CN113899438A - 一种重力传感器的温度补偿方法 - Google Patents

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程晓飞
胡波
黄琪轩
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Abstract

本发明提供一种重力传感器的温度补偿方法，在重力柜使用之前，先对所有重力传感器在各个温度点进行重力传感器的标定，对每一个温度点都需要做一个对应表，在计算重量时，根据当前的温度，查找该温度对应的参数表，来计算重量，这样就比较准确，不管是重力传感器的零点，还是重量传感器的灵敏度，以及电路的阻抗，只要受温度影响的，在温度标定时，就已经做补偿的对应参数，因此计算出来的结果就比较准确。

Description

一种重力传感器的温度补偿方法
技术领域
本发明属于重力传感器技术领域，尤其是涉及一种重力传感器的温度补偿方法。
背景技术
重力传感器一般都是用于单个电子秤，在使用之前只需要简单的进行归零，然后由系统的传感器灵敏度进行直线的运算就行了，这种电子秤的误差较大，精度不高，而且遇到环境温度变化时，需要手动进行归零处理。
目前市面上也有一些做零售的重力柜，但是受温度的影响，也只是做了常温的重力柜，温度变化较大时就没有办法进行精准的称重。
由于传感器的材质及工艺，都会影响到温度带来的变化，而一个重力柜有几十个传感器，这些传感器的零点及灵敏度都会有差异，因此重力传感器的温度补偿计算复杂，需要做一个庞大的温度补偿数据表。
目前市面上已经有的重力柜，采用冷藏柜，恒定温度是在10°左右，让整个重力柜的运维都在一个基本的温度范围之内，这样就尽量减少了温度对重力传感器的影响。其运维的结算，是在重力柜关门之后，等待温度稳定之后才进行结算，在开门时，由于外部的温度差较大，这段时间就停止结算，不过需要打开摄像头，进行全程的录像，以便在关门后，不能正常结算时，提供后台的人工结算。其只是在对每个重力传感器在常温下进行零点归零，及灵敏度的标定。
现有技术的缺点在于：
1、只能做冷藏柜，温度控制在10°左右，而且重量的结算速度很慢，需要等待温度恒定之后才能进行结算。
2、精度不高，需要限制最小单品的重量要求比较高，只能做到30克以上的单品重量。
3、结算的误差率比较高，经常需要加以人工视频来判断结算。
发明内容
本发明旨在解决上述技术问题，提供一种重力传感器的温度补偿方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种重力传感器的温度补偿方法，包括以下步骤：
S1、重力柜的一个货道对应一个重力传感器，对重力柜的每个货道建立一个索引表；
S2、重力柜在使用前，进行各重力传感器在每一个温度点的标定，标定的参数包括重力传感器的零点值与灵敏度参数；
S3、建立每个货道的温度补偿表，所述温度补偿表包括：各温度点对应的零点值及灵敏度参数；
S4、通过索引表和温度补偿表的映射，查找当前温度下对应的重力传感器零点值及灵敏度参数，根据当前温度的ADC采样值计算出对应货道的重量：
S41、检测当前温度的变化状况，当温度变化幅度较小时，读取当前温度，及每个货道重力传感器的ADC采样值；
S42、根据当前温度值，在温度补偿表中找到最接近的2个温度点的温度补偿表；
S43、以这2个温度点为直线的2个端点，以当前的温度在2个温度点之间的比例，计算出当前温度的归零ADC采样值及灵敏度K：
当前温度在2个温度点的比例a=(T2-T)/(T-T1)；
当前温度归零ADC采样值=（ADC2-a*ADC1）/(1+a)；
当前温度灵敏度K=（K2-a*K1）/(1+a)；
S34、根据当前的ADC采样值、温度补偿的当前温度归零ADC采样值、当前温度的灵敏度K值，计算当前货道的重量值：
当前货道的重量W=(当前温度归零ADC-当前温度ADC)/当前温度灵敏度K。
作为一种优选的技术方案，重力传感器的零点值标定方法如下：清空所有货道的货物，然后在温度的满量程中，逐步扫描每一个温度点，并记录下该温度点的传感器的ADC采样值，并保存到对应的温度补偿表中；
重力传感器的灵敏度参数的标定方法如下：每个货道放一个确定的砝码，或者不同的货道放不同重量的砝码，读出货道对应的重力传感器的ADC采样值，并根据各温度点的归零ADC采样值，计算各温度点的灵敏度系数K：K=（归零ADC采样值-当前ADC采样值）/砝码重量。
作为一种优选的技术方案，标定的对应表保存在单片机的flash中，每次开机时自动调用。
采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：
通过本发明的重力传感器的温度补偿方法，重力柜在使用之前，先对各个温度的重力传感器进行标定，对每一个温度点都需要做一个对应表，在计算重量时，根据当前的温度，查找该温度对应的参数表，来计算重量，这样就比较准确，不管是重力传感器的零点，还是重量传感器的灵敏度，以及电路的阻抗，只要受温度影响的，在温度标定时，就已经做补偿的对应参数，因此计算出来的结果就比较准确。因此，本发明的重力传感器的温度补偿方法，能够让重力柜适宜不同的温度，加快结算速度，减少错误结算率。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。
重力传感器即重力感应器，新型属传感器技术，它采用弹性敏感元件制成悬臂式位移器，与采用弹性敏感元件制成的储能弹簧来驱动电触点，完成从重力变化到电信号的转换。高精度重力传感器的核心元器件是电阻应变计，它的性能主要取决于两个方面：应变计的基底材料，另一个是应变计灵敏栅的应变合金材料。这些材料都会受到温度的影响而发生飘逸。因此在温度发生变化时，都需要做温度的补偿，温度补偿分为：硬件的自动补偿，另一种是软件的补偿。
在精度要求不是很高，而且又不想用软件来调试，就可以在硬件上增加一个温度灵敏电阻，当温度变化时，温度灵敏电阻自动调节电阻值来弥补重力应变计的电阻。
但是硬件的自动补偿，存在补偿不足，或者补偿过量的情况，而且还受温度变化的范围也有关系，另外，电路上的阻抗受温度影响也是无法补偿的，因此，要做到高精度的最好方式还是通过软件来补偿。
为此，提出一种重力传感器的温度补偿方法，包括以下步骤：
S1、重力柜的一个货道对应一个重力传感器，对重力柜的每个货道建立一个索引表，如表1所示；
表1 重力传感器索引表
传感器编号 温度补偿表
1 T1
2 T2
3 T3
4 T4
5 T5
6 T6
7 T7
8 T8
… …
… …
每个重力传感器在生产工艺上，或多或少存在差异，导致每个传感器对温度的影响也有差异，因此需要对每个货道的传感器都要做温度补偿：
S2、重力柜在使用前，进行各重力传感器每一个温度点的标定，标定的参数包括重力传感器的零点值与灵敏度参数；
标定的对应表保存在单片机的flash中，每次开机时自动调用，这样在称重的计算时，通过重力传感器与温度的二维表参数就可以计算出高精度的重量，减少了环境的影响。
重力传感器的零点值标定方法如下：清空所有货道的货物，然后在每一个温度点，记录下该温度点的传感器的ADC采样值，并保存到对应的温度补偿表中；
温度点的间隔尽量小。温度点的间隔越小，那么标定的数据量就越大，计算的结果就越精确。标定温度点的间隔太小，在实际使用中，也是不太现实的。第一、需要的恒温到比较小的精度就比较困难，第二、花费的时间也是需要很长。因此需要找一个折中点，比如：以摄氏度为最小间隔点，而低于摄氏度单位的，就使用直线性的运算来计算，这样就可以精确到0.1摄氏度。
重力传感器的灵敏度参数的标定方法如下：每个货道放一个确定的砝码，或者不同的货道放不同重量的砝码，读出货道对应的重力传感器的ADC采样值，并根据各温度点的归零ADC采样值，计算各温度点的灵敏度系数K：K=（归零ADC采样值-当前ADC采样值）/砝码重量；
S3、建立每个货道的温度补偿表，所述温度补偿表包括：各温度点对应的零点值及灵敏度参数；
表2 货道重力传感器的温度补偿表
标定温度 零点ADC采样值 灵敏度K值
40° A40 K40
39° A39 K39
38° A38 K38
… … …
… … …
1° A1 K1
0° A0 K0
-1°
… … …
… … …
-39°
-40° 　
温度补偿表，作为一个二维的平面，包含了重力柜运行的所有温度范围内的整个面，加上整个重力柜的所有货道，形成一个三维的立体空间，这样就把整个重力柜的所有有关温度影响的问题都进行了补偿。
S4、在重量的计算中，只要通过这个三维空间的映射表，查找当前温度下对应的重力传感器零点值及灵敏度参数，根据当前温度的ADC采样值计算出对应货道的重量：
S41、检测当前温度的变化状况，当温度变化幅度较小时，读取当前温度，及每个货道重力传感器的ADC采样值；
S42、根据当前温度值，在温度补偿表中找到最接近的2个温度点的温度补偿表；
S43、以这2个温度点为直线的2个端点，以当前的温度在2个温度点之间的比例，计算出当前温度的归零ADC采样值及灵敏度K：
当前温度在2个温度点的比例a=(T2-T)/(T-T1)；
当前温度归零ADC采样值=（ADC2-a*ADC1）/(1+a)；
当前温度灵敏度K=（K2-a*K1）/(1+a)；
S44、根据当前的ADC采样值、温度补偿的当前温度归零ADC采样值、当前温度的灵敏度K值，计算当前货道的重量值：
当前货道的重量W=(当前温度归零ADC-当前温度ADC)/当前温度灵敏度K。
重力柜在使用之前，先进行各个温度的重力标定，对每一个温度点都需要做一个对应表，在计算重量时，根据当前的温度，查找该温度对应的参数表，来计算重量，这样就比较准确，不管是重力传感器的零点，还是重量传感器的灵敏度，以及电路的阻抗，只要受温度影响的，在温度标定时，就已经做补偿的对应参数，因此计算出来的结果就比较准确。
采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：
通过本发明的重力传感器的温度补偿方法，重力柜在使用之前，先进行各个温度的重力传感器进行标定，对每一个温度点都需要做一个对应表，在计算重量时，根据当前的温度，查找该温度对应的参数表，来计算重量，这样就比较准确，不管是重力传感器的零点，还是重量传感器的灵敏度，以及电路的阻抗，只要受温度影响的，在温度标定时，就已经做补偿的对应参数，因此计算出来的结果就比较准确。因此，本发明的重力传感器的温度补偿方法，能够让重力柜适宜不同的温度，加快结算速度，减少错误结算率。
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。

Claims (3)

1.一种重力传感器的温度补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、重力柜的一个货道对应一个重力传感器，对重力柜的每个货道建立一个索引表；
S2、重力柜在使用前，进行各重力传感器每一个温度点的标定，标定的参数包括重力传感器的零点值与灵敏度参数；
S3、建立每个货道的温度补偿表，所述温度补偿表包括：各温度点对应的零点值及灵敏度参数；
S4、通过索引表和温度补偿表的映射，查找当前温度下对应的重力传感器零点值及灵敏度参数，根据当前温度的ADC采样值计算出对应货道的重量：
S41、检测当前温度的变化状况，在温度变化幅度较小时，读取当前温度，及每个货道重力传感器的ADC采样值；
S42、根据当前温度值，在温度补偿表中找到最接近的2个温度点的温度补偿表；
S43、以这2个温度点为直线的2个端点，以当前的温度在2个温度点之间的比例，计算出当前温度的归零ADC采样值及灵敏度K：
当前温度在2个温度点的比例a=(T2-T)/(T-T1)；
当前温度归零ADC采样值=（ADC2-a*ADC1）/(1+a)；
当前温度灵敏度K=（K2-a*K1）/(1+a)；
S34、根据当前的ADC采样值、温度补偿的当前温度归零ADC采样值、当前温度的灵敏度K值，计算当前货道的重量值：
当前货道的重量W=(当前温度归零ADC-当前温度ADC)/当前温度灵敏度K。
2.如权利要求1所述的重力传感器的温度补偿方法，其特征在于，重力传感器的零点值标定方法如下：清空所有货道的货物，然后在每一个温度点，记录下该温度点的传感器的ADC采样值，并保存到对应的温度补偿表中；
重力传感器的灵敏度参数的标定方法如下：每个货道放一个确定的砝码，或者不同的货道放不同重量的砝码，读出货道对应的重力传感器的ADC采样值，并根据各温度点的归零ADC采样值，计算各温度点的灵敏度系数K：K=（归零ADC采样值-当前ADC采样值）/砝码重量。
3.如权利要求1或2所述的重力传感器的温度补偿方法，其特征在于，标定的对应表保存在单片机的flash中，每次开机时自动调用。
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