[发明专利]一种低成本微机械惯性测量组合的温度控制系统

摘要

一种低成本微机械惯性测量组合的温度控制系统，涉及一种微机械惯性测量领域；包括温控保温模块、信号采集处理通讯模块和温控模块；直接以微机械惯性测量传感器为温度控制对象，模数转换电路将微机械惯性测量传感器加速度计、陀螺信号和温度信号转换为数字量；信号采集处理通讯电路通过微控制器进行温度补偿的同时将温度信息发送给温控电路；温控电路采集被控对象温度并采集系统多路控制补偿物理量，经算法解算通过PWM控制功率驱动加热片对保温腔进行加热；本发明的温度控制系统显著提高了微机械惯性测量组合的精度，具有低成本，控制精度高，环境适应性强的特点。

主权项

1.一种适用于微机械惯性测量组合的温度控制系统，其特征在于：包括温控保温模块、信号采集处理通讯模块和温控模块；其中，温控保温模块包括顶部加热片、侧边加热片、加热罩和底座；加热罩固定安装在底座的上表面，加热罩的顶部外部安装有顶部加热片，加热罩的外侧壁固定安装有侧边加热片；温控保温模块：在加热罩的加热作用下，生成加速度数字信号、加速度计温度数字信号、角速度数字信号和陀螺温度数字信号，并将加速度数字信号、加速度计温度数字信号、角速度数字信号和陀螺温度数字信号传输至信号采集处理通讯模块；生成加热罩温度信号，并将加热罩温度信号传输至温控模块；信号采集处理通讯模块：接收温控保温模块传来的加速度数字信号、加速度计温度数字信号、角速度数字信号和陀螺温度数字信号，对加速度数字信号、加速度计温度数字信号、角速度数字信号和陀螺温度数字信号进行采集，将采集的加速度计温度数字信号和陀螺温度数字信号传输至温控模块；将采集的加速度数字信号、加速度计温度数字信号、角速度数字信号和陀螺温度数字信号输出至外部惯性测量组合模块；温控模块：接收信号采集处理通讯模块传来的加速度计温度数字信号和陀螺温度数字信号；采集温控保温模块周围的外部环境温度信号，将环境温度信号转换成环境温度数字信号；接收温控保温模块传来的加热罩温度信号，将加热罩温度信号转换为加热罩温度电信号，再将加热罩温度电信号转换成加热罩温度数字信号；接收外部供电电压信号，将外部供电电压信号衰减至0‑5v，再将衰减后的供电电压信号转换成衰减后的供电电压数字信号；将加速度计温度数字信号、陀螺温度数字信号、环境温度数字信号、加热罩温度数字信号和衰减后的供电电压数字信号分别解算为实际物理量值，然后将解算出的加速度计温度物理量数字信号、陀螺温度物理量数字信号、环境温度物理量数字信号、加热罩温度物理量数字信号和供电电压物理量数字信号进行补偿校准，生成补偿后的加速度计温度物理量信号、陀螺温度物理量信号、环境温度物理量信号、加热罩温度物理量信号和供电电压物理量信号；自主选择补偿后的加速度计温度物理量信号或补偿后的陀螺温度物理量信号作为被控对象；计算系统设定温度与被控对象温度的差值e_ss，根据计算得到的温度差值e_ss分阶段采用全功率加热或PID算法的控制方式计算驱动电流量；根据接收的环境温度物理量信号和加热罩温度物理量信号，对计算得到的驱动电流量进行控制补偿，得控制补偿后的驱动电流量I_PID；根据接收的供电电压物理量信号和控制补偿后的驱动电流量I_PID，计算输出驱动顶部加热片的X‑PWM值PWM1_reg，生成驱动顶部加热片的X‑PWM信号，对X‑PWM信号进行功率放大后驱动顶部加热片对加热罩进行加热；计算输出驱动侧边加热片的Y‑PWM值PWM2_reg，并生成驱动侧边加热片的Y‑PWM信号，对Y‑PWM信号进行功率放大后驱动侧边加热片对加热罩进行加热；同时，将选择的被控对象温度、环境温度物理量信号、加热罩温度物理量信号、衰减后的供电电压物理量信号和控制补偿后的驱动电流量通过串口输出至外部串口数据采集设备。