CN111337709A - 一种mems加速度计自动批量标定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种MEMS加速度计自动批量标定方法，包括以下步骤：步骤S1：一LabVIEW上位机控制一线性电源向位于一PCB测试工装的待测试的至少一芯片供电，当所述LabVIEW上位机判断所述芯片得电后执行步骤S2，否则重复执行步骤S1；步骤S2：所述LabVIEW上位机通过一SPI适配器向所述芯片写入烧录值的初始值或者修正值；步骤S3：所述LabVIEW上位机控制一精密旋转台转动预设的若干角度，使得所述芯片被置于相应的若干位置。本发明公开的MEMS加速度计自动批量标定方法，其有益效果在于，节省测试时间，提高测试效率，可以进行批量测试。
Description
技术领域
本发明属于MEMS加速度计检定技术领域，具体涉及一种MEMS加速度计自动批量标定方法。
背景技术
由于电子行业各方面成本的不断提高，因此，需要根据项目上的需求对可实现自动化的工序开发自动化操作方式，来节省不必要的人力浪费，提高效率。
MEMS加速度计的标定是一项复杂且繁琐的工作，如主要采用的重力场标定方式，主要工作内容是利用重力场提供4种加速度，分别测试4种加速度情况下加速度计的输出值，通过拟合计算得到零偏K0和灵敏度因子K1，然后与需求的零偏和灵敏度想比较得出差值，将差值通过某种算法得到补偿值写入寄存器。如此往复，直到得到需求的零偏和灵敏度因子结束。单次只能标定1颗，需要3～4次往复标定，且中间涉及到较为复杂的运算。如此标定过程，标定时间长，人员需要全程跟踪，过程复杂容易出错。
发明内容
本发明针对现有技术的状况，克服以上缺陷，提供一种MEMS加速度计自动批量标定方法。
本发明专利申请公开的MEMS加速度计自动批量标定方法，其主要目的在于，通过LabVIEW上位机对各种测试仪器和PCB测试工装进行控制，优选地可以一次批量标定10颗MEMS加速度计芯片，只需要约原标定时间的1/10。如果需要增加每次标定的数量，只需要增加PCB测试工装的数量和SPI适配器，从而缩短整体的标定时间。此外，标定过程中不需要操作人员全程跟踪，只需要在开始和结束的时候人工拆装芯片，过程中少了人员的复杂计算，不容易出错。
本发明专利申请公开的MEMS加速度计自动批量标定方法，其另一目的在于，通过精准控制多个测试仪器，将复杂的计算后台化，从而完成自动标定。
本发明专利申请公开的MEMS加速度计自动批量标定方法，其另一目的在于，实用SPI适配器的片选信号控制PCB测试工装上的ADG1611芯片的通断，继而选择待测试的芯片，从而完成多个芯片的标定工作。
本发明采用以下技术方案，所述MEMS加速度计自动批量标定方法包括以下步骤：
步骤S1：一LabVIEW上位机控制一线性电源向位于一PCB测试工装的至少一芯片供电，当所述LabVIEW上位机判断所述芯片得电后执行步骤S2，否则重复执行步骤S1；
步骤S2：所述LabVIEW上位机通过一SPI适配器向所述芯片写入烧录值的初始值或者修正值；
步骤S3：所述LabVIEW上位机控制一精密旋转台转动预设的若干角度，使得所述芯片被置于相应的若干位置；
步骤S4：所述LabVIEW上位机控制多路采集系统采集数据；
步骤S5：所述LabVIEW上位机将采集到的数据做线性拟合，求出零偏值K0和刻度因子K1，将该值的测试值与设计值做比较，得出该值的修正值；
步骤S6：所述LabVIEW上位机将上述修正值通过所述SPI适配器写入MEMS加速度计的存储器中；
步骤S7：重复执行步骤S2至步骤S6直至满足设计指标，同时将满足设计指标的烧录值写入MEMS加速度计的存储器。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，步骤S3中，预设的若干角度具体实施为0°、90°、180°和270°，所述芯片的相应位置为+0g，+1g，-0g，-1g。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述PCB测试工装内置有多个开关芯片ADG1611，每个待测试的芯片分别对应1个开关芯片ADG1611，所述开关芯片ADG1611用于选择需要通信的待测试的芯片。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述PCB测试工装包含N个测试底座，所述测试底座通过接口J1、J2、J3和J4与所述线性电源、所述SPI适配器和所述多路采集系统相连。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，N的数量为10个。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述线性电源采用Rigol 831A。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述SPI适配器采用Ginkgo VTG201A。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述精密旋转台采用NEWPORT RVS80PP(所述精密旋转台的控制器优选采用Newport ESP301)。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述采集系统采用Keithley 2700。
本发明公开的MEMS加速度计自动批量标定方法，其有益效果在于，节省测试时间，提高测试效率，可以进行批量测试，具有较高的市场竞争力。
附图说明
图1是本发明的PCB测试工装示意图(工装上有10个测试底座和连接端子，测试底座用于安装待测试的芯片，连接端子用于连接各个仪器)。
图2A是本发明的PCB测试工装的部分测试电路的原理图(开关芯片ADG1611电路图，开关芯片ADG1611的主要作用是选择需要通信的MEMS芯片)。
图2B是本发明的PCB测试工装的部分测试电路的原理图。
图3是本发明的自动标定流程示意图(包括测试系统的组成部分和测试控制的方式)。
图4是本发明的LabVIEW上位机的界面示意图(填写控制参数和观察曲线走向，得到标定结果等)。
具体实施方式
本发明公开了一种MEMS加速度计自动批量标定方法，下面结合优选实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。
参见附图的图1和图2，图1示出了PCB测试工装的相关结构，图2示出了本发明的测试流程。
优选实施例。
参见附图的图1，图1示出的PCB测试工装包括10个测试底座和3个连接端子(具体地，在图1中具体实施为接口1、接口2和接口3)。其中，所述测试底座用于安装芯片，所述连接端子用于外接各个测试仪器。
优选地，所述MEMS加速度计自动批量标定方法包括以下步骤：
步骤S1：一LabVIEW上位机控制一线性电源向位于一PCB测试工装的待测试的至少一芯片供电，当所述LabVIEW上位机判断所述芯片得电后执行步骤S2，否则重复执行步骤S1；
步骤S2：所述LabVIEW上位机通过一SPI适配器向所述芯片写入烧录值的初始值或者修正值(需要说明的是，首次执行步骤S3时采用初始值，后续执行步骤S3是采用前次周期写入的修正值)；
步骤S3：所述LabVIEW上位机控制一精密旋转台转动预设的若干角度，使得所述芯片被置于相应的若干位置；
步骤S4：所述LabVIEW上位机控制多路采集系统采集数据；
步骤S5：所述LabVIEW上位机将采集到的数据做线性拟合，求出零偏值K0和刻度因子K1，将该值的测试值与设计值做比较，得出该值的修正值；
步骤S6：所述LabVIEW上位机将上述修正值通过所述SPI适配器写入MEMS加速度计的存储器中；
步骤S7：重复执行步骤S2至步骤S6直至满足设计指标，同时将满足设计指标的烧录值(即最后一个周期的修正值)写入MEMS加速度计的存储器，从而最终完成MEMS加速度计的标定。
进一步地，步骤S3中，预设的若干角度具体实施为0°、90°、180°和270°，所述芯片的相应位置为+0g，+1g，-0g，-1g。
进一步地，所述PCB测试工装内置有多个开关芯片ADG1611，每个待测试的芯片分别对应1个开关芯片ADG1611，所述开关芯片ADG1611用于选择需要通信的待测试的芯片。
进一步地，所述PCB测试工装包含N个测试底座，所述测试底座通过至少一个接口与测试设备相接(具体地，接口J1，J2，J3和J4与所述线性电源、所述SPI适配器和所述多路采集系统相连)。
其中，N的数量优选为10个(本领域技术人员应注意，N的数量并不仅局限于10个，可以根据实际需求增减)。
其中，所述线性电源优选采用Rigol 831A。
其中，所述SPI适配器优选采用Ginkgo VTG201A。
其中，所述精密旋转台优选采用NEWPORT RVS80PP(所述精密旋转台的控制器优选采用Newport ESP301)。
其中，所述采集系统优选采用Keithley 2700。
结合上述各个实施例，本发明专利申请公开的MEMS加速度计自动批量标定方法，其工作原理在于(可被实施为MEMS加速度计自动批量标定系统)，包括SPI适配器、线性电源、多路采集设备、精密旋转台、PCB测试工装和LabVIEW上位机。其中，所述LabVIEW上位机(分别)对所述线性电源、多路采集系统、精密旋转台和SPI适配器进行对应的控制，所述SPI适配器用于所述LabVIEW上位机和所述芯片之间进行数字通讯，所述SPI适配器通过、片选信号与多个芯片进行通讯，所述线性电源用于提供稳定电压源，所述精密旋转台用于旋转MEMS加速度计至预设位置(预设位置具体实施为：+0g，+1g，-0，+1g四个位置)，所述采集系统用于采集MEMS加速度计的输出值。
结合上述各个实施例，本发明专利申请公开的MEMS加速度计自动批量标定方法，其技术要点在于(可被实施为MEMS加速度计自动批量标定系统)，包括SPI适配器、线性电源、多路采集设备、精密旋转台、PCB测试工装，可以完全自动地标定MEMS加速度计；各个仪器(线性电源、SPI适配器等)都与上位机通讯并受控控制，数据处理和相应的算法都在自动化运行的计算机后台完成，并且(由LabVIEW上位机)判断数据是否合格和自动输出报表。
结合上述各个实施例，本发明专利申请公开的MEMS加速度计自动批量标定方法，具体工作过程阐述如下。
如图1至图3所示，所述PCB测试工装包含10个测试底座U1-U10，所述测试底座通过至少一个接口于测试设备相接(具体地，接口J1，J2，J3，J4和所述线性电源、所述SPI适配器和所述多路采集系统相连)。所述PCB测试工装内置有多个开关芯片ADG1611，每个待测试的芯片分别对应1个开关芯片ADG1611。所述开关芯片ADG1611的作用是选择需要通信的待测试的芯片。例如，需要选择待测试的芯片U1，只需要将芯片U1对应的开关芯片ADG1611的引脚CSN_IN拉低，开关芯片ADG1611通路，待测试的芯片U1的SCK、MOSI、MISO和PRGM与所述SPI适配器通路，此时只有待测试的芯片U1通过所述SPI适配器与所述LabVIEW上位机通信，避免了其他待测试的芯片U2-U10的感染。当需要测试芯片U2时，只需要拉低U2对应的开关芯片ADG1611，以此类推。以上测试过程均由所述LabVIEW上位机通过控制所述SPI适配器的CS引脚即可完成工作。
如图1至图3所示，LabVIEW上位机与各种仪器连接通信。线性电源为测试芯片提供电源。紧密转台为测试芯片提供旋转角度，从而提供芯片测试的重力场。SPI适配器通过PCB测试工装与芯片做SPI通信。多路采集系统负责采集MEMS的输出信号。
如图1至图3所示，MEMS加速度计(芯片)标定包含两个循环过程。第一个循环过程是旋转采集循环，第二个循环过程是标定循环。其中，所述LabVIEW上位机控制所述线性电源向位于所述PCB测试工装的所述芯片供电(上电)，当判断芯片得电后，所述LabVIEW上位机通过所述SPI适配器向所述芯片写入烧录值(该值为初始值)，所述LabVIEW上位机同时控制所述精密旋转台转动0°，90°，180°，270°，使得分别置所述芯片于+0g，+1g，-0g，-1g位置。所述LabVIEW上位机控制所述多路采集系统采集数据。所述LabVIEW上位机将采集到的数据做线性拟合，求出零偏值K0和刻度因子K1，将该值(零偏值K0和刻度因子K1)的测试值与设计值做比较，得出该值的修正值。所述LabVIEW上位机将上述修正值通过所述SPI适配器写入MEMS加速度计的存储器中。然后进行第2次转动转台、数据采集、计算K0和K1、与设计值对比，如此往复，直到K0和K1满足设计值指标。最后将修正值写入到Flash(一种加速度计存储器，可以用存储器代替)中固定下来，MEMS加速度计的标定即算完成，整个过程都是在所述LabVIEW上位机的控制下自动完成的。
如图4所示，示出了所述LabVIEW上位机的控制界面，可用于人机交互。操作人员填写好控制参数后，点击开始，程序开始执行，经过多次往复，芯片标定完成，测试数据和结果显示在界面上，并用指示灯标明。从图中可以看出，曲线从开始的发散到逐步收敛的过程，最终达到设计值完成标定。整个标定过程都是自动执行的，操作人员只是在开始和结束的时候拆装芯片和填写控制参数。
值得一提的是，本发明专利申请涉及的RS232通讯协议、串口RS232等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。
对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种MEMS加速度计自动批量标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：一LabVIEW上位机控制一线性电源向位于一PCB测试工装的待测试的至少一芯片供电，当所述LabVIEW上位机判断所述芯片得电后执行步骤S2，否则重复执行步骤S1；
步骤S2：所述LabVIEW上位机通过一SPI适配器向所述芯片写入烧录值的初始值或者修正值；
步骤S3：所述LabVIEW上位机控制一精密旋转台转动预设的若干角度，使得所述芯片被置于相应的若干位置；
步骤S4：所述LabVIEW上位机控制多路采集系统采集数据；
步骤S5：所述LabVIEW上位机将采集到的数据做线性拟合，求出零偏值K0和刻度因子K1，将该值的测试值与设计值做比较，得出该值的修正值；
步骤S6：所述LabVIEW上位机将上述修正值通过所述SPI适配器写入MEMS加速度计的存储器中；
步骤S7：重复执行步骤S2至步骤S6直至满足设计指标，同时将满足设计指标的烧录值写入MEMS加速度计的存储器。
2.根据权利要求1所述的MEMS加速度计自动批量标定方法，其特征在于，步骤S3中，预设的若干角度具体实施为0°、90°、180°和270°，所述芯片的相应位置为+0g，+1g，-0g，-1g。
3.根据权利要求1所述的MEMS加速度计自动批量标定方法，其特征在于，所述PCB测试工装内置有多个开关芯片ADG1611，每个待测试的芯片分别对应1个开关芯片ADG1611，所述开关芯片ADG1611用于选择需要通信的待测试的芯片。
4.根据权利要求1所述的MEMS加速度计自动批量标定方法，其特征在于，所述PCB测试工装包含N个测试底座，所述测试底座通过接口J1、J2、J3和J4与所述线性电源、所述SPI适配器和所述多路采集系统相连。
5.根据权利要求4所述的MEMS加速度计自动批量标定方法，其特征在于，N的数量为10个。
6.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的MEMS加速度计自动批量标定方法，其特征在于，所述线性电源采用Rigol 831A。
7.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的MEMS加速度计自动批量标定方法，其特征在于，所述SPI适配器采用Ginkgo VTG201A。
8.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的MEMS加速度计自动批量标定方法，其特征在于，所述精密旋转台采用NEWPORT RVS80PP。
9.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的MEMS加速度计自动批量标定方法，其特征在于，所述采集系统采用Keithley 2700。
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