次调整内部温度之后，处理器记录微传感器的对应零点值。处理器基于初始温度对应的初始零点值以及在多个内部温度下所获得的多个对应零点值，产生拟合曲线(fitting curve)。在重新启动电子装置时，处理器以拟合曲线来覆盖电子装置内部的零点漂移校正曲线以供电子装置内的微传感器自我校正零点值。
本发明的微传感器零点值校正方法，其用于对电子装置内的微传感器的零点值进行自我校正。所述校正方法包括：在进入操作系统的情况下，通过温度传感器来检测电子装置内部的初始温度；读取微传感器对应于初始温度的初始零点值；步进调整电子装置的内部温度，直到内部温度达到预设温度，并且在每一次调整内部温度之后，记录微传感器的对应零点值；基于初始温度对应的初始零点值以及在多个内部温度下所获得的多个对应零点值，产生拟合曲线；以及在重新启动电子装置时，以拟合曲线来覆盖电子装置内部的零点漂移校正曲线以供电子装置内的微传感器自我校正零点值。
在本发明的一实施例中，步进调整电子装置的内部温度，直到内部温度达到预设温度的步骤，包括：提高内部温度至测试温度。在此，测试温度大于初始温度。之后，步进降低内部温度，直到内部温度达到预设温度，其中预设温度等于初始温度。
在本发明的一实施例中，步进调整电子装置的内部温度，直到内部温度达到预设温度的步骤包括：步进提高内部温度，直到内部温度达到预设温度。
在本发明的一实施例中，步进调整电子装置的内部温度是通过控制电子装置的一温度调整元件来实现。
在本发明的一实施例中，上述温度调整元件包括发热元件，发热元件为电子装置所包括的在运行时会产生热能的元件。而通过控制电子装置的温度调整元件来步进调整电子装置的内部温度的步骤包括：提高或降低发热元件的负载，进而发热元件增加或减少所产生的热能而提高或降低内部温度。
在本发明的一实施例中，上述发热元件为中央处理单元(Central ProcessingUnit，CPU)、平台路径控制器(Platform Controller Hub，PCH)、图形处理器(graphicsprocessing unit，GPU)、固态硬盘(Solid State Disk，SSD)、存储器、背光元件(BacklightComponent)、充电元件(Charging Component)以及通信元件至少其中之一。
在本发明的一实施例中，上述温度调整元件还包括散热元件，通过散热元件来降低内部温度。
在本发明的一实施例中，上述散热元件为风扇。
基于上述，本发明将每个产品作为独特的个体，并且利用产品本身能调整温度的特点，使得产品能够随时随地进行自我校正。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明一实施例的电子装置的方块图；
图2是依照本发明另一实施例的电子装置的方块图；
图3是依照本发明一实施例的微传感器零点值校正方法的流程图；
图4是依照本发明一实施例的步进调整方法的流程图；
图5是依照本发明另一实施例的步进调整方法的流程图。
符号说明：
100、200：电子装置；
110：处理器；
120：储存装置；
130：微传感器；
140：温度传感器；
210：温度调整元件；
211：发热元件；
213：散热元件；
S305～S330：校正方法各步骤；
S405～S420：步进调整方法各步骤；
S505～S515：步进调整方法各步骤。
具体实施方式
本发明提供一种电子装置及其微传感器零点值校正方法，通过在电子装置内设置测试校正程序，以让电子装置随时随地进行自我校正。为了使本发明的内容更为明了，以下特举实施例作为本发明确实能够据以实施的范例。
图1是依照本发明一实施例的电子装置的方块图。请参照图1，电子装置100包括处理器110、储存装置120、微传感器130以及温度传感器140。处理器110耦接至储存装置120、微传感器130以及温度传感器140。电子装置100例如为智能手机、平板电脑、笔记本电脑、虚拟现实一体机(Standalone VR(virtual reality))等。
处理器110例如为中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)、图像处理单元(Graphic Processing Unit，GPU)、物理处理单元(Physics Processing Unit，PPU)、可程序化的微处理器(Microprocessor)、嵌入式控制芯片、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)或其他类似装置。
储存装置120例如是任意形式的固定式或可移动式随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、快闪存储器(Flash memory)、安全数字卡(Secure Digital Memory Card，SD)、硬盘或其他类似装置或这些装置的组合。储存装置120中包括有测试校正程序(应用程序)。测试校正程序例如是由一或多个程序码片段所组成，而上述程序码片段在被安装后，处理器110会通过这些程序码片段来执行多个指令。即，由处理器110执行测试校正程序来分别实现校正方法。
在此，可由使用者自行决定测试校正程序的运行时间点。另外，也可以由处理器110自行决定测试校正程序的运行时间点。例如，当环境温度超过一定温度时，便自动执行测试校正程序。或者，也可在电子装置100开机时便自动执行测试校正程序。
微传感器130例如是以微电机系统(Microelectromechanical Systems，MEMS)为概念。微传感器130例如为陀螺仪(gyroscope)、加速度计(accelerometer)、重力传感器(g-sensor)、磁力计(magnetometer)等惯性传感器(Inertial Measurement Unit，IMU)。温度传感器140则是将温度转化为电子数据的电子元件。
在本实施例中，以处理器110来当作是温度调整元件。这是因为处理器110为在运行时会产生热能的元件，因此能够以处理器110来作为温度调整元件。例如，通过调整处理器110的负载使得处理器110发热或降温，进而调整电子装置100的内部温度。
另外，在其他实施例中，电子装置100的温度调整元件还可以包括其他发热元件与散热元件。图2是依照本发明另一实施例的电子装置的方块图。在本实施例中，将与图1的电子装置100具有相同功能的构件给予相同的标号，并省略相关说明。电子装置200进一步包括温度调整元件210。温度调整元件210包括发热元件211与散热元件213。
发热元件211用以提高内部温度。发热元件211例如是中央处理单元(CPU)、平台路径控制器(PCH)、图形处理器(GPU)、固态硬盘(SSD)、存储器、背光元件、充电元件以及通信元件至少其中之一或其组合。通信元件例如为无线区域网路(Wireless LAN，WLAN)模块、蓝牙模块等。散热元件213用来降低内部温度。散热元件213例如为风扇。
底下搭配上述电子装置200来进一步说明微传感器零点值校正方法的各步骤。图3是依照本发明一实施例的微传感器零点值校正方法的流程图。请同时参照图2及图3，在步骤S305中，电子装置200开机进入操作系统。
接着，在步骤S310中，在进入操作系统的情况下，处理器110通过温度传感器140来检测电子装置200内部的初始温度。并且，在步骤S315中，处理器110读取微传感器130对应于初始温度的初始零点值。例如，处理器110可通过集成电路总线(Inter-IntegratedCircuit，I2C)、串行外设接口(Serial Peripheral Interface Bus，SPI)等总线来读取微传感器130的初始零点值。而在电子装置200处于静止状态下，所读取到的微传感器130的X、Y、Z轴的值即为零点值。在本实施例中，将在初始温度下所获得的X、Y、Z轴的值称为初始零点值。
接着，在步骤S320中，处理器110步进调整电子装置100的内部温度，直到内部温度达到预设温度，并且在每一次调整内部温度之后，处理器110记录微传感器130的对应零点值。由于处理器110本身也可在运行时产生热能，因此，处理器110可通过调节自身负载来实现电子装置100的内部温度的步进调整。或者，除调节自身负载外，处理器110也可通过控制电子装置200内除处理器110以外的其他温度调整元件210来步进调整电子装置100的内部温度。在此，所谓步进调整为一步一步地进行调整。例如，每次将内部温度调高一固定温度来进行量测(例如每次调高0.5度)，或者每次将内部温度调低一固定温度来进行量测(例如每次调低0.5度)。另外，也可以根据步进调整的次数来决定每一次调整的温度。例如，假设步骤调整次数为120次，且欲调整的最高温度为80度，开机时的初始温度为20度，则每一次调整的温度为0.5度。
处理器110可通过调节自身负载来实现电子装置100的内部温度的步进调整。或者，如表1所示，除调节自身负载外，处理器110也可通过控制电子装置200内除处理器110以外的其他温度调整元件210来步进调整电子装置100的内部温度。另外，步进的温度最小可达0.1℃，也就是说每一次调整的温度最小可以是0.1℃。
表1
Figure BDA0001630880450000061
在此，步进调整可以由高温往低温来进行测试。图4是依照本发明一实施例的步进调整方法的流程图。请参照图4，在步骤S315之后，执行步骤S405，处理器110将内部温度调高至一测试温度。在此，测试温度高于初始温度。例如，将内部温度调整至最高温度，以最高温度作为测试温度。处理器110将电子装置200内部的所有发热元件211的负载调至最高，以获得在最高负载状态下的温度(即，测试温度)。以表1为例而言，假设开机时的初始温度为20℃，将内部温度往上增加60℃，则调高后的内部温度为80℃。即，测试温度为80℃。
接着，在步骤S410中，处理器110调降内部温度。例如，调降发热元件211的负载，并且提高散热元件213的负载(提高风扇转速)，使得内部温度降低0.5度。并且，在步骤S415中，处理器110记录微传感器130的对应零点值。之后，在步骤S420中，判断内部温度是否已到达预设温度。若尚未到达预设温度，则继续执行步骤S410与S415，直到内部温度到达预设温度。在内部温度到达预设温度时，执行步骤S325。在此，预设温度例如为初始温度，或者为接近初始温度的温度。
另外，步进调整也可以由低温往高温来进行测试。图5是依照本发明另一实施例的步进调整方法的流程图。请参照图5，在步骤S315之后，执行步骤S505，处理器110调高内部温度。例如，调高发热元件211的负载，并且降低散热元件213的负载(降低风扇转速)，使得内部温度提高一固定温度(例如调高0.5度)。并且，在步骤S510中，处理器110记录微传感器130的对应零点值。之后，在步骤S515中，判断内部温度是否已到达预设温度。若尚未到达预设温度，则执行步骤S505与S510，继续提高内部温度并记录对应零点值，直到内部温度到达预设温度。在内部温度到达预设温度时，执行步骤S325。在此，预设温度例如为初始温度加上60℃的温度。
另外，在其他实施例中，步进调整也可以是先由低温往高温，再由高温往低温来进行测试。此时，某一温度对应的零点值应为两个过程中同一温度获得的零点值的平均值。
返回图3，在步骤S325中，处理器110基于初始温度对应的初始零点值以及在多个内部温度下所获得的多个对应零点值，产生拟合曲线。表2所示为在不同的温度下，微传感器130的零点值。处理器110便可利用初始温度以及其他各个温度下的零点值来重新获得拟合曲线。例如，分别获得对应于X轴、Y轴、Z轴的拟合曲线，而各轴对应的拟合曲线的横轴为温度，纵轴为角速度。
表2
Figure BDA0001630880450000081
之后，在步骤S330中，在重新启动电子装置200时，处理器110以拟合曲线来覆盖电子装置200内部的零点漂移校正曲线。
电子装置200在工厂组装时，考虑到每个产品内微传感器130置件的偏差(比如锡厚不均匀或者所在印刷电路板组装(Printed Circuit Board Assembly，PCBA)组立螺丝锁附力度不一致导致的微传感器130没有处于绝对的水平垂直位置)，因此在对电子装置200进行产线流水线测试时，会对电子装置200都测试各温度下的零点漂移值，并将所获得的零点漂移校正曲线写入到电子装置200内。内部的零点漂移校正曲线例如为写入在固件存储器。
而在获得拟合曲线之后，处理器110会将其写入在缓冲区内，待重新开机之后，处理器110才会以拟合曲线来覆盖原本内部的零点漂移校正曲线。之后，电子装置200便能够以更新后的拟合曲线来补偿微传感器130的值。例如，在进行补偿的阶段中，自拟合曲线中找出当前温度的对应零点值，将实际测得的值减去对应零点值，便能够消除零点漂移造成的误差。
综上所述，在电子装置售出后，终端使用者能够利用上述实施方式，通过预留在电子装置内的测试校正程序，利用电子装置本身发热的特点，使得电子装置能够随时随地对微传感器进行自我校正。特别是在环境变更或是微传感器老化等导致定位有较大偏差的情况下，可通过电子装置来进行自我校正，而不需要电子装置送回原厂来调整，提高了使用的便利性并且节省了维修的成本。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。

Claims (16)

1.一种微传感器零点值校正方法，用于对电子装置内的微传感器的零点值进行自我校正，其特征在于，包括：
在进入操作系统的情况下，通过温度传感器来检测所述电子装置内部的初始温度；
读取所述微传感器对应于所述初始温度的初始零点值；
步进调整所述电子装置的内部温度，直到所述内部温度达到预设温度；
在每一次调整所述内部温度之后，记录所述微传感器的对应零点值；
基于所述初始温度对应的所述初始零点值以及在多个所述内部温度下所获得的多个所述对应零点值，产生拟合曲线；以及
在重新启动所述电子装置时，以所述拟合曲线来覆盖所述电子装置内部的零点漂移校正曲线以供所述电子装置内的所述微传感器自我校正所述零点值。
2.根据权利要求1所述的微传感器零点值校正方法，其特征在于，所述步进调整所述电子装置的内部温度，直到所述内部温度达到所述预设温度的步骤，包括：
提高所述内部温度至测试温度，其中所述测试温度大于所述初始温度；以及
步进降低所述内部温度，直到所述内部温度达到所述预设温度，其中所述预设温度等于所述初始温度。
3.根据权利要求1所述的微传感器零点值校正方法，其特征在于，所述步进调整所述电子装置的内部温度，直到所述内部温度达到所述预设温度的步骤包括：
步进提高所述内部温度，直到所述内部温度达到所述预设温度。
4.根据权利要求1所述的微传感器零点值校正方法，其特征在于，所述步进调整所述电子装置的内部温度是通过控制所述电子装置的温度调整元件来实现。
5.根据权利要求4所述的微传感器零点值校正方法，其特征在于，所述温度调整元件包括发热元件，所述发热元件为所述电子装置所包括的在运行时会产生热能的元件，而通过控制所述电子装置的所述温度调整元件来步进调整所述电子装置的内部温度的步骤包括：
提高或降低所述发热元件的负载，进而所述发热元件增加或减少所产生的热能而提高或降低所述内部温度。
6.根据权利要求5所述的微传感器零点值校正方法，其特征在于，所述发热元件为中央处理单元、平台路径控制器、图形处理器、固态硬盘、存储器、背光元件、充电元件以及通信元件至少其中之一。
7.根据权利要求5所述的微传感器零点值校正方法，其特征在于，所述温度调整元件还包括散热元件，通过所述散热元件来降低所述内部温度。
8.根据权利要求7所述的微传感器零点值校正方法，其特征在于，所述散热元件为风扇。
9.一种电子装置，其特征在于，包括：
温度传感器；
微传感器；以及
处理器，耦接至所述温度传感器与所述微传感器，
其中，在进入操作系统的情况下，所述处理器通过所述温度传感器来检测所述电子装置内部的初始温度，并读取所述微传感器对应所述初始温度下的初始零点值，所述处理器步进调整所述电子装置的内部温度，直到所述内部温度达到预设温度，并且在每一次调整所述内部温度之后，所述处理器记录所述微传感器的对应零点值，所述处理器基于所述初始温度对应的所述初始零点值以及在多个所述内部温度下所获得的多个所述对应零点值，产生拟合曲线，在重新启动所述电子装置时，所述处理器以所述拟合曲线来覆盖所述电子装置内部的零点漂移校正曲线以供所述电子装置内的所述微传感器自我校正所述零点值。
10.根据权利要求9所述的电子装置，其特征在于，所述处理器步进调整所述电子装置的内部温度，直到所述内部温度达到所述预设温度，包括：
提高所述内部温度至测试温度，其中所述测试温度大于所述初始温度；以及
步进降低所述内部温度，直到所述内部温度达到所述预设温度，其中所述预设温度等于所述初始温度。
11.根据权利要求9所述的电子装置，其特征在于，所述处理器步进提高所述内部温度，直到所述内部温度达到所述预设温度。
12.根据权利要求9所述的电子装置，其特征在于，还包括温度调整元件，耦接至所述处理器，所述处理器通过控制所述温度调整元件来步进调整所述电子装置的所述内部温度。
13.根据权利要求12所述的电子装置，其特征在于，所述温度调整元件包括发热元件，所述发热元件为所述电子装置内所包括的在运行时会产生热能的元件，
所述处理器提高或降低所述发热元件的负载，进而所述发热元件增加或减少所产生的热能而提高或降低所述内部温度。
14.根据权利要求13所述的电子装置，其特征在于，所述发热元件为中央处理单元、平台路径控制器、图形处理器、固态硬盘、存储器、背光元件、充电元件以及通信元件至少其中之一。
15.根据权利要求13所述的电子装置，其特征在于，所述温度调整元件还包括散热元件，通过所述散热元件来降低所述内部温度。
16.根据权利要求15所述的电子装置，其特征在于，所述散热元件为风扇。
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