CN110849459A - 一种称重传感器的蠕变修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种称重传感器的蠕变修正方法，该方法包括以下步骤：称重传感器启动称重，进入稳定模式,计算蠕变量；判定AD值是否发生突变；进入突变模式，发出判稳指令；判稳结束后，进入稳定模式，计算蠕变量。上述蠕变修正方法不依赖于静态的蠕变量和时间量曲线模型，而是对称重过程实现动态的蠕变修正，避免判定曲线模型与实际曲线的偏差，大大提高适用性，适用于厨房电器；在增减重物的过程中导致应力改变，使形变变得不稳定，因此在突变模式下，停止累计蠕变总量，过滤不确定的蠕变量，避免计算产生偏差。

Description

一种称重传感器的蠕变修正方法

技术领域

本发明涉及电子秤技术领域，尤其是一种称重传感器的蠕变修正方法。

背景技术

蠕变作为检测传感器性能的一个主要技术指标，是指由于固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。目前市场上常见的电子式称重工具，如厨房秤、体重秤等，内部采用的称重传感器由金属材质弹性体和应变片组成，而金属材料在保持应力不变的条件下会呈现出蠕变特性，即应变量随时间延长而增加。

为了克服称重传感器自身蠕变带来的计量误差，常用以下两种方案：1、从硬件工艺层面上，用蠕变补偿片进行补偿或改善应变片粘贴胶厚度，意在产生与称重传感器正蠕变方向相反的负蠕变，使得正负蠕变相互抵消；2、从软件层面上，控制单元根据在电子秤标定阶段对蠕变量和时间量的曲线模型对采集到的传感器信号AD值进行修正。

但是，上述方案1对称重传感器的制造工艺要求较高，制造成本高且在同一批的传感器之间存在一定偏差以至于制造出来的蠕变补偿片不一定适用每一个传感器，导致蠕变补偿片修正不精确，方案2虽然能自动根据电子秤本体的蠕变特征相应进行修正，但增加了标定时长和复杂性，如果称重传感器应用于厨房电器中，如蒸箱、烤箱等高温高湿环境下，实际的蠕变曲线可能与使用的蠕变曲线模型存在较大的误差，造成修正不精确。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种称重传感器的蠕变修正方法，其可以解决上述问题，能够根据具体蠕变量进行修正，保证修正精确性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种称重传感器的蠕变修正方法，该方法包括以下步骤：

S1、称重传感器启动称重，进入稳定模式,计算蠕变量；

S2、判定AD值是否发生突变；

S3、进入突变模式，发出判稳指令；

S4、判稳结束后，进入稳定模式，计算蠕变量。

优选地，在步骤S1中计算蠕变量的步骤如下:

S1.1、每隔时间T检测a次AD值,根据记录顺序将其分别记为AD[0]、AD[1]...AD[a-1]；

S1.2、当在下一个时刻T时检测到AD值，将其依次与最先记录的数值替换；

S1.3、将时刻T的第a个AD值为AD_start，与下一个时刻T的第a个AD值为AD_end相减，则下一个时刻T的蠕变量为△AD＝AD_end-AD_start；

S1.4、将下一个时刻T产生的蠕变量累计至总蠕变量中△W＝△W+△AD。

优选地，T∈[500,1000]ms。

优选地，在步骤S3中计算蠕变量的步骤如下:

S3.1、当时刻T_trig时AD值发生突变，进入突变模式，将AD值分别记为T_trigAD[0]、T_trigAD[1]...T_trigAD[a-1]，并停止AD值记录；

S3.2、将时刻T_trig的上一时刻T_trip-1的第a个AD值记为AD_start，此时时刻T_trig中的第一个AD值记为AD_end，则在时刻T_trig内AD值突变前的蠕变量为△AD＝AD_end-AD_start；

S3.3、将该时刻产生的蠕变量累计至总蠕变量中△W＝△W+△AD；

S3.4、根据AD值进行判稳。

优选地，称重传感器称得的重量则为AD_out＝AD_a-△W。

优选地，在步骤S3.4中判稳的步骤如下：

S3.4.1、在判稳时，将测得的第b个AD值记为AD[b]，则判定AD[b]与第b-1个AD值AD[b-1]相比是否稳定AD_temp＝T_tripAD[b]-T_tripAD[b-1]；

S3.4.2、若判定AD_temp≥X,将判稳次数Y记为0即Y＝0；若判定AD_temp＜X,将判稳次数Y加1次即Y＝Y+1；

S3.4.3、当判稳次数Y≥m时，则判稳结束，进入稳定模式。

优选地，在步骤S4中计算蠕变量的步骤如下:

S4.1、重新记录AD值；

S4.2、将判稳结束时测得的AD值作为AD_start，与判稳结束后下一个时刻T的第a个AD值为AD_end相减，则下一个时刻T的蠕变量为△AD＝AD_end-AD_start；

S4.3、将该时刻产生的蠕变量累计至总蠕变量中总蠕变量△W＝△W+△AD。

本发明的有益效果在于：

上述蠕变修正方法不依赖于静态的蠕变量和时间量曲线模型，而是对称重过程实现动态的蠕变修正，避免判定曲线模型与实际曲线的偏差，大大提高适用性，适用于厨房电器；在增减重物的过程中导致应力改变，使形变变得不稳定，因此在突变模式下，停止累计蠕变总量，过滤不确定的蠕变量，避免计算产生偏差；相比于采用更高品质称重传感器来减小蠕变量，适应性更广，满足称重传感器高精度计量需求。

附图说明

图1为本发明涉及的电子秤的结构示意图；

图2为本发明涉及的蠕变修正算法的流程图；

图3为本发明涉及的计算总蠕变量的流程图；

图4为本发明涉及的判稳流程图；

图5为本发明涉及的实施例1和实施例2的称重结果对比图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种称重传感器2的蠕变修正方法，该方法用于电子秤，该电子秤包括传感器2和控制器1，控制器1包括储存模块11和计算模块12，传感器2将模拟信号发送至控制器1，控制器1将模拟信号转化成为AD值并记为AD_n，并将AD_n储存至储存模块11中，计算模块12根据储存模块11储存的数据计算蠕变量△W。控制器1设有两种模式，分别为稳定模式和突变模式，稳定模式为电子秤上无增减重物，即传感器所受的应力不变。突变模式为电子秤上添加或减少重物，即传感器所受的应力在短时间内发生突变。

如图2所示，该方法包括如下步骤：

步骤1：电子秤启动称重，控制器1进入稳定模式，传感器2检测模拟信号，计算模块12累计蠕变值△W。

步骤2：控制器1判定AD值是否发生突变，若AD值没有发生突变，则控制器1维持稳定模式；若AD值发生突变，则控制器1进入突变模式。

步骤3：控制器1进入突变模式，控制器1进行判稳。

步骤4：判稳结束后，控制器1进入稳定模式。

其中，如图3所示，在稳定模式下，每隔一段时间T传感器2会检测a次AD值,T∈[500,1000]ms,控制器1进入稳定模式后经过T₀时间，此时储存模块11中共有a个AD值，可以根据记录顺序分别记为T₀AD[0]、T₀AD[1]...T₀AD[a-1]，当传感器2在时间T₁时检测到第1次AD值时记为T₁AD[0]，储存模块11将最后记录的数值替换最早记录的数值即T₁AD[0]将T₀AD[0]替换，则此时储存模块11内的a个AD值可以理解为T₀AD[1]...T₀AD[a-1]，T₁AD[0]，依此类推，则经过T₁时间后，储存模块11中的AD值即为T₁AD[0]、T₁AD[1]...T₁AD[a-1]，此时，将测得的T₀AD[n-1]设为AD_start，T₁AD[a-1]设为AD_end，则在T₁时段内的蠕变量为△AD＝AD_end-AD_start，总蠕变量△W＝△W+△AD。

当T_trig时刻时AD_a发生突变，控制器1进入突变模式，将此时储存模块11中的a个AD值分别记为T_trigAD[0]、T_trigAD[1]...T_trigAD[a-1]，并停止将AD值记录至储存模块11中，将测得的T_trip-1AD[a-1]设为AD_start，T_trigAD[0]设为AD_end，则在T_trig时段内AD值突变前的蠕变量为△AD＝AD_end-AD_start，总蠕变量△W＝△W+△AD，此时传感器2称得的数值则为AD_out＝AD_a-△W；当控制器1判稳结束后，控制器1重新进入稳定模式，控制器1重新记录AD值至储存模块11，并将控制器1判稳结束时测得的AD值作为T_trig时段的最后一个数值作为T_trigAD[a-1]，储存模块11将稳定模式后的第一段时间T记为T₀，而在T₀时刻记载的AD值分别记为T₀AD[0]、T₀AD[1]...T₀AD[a-1]，此时，将测得的T_trigAD[a-1]设为AD_start，T₀AD[a-1]设为AD_end，则T₀时段的△AD＝AD_end-AD_start，总蠕变量△W＝△W+△AD。

如图4所示，在控制器1判稳时，控制器1将传感器2在T_trig时段中测得的第b个AD值记为T_trigAD[b]，则先判定传感器2测得的第b-1个AD值与第b个AD值相比是否稳定，AD_temp＝T_tripAD[b]-T_tripAD[b-1]，若判定AD_temp≥X,则判定此时AD值不稳定，将判稳次数Y记为0即Y＝0；若判定AD_temp＜X,则判定此时AD值稳定，将判稳次数Y加1次即Y＝Y+1,当判稳次数Y≥m时，则判定此时AD值已经趋于稳定，则控制器1判稳结束，控制器1进入稳定模式。

[实施例1]

在本实施例中，电子秤采用以下参数进行设定T＝500ms，a＝40，X＝10，m＝100。

则在稳定模式下，控制器1每隔一段时间500ms传感器2会检测40次AD值,可以根据记录顺序分别记为AD[0]、AD[1]...AD[39]。

在控制器1判稳时，控制器1将传感器2在T_trig时段中测得的第b个AD值记为T_trigAD[b]，则先判定传感器2测得的第b-1个AD值与第b个AD值相比是否稳定，AD_temp＝T_tripAD[b]-T_tripAD[b-1]，若判定AD_temp≥10,则判定此时AD值不稳定，将判稳次数Y记为0即Y＝0；若判定AD_temp＜10,则判定此时AD值稳定，将判稳次数Y加1次即Y＝Y+1,当判稳次数Y≥100时，则判定此时AD值已经趋于稳定，则控制器1判稳结束，控制器1进入稳定模式。

在温度25℃、湿度60％环境下，对165g的物体进行多次测量，测量结果如图5中曲线a所示。

[实施例2]

在本实施例中，电子秤不采用任何蠕变修正方式，在温度25℃、湿度60％的环境下，对165g的物体进行多次测量，测量结果如图5中曲线b所示。

从图中可以看出曲线b会随着时间的变化，对相同的物品会称重时会逐渐上移，曲线a与曲线b相比，曲线a经过蠕变修正方法处理后，重量值稳定，不会出现重量值随时间延长而上升的问题，很好地解决了称重传感器2自身蠕变导致的计量误差，保证测量精度。

以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明的实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。

Claims (7)

1.一种称重传感器的蠕变修正方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、称重传感器启动称重，进入稳定模式,计算蠕变量；

S2、判定AD值是否发生突变；

S3、进入突变模式，发出判稳指令；

S4、判稳结束后，进入稳定模式，计算蠕变量。

2.如权利要求1所述的称重传感器的蠕变修正方法，其特征在于，在步骤S1中计算蠕变量的步骤如下:

S1.1、每隔时间T检测a次AD值,根据记录顺序将其分别记为AD[0]、AD[1]...AD[a-1]；

S1.2、当在下一个时刻T时检测到AD值，将其依次与最先记录的数值替换；

S1.3、将时刻T的第a个AD值为AD_start，与下一个时刻T的第a个AD值为AD_end相减，则下一个时刻T的蠕变量为△AD＝AD_end-AD_start；

S1.4、将下一个时刻T产生的蠕变量累计至总蠕变量中△W＝△W+△AD。

3.如权利要求2所述的称重传感器的蠕变修正方法，其特征在于，T∈[500,1000]ms。

4.如权利要求2所述的称重传感器的蠕变修正方法，其特征在于，在步骤S3中计算蠕变量的步骤如下:

S3.1、当时刻T_trig时AD值发生突变，进入突变模式，将AD值分别记为T_trigAD[0]、T_trigAD[1]...T_trigAD[a-1]，并停止AD值记录；

S3.2、将时刻T_trig的上一时刻T_trip-1的第a个AD值记为AD_start，此时时刻T_trig中的第一个AD值记为AD_end，则在时刻T_trig内AD值突变前的蠕变量为△AD＝AD_end-AD_start；

S3.3、将该时刻产产生的蠕变量累计至总蠕变量中△W＝△W+△AD；

S3.4、根据AD值进行判稳。

5.如权利要求4所述的称重传感器的蠕变修正方法，其特征在于，称重传感器称得的重量则为AD_out＝AD_a-△W。

6.如权利要求4所述的称重传感器的蠕变修正方法，其特征在于，在步骤S3.4中判稳的步骤如下：

S3.4.1、在判稳时，将测得的第b个AD值记为AD[b]，则判定AD[b]与第b-1个AD值AD[b-1]相比是否稳定AD_temp＝T_tripAD[b]-T_tripAD[b-1]；

S3.4.2、若判定AD_temp≥X,将判稳次数Y记为0即Y＝0；若判定AD_temp＜X,将判稳次数Y加1次即Y＝Y+1；

S3.4.3、当判稳次数Y≥m时，则判稳结束，进入稳定模式。

7.如权利要求6所述的称重传感器的蠕变修正方法，其特征在于，在步骤S4中计算蠕变量的步骤如下:

S4.1、重新记录AD值；

S4.2、将判稳结束时测得的AD值作为AD_start，与判稳结束后下一个时刻T的第a个AD值为AD_end相减，则下一个时刻T的蠕变量为△AD＝AD_end-AD_start；

S4.3、将该时刻产生的蠕变量累计至总蠕变量中总蠕变量△W＝△W+△AD。

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