具有溫度補償及零位自校準(zhǔn)的角速度傳感器設(shè)計

盧穎 盧耀文 霍利鋒

摘 要：設(shè)計了一種具有溫度補償和零位自動校準(zhǔn)的角速度傳感器。通過MAX1452AAE對單軸陀螺進行溫度補償，由單片機進行A/D轉(zhuǎn)換和上電零位自動校準(zhǔn)，并通過內(nèi)部存儲的標(biāo)定系數(shù)轉(zhuǎn)換成測量值，通過RS422接口輸出。試驗證明，經(jīng)過校準(zhǔn)后的傳感器輸出精度及零位穩(wěn)定性均有了明顯的提高。

關(guān)鍵詞：溫度補償；零位校準(zhǔn)；數(shù)據(jù)采集

引言

MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）微機電系統(tǒng)是伴隨著半導(dǎo)體集成電路微細(xì)加工技術(shù)和超精密機械加工技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的，目前MEMS加工技術(shù)在傳感器領(lǐng)域應(yīng)用很多。根據(jù)諧振器陀螺儀的原理，MEMS結(jié)構(gòu)也可以做成角速度傳感器進行測試[1]。由于制作工藝等原因，目前MEMS陀螺的精度仍然比較低。但是在許多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)y量精度要求高、工作溫度范圍寬、可靠性高等要求的滿足，故需對角速度傳感器應(yīng)進行校準(zhǔn)補償是提高其精度的一個重要手段[2]。

1 角速度傳感器簡介

1.1 產(chǎn)品特點

角速度傳感器是基于ADI公司的MEMS集成微機械系統(tǒng)的單軸陀螺。ADI公司研制了商用陀螺儀產(chǎn)品ADXRS401，它將敏感單元和檢測電路集成在一起，從而減少了噪聲信號對輸出的影響，同時也使芯片的體積和功耗大幅減小[3]，綜合考慮選用了ADXRS401。單軸陀螺測量范圍±50°/s，測量精度為≤1%，數(shù)字RS422形式輸出。

1.2 產(chǎn)品基本工作原理

角速度傳感器主要由MEMS單軸陀螺、電源電路、信號調(diào)理電路及數(shù)據(jù)采編模塊等組成，主要的工作原理見圖1所示。核心器件單軸陀螺是選擇AD公司的MEMS角速度傳感器型號為ADXRS401。……