基于CAN网络的气体传感器自动化标定系统及使用方法与流程

本发明涉及气体传感器自动化标定，具体为基于can网络的气体传感器自动化标定系统及使用方法。

背景技术：

1、一种基于can网络的气体传感器自动化标定系统主要是为了能够同时对多个气体传感器进行标定，利用同一路can网络进行通讯，并且使用同一路配气管道以及标准件，提高标定速度，降低标定的设备成本。

2、目前同类技术有：

3、1、使用多个can收发器，将每个气体传感器分别接入到独立的can网络中，各个气体传感器之间无通讯，但是can收发器成本较高，不利于同时大规模的气体传感器标定。

4、2、使用多路继电器开关对每个气体传感器的can总线进行循环切换，让每次同时只有一个气体传感器被接入到can网络中，接线和控制过于复杂，需要软件和硬件的配合非常一致，否则都会导致标定流程出现错误，而且一旦其中任意一路出现问题，也同时会影响到其他路的控制。

5、3、为每个控制器烧录不同的程序挂载到同一条总线上，这种需要编写多种不同的程序，并且在标定前还需要为每个控制器单独烧录程序，很容易出错，也增加了一道和标定无关的工序，影响标定流程和速度。

6、另外，目前同类技术还存在着配气精度低、配气速度慢，等问题，都会严重影响到标定效率以及标定精度。

7、其他同类技术未实现自动化的温度标定，无法自动搜索气体传感器的最佳工作温度，只能靠人工去手动标定，效率低而且精度差，只能找到接近的工作温度，如果传感器的一致性较差，工作量会成倍上升，标定温度错误会严重影响标定精度，甚至会损坏探头。

8、为此，提出基于can网络的气体传感器自动化标定系统及使用方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于can网络的气体传感器自动化标定系统及使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于can网络的气体传感器自动化标定系统，包括配气系统，所述配气系统连接有配气管道，所述配气管道的进气口连接有压力传感器a，出气口连接有压力传感器b,所述配气管道上连接有标准件a、标准件b和多个被标定件，多个所述被标定件分别连接有网关，多个所述网关、标准件a和标准件b连接有can收发装置，所述can收发装置连接有计算机，所述压力传感器a、压力传感器b和配气系统与计算机相连。

3、优选的：所述配气系统还连接有标准气源，所述压力传感器b还连接有排气管道。

4、优选的：所述配气系统包括调节进气流量的质量流量计和将多种调节好的气体进行混合的混气阀。

5、优选的：所述网关包括输入接口、mcu单片机、拨码开关、输出接口和电源模块；

6、所述输入接口连接到供电及can网络上，输出接口与被标定件相连；

7、所述mcu单片机具有多路can接口，一路接输入接口的can网络，另一路接输出接口的can网络，所述拨码开关用于选择网关的地址。

8、优选的：所述计算机包括配气单元和标定单元；

9、所述配气单元和标定单元之间使用windows message进行通讯。

10、优选的：所述配气单元包括手动流量控制模块、自动流量控制模块、配气列表和压力检测模块；

11、所述手动流量控制模块用于手动调整各个气体的流量；

12、所述自动流量控制模块用于根据目标浓度值以及标准件浓度值，自动调节流量；

13、所述配气列表用于在自动配气时快速查找所需要浓度点；

14、所述压力检测模块用于采集压力传感器a和压力传感器b的ad信号。

15、优选的：所述标定单元包括标准件浓度补偿模块、气体传感器控制模块、标定拟合及计算模块和最佳工作温度搜索模块；

16、所述标准件浓度补偿模块用于降低配气管道两侧标准件a和标准件b的误差；

17、所述气体传感器控制模块用于对每个传感器进行启动和状态检测；

18、所述标定拟合及计算模块用于计算浓度并判断标定数据是否在范围内；

19、所述最佳工作温度搜索模块用于根据传感器的状态调整目标工作温度。

20、采用上述任意一项所述的基于can网络的气体传感器自动化标定系统的使用方法，包括以下步骤：

21、s1、首先，将多个被标定件、标准件a和标准件b进行安装，然后打开配气单元和标定单元；

22、s2、标定单元通过最佳工作温度搜索模块根据冷态时传感器的初始温度值计算出一个目标温度值后，启动传感器，直到其加热完成；

23、s3、开始标定，先检测传感器的工作状态，调整目标工作温度，通过工作状态的变化，使用搜索算法计算出最佳工作温度的区间，以中间值作为最佳工作温度点，然后标定单元中的设置，向配气单元请求相应的气体浓度；

24、s4、配气单元在收到标定单元请求的浓度信息后，首先查找配气列表中是否存在接近的浓度点，然后调整到相应的流量值，之后根据标定单元反馈的标准件a和标准件b的浓度值，使用自动流量控制模块对流量进行微调，使其快速达到目标设定点；

25、s5、标定单元检测标准件a和标准件b的浓度，当到达设定值后，开始计时，等到被标定件的浓度达到稳态后，开始记录每个被标定件的浓度值及标准件a和标准件b的浓度值。

26、s6、当所有的测试点都被标定完成后，标定单元统计所有的浓度值，并且使用标定拟合及计算模块用分段最小二乘法对数据进行分段拟合，自动去除误差较大的点。

27、s7、计算完成后判断标定数据是否在范围内，然后写入控制器中，重新启动控制器，使用与标定气氛不同的浓度点进行验证，测试各验证点下的误差，如果全部在范围内，则认为标定完成。

28、优选的：在所述步骤s1中，需要在标定前对标准件a和标准件b进行校准。

29、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过网关的方式连接所有气体传感器，对can总线和电源进行隔离，将其同时连接到同一路can网络中，共用相同的标定气氛以及标准件，实现了气体传感器工作温度的自动搜索功能，能够快速、准确的找到最佳工作温度，保证气体传感器在标定时工作在最佳状态，提高标定的精度。

30、另外标定系统通过自动化配气算法，提高配气速度，从而保证标定的准确性、快速性以及一致性，避免因为不同的标准件、批次、气氛等导致标定出来的气体传感器精度存在差异。

技术特征：

1.基于can网络的气体传感器自动化标定系统，包括配气系统（1），其特征在于：所述配气系统（1）连接有配气管道（4），所述配气管道（4）的进气口连接有压力传感器a（2），出气口连接有压力传感器b（3）,所述配气管道（4）上连接有标准件a（5）、标准件b（6）和多个被标定件（9），多个所述被标定件（9）分别连接有网关（10），多个所述网关（10）、标准件a（5）和标准件b（6）连接有can收发装置（11），所述can收发装置（11）连接有计算机（12），所述压力传感器a（2）、压力传感器b（3）和配气系统（1）与计算机（12）相连。

2.根据权利要求1所述的基于can网络的气体传感器自动化标定系统，其特征在于：所述配气系统（1）还连接有标准气源（8），所述压力传感器b（3）还连接有排气管道（7）。

3.根据权利要求1所述的基于can网络的气体传感器自动化标定系统，其特征在于：所述配气系统（1）包括调节进气流量的质量流量计和将多种调节好的气体进行混合的混气阀。

4.根据权利要求1所述的基于can网络的气体传感器自动化标定系统，其特征在于：所述网关（10）包括输入接口（13）、mcu单片机（14）、拨码开关（15）、输出接口（16）和电源模块（17）；

5.根据权利要求1所述的基于can网络的气体传感器自动化标定系统，其特征在于：所述计算机（12）包括配气单元（18）和标定单元（19）；

6.根据权利要求5所述的基于can网络的气体传感器自动化标定系统，其特征在于：所述配气单元（18）包括手动流量控制模块（20）、自动流量控制模块（21）、配气列表（22）和压力检测模块（23）；

7.根据权利要求5所述的基于can网络的气体传感器自动化标定系统，其特征在于：所述标定单元（19）包括标准件浓度补偿模块（24）、气体传感器控制模块（25）、标定拟合及计算模块（26）和最佳工作温度搜索模块（27）；

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的基于can网络的气体传感器自动化标定系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的基于can网络的气体传感器自动化标定系统的使用方法，其特征在于：在所述步骤s1中，需要在标定前对标准件a（5）和标准件b（6）进行校准。

技术总结
本发明公开了基于CAN网络的气体传感器自动化标定系统，包括配气系统，所述配气系统连接有配气管道，所述配气管道的进气口连接有压力传感器A，出气口连接有压力传感器B,所述配气管道上连接有标准件A、标准件B和多个被标定件，多个所述被标定件分别连接有网关，多个所述网关、标准件A和标准件B连接有CAN收发装置，本发明通过网关的方式连接所有气体传感器，对CAN总线和电源进行隔离，将其同时连接到同一路CAN网络中，共用相同的标定气氛以及标准件，实现了气体传感器工作温度的自动搜索功能，能够快速、准确的找到最佳工作温度，保证气体传感器在标定时工作在最佳状态，提高标定的精度。

技术研发人员：李梦阳
受保护的技术使用者：徐州芯源诚达传感科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13