FSR传感器的标定Word文档格式.docx
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由电路结构可知FSR传感器的电导值与输出电压是线性关系,而由传感器性质可知FSR电导与压力值是近似的线性关系,故输出电压与力的成线性关系。
二.标定过程:
1.调节参考电压
,
得到力与电压和FSR电导的关系式:
图30.8V压力与输出电压
图4
0.8V压力与电导
由图3图4可以发现输出电压(电导)与力的关系存在死区,这是因为当对电路进行5V供电时输出电压
最高为3.7V,由(1-1)可知输出电压最低为参考电压
,因此只对线性部分进行拟合,结果如下:
图50.8V线性部分压力与输出电压关系
LinearmodelPolY:
f(x)=p1*x+p2
Coefficients(with95%confidencebounds):
p1=
8.579
(8.464,8.695)
p2=
2.496
(2.203,2.79)
Goodnessoffit:
SSE:
113.2
R-square:
0.9902
AdjustedR-square:
RMSE:
0.7326
即压力Y/N与输出电压X1/V关系为:
当
时,
(1-3)
图60.8V线性部分压力与FSR电导关系
13.73
(13.54,13.91)
9.36
(9.151,9.568)
即压力Y/N与输出电导X2/mS关系为:
时,
(1-4)
2.令
的情况,具体与上面情况相似。
图71.2V压力与输出电压
图8
同样只对线性区间进行拟合:
图9
1.2V线性部分压力与输出电压关系
6.459
(6.131,6.787)
13.4
(12.57,14.24)
30.68
0.9703
0.9697
0.7994
(1-5)
图10
1.2V线性部分压力与FSR电导关系
15.5
(14.71,16.29)
21.16
(20.69,21.62)
(1-6)
三.分析与小结:
由以上两种标定,观察图3,图4,图7,图8可知,调节不同的参考电压将产生不同的阈值力,只有当力处于一个特定区间时,我们才可以用相应的公式,如(1-3)或(1-5),根据得到的输出电压计算相应的力,也就是当5V供电时
才能利用公式。
观察(1-3)和(1-5)可以发现他们的斜率不同,
都将影响(1-3)或(1-5)的斜率。
对于同一种传感器,
往往固定不变,因此参考电压
是影响斜率的主要因素。
对比(1-4)与(1-6)可以发现电导与力的关系式的斜率基本相同,这是由FSR传感器本身的性质决定的,但是受电路影响,力与电导的关系式发生平移,即线性关系的截距不同。
另外,在压力较大时FSR电阻迅速减小,故此时由(1-1)式我们可以忽略参考电压
对输出电压的影响,观察图4与图7也可得知当输出电压刚刚达到上限时,不论参考电压大小,传感器受到的压力大致相同,约为35N。
基于以上两点,这里给出一个一般性(任意参考电压)的求力与输出电压关系式的方法:
1.FSR电导值与压力成线性关系,且斜率不变,设斜率为K,由式(1-2)可以得到力与电压线性关系式的斜率为
(1-7)
设此线性关系式为
(1-8)
2.当电压刚刚达到上限值时传感器所受压力相同设为
,设电压值上限为
,带入
可以解出(1-8)的截距
从而得到不同参考电压下压力与输出电压的关系式。
带入
得到的F即为阈值力。
以本次实验为例,当参考电压
时我们得到关系式(1-3)与(1-4),结合(1-6)我们取FSR力与电导关系式的斜率的平均值14.6,即取K=14.6,当
时,由式(1-7),K’=6.083。
取
,代入式(1-8)解得
,即推出当
(1-9)
将(1-9)与实际拟合的关系式(1-5)对比发现两者近似。
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