METHOD FOR IMPROVING THE ACCURACY OF MEASURING INPUT SIGNALS IN A MICROCONTROLLER CONTROL UNIT
Authors: Кузьменко Р.Ю. , Таболин И.И. , Тищенко А.О. , Данилов А.Д. 
Published: May 2021

Приводится методика программно-аппаратного способа компенсации теплового дрейфа напряжения, возникающего в измерительных каналах резистивных датчиков давления и температуры в блоке управления зарядно-разрядным устройством никель-водородной аккумуляторной батареи. Рассмотрена проблема повышения точности и надежности измерения контролируемых параметров для более точного управления режимами батареи в системе энергоснабжения при колебаниях температуры окружающей среды. Показана функциональная схема тракта преобразования аналогового сигнала в цифровую форму с использованием встроенного аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера. Приведены экспериментальные данные исследований влияния температуры на точность измерения сигналов, а также графические иллюстрации максимальной приведенной погрешности 40 каналов измерения. Исследован разброс характеристик температурных датчиков, реализованных в кристаллах нескольких микроконтроллеров. На основании полученных данных выявлены узлы и элементы, вносящие максимальную температурную погрешность в каналы измерения датчиков давления и температуры аккумуляторной батареи. Разработана методика для программно-аппаратной компенсации температурной погрешности преобразования сигналов датчиков. Описаны алгоритм и условия практической реализации метода компенсации суммарной погрешности канала измерения с использованием аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера. Проведена экспериментальная оценка примененного метода расчета в узле формирования телеметрии управления блока электроники, предназначенного для преобразования аналоговых сигналов с датчиков давления и температуры в цифровой код

The article presents the method of hardware-software compensation of thermal voltage drift in the measuring channels of resistive pressure and temperature sensors in the control unit of the charging and discharging device of a nickel-hydrogen battery. We considered the problem of increasing the accuracy and reliability of the measurement of controlled parameters for more precise control of the operating modes of the batteries in the power supply system when the ambient temperature changes. We show the functional diagram of the path for converting an analog signal into a digital form using the built-in analog-to-digital converter of the microcontroller. We present experimental data on the influence of temperature on the accuracy of signal measurement, as well as graphic illustrations of the maximum reduced error of 40 measuring channels. We investigated the spread of the characteristics of temperature sensors implemented in the crystals of several microcontrollers. Based on the obtained data, we determined the nodes and elements that make up the maximum temperature error in the measurement channels of the pressure and temperature sensors of the battery. We developed a method of hardware-software compensation of the temperature error of the sensor signal conversion. Here we describe the algorithm and conditions of practical implementation of the method of compensation of the total error of the measuring channel using the analog-to-digital converter of the microcontroller. We carried out an experimental evaluation of the applied calculation method in the telemetry generation unit of the electronics unit designed to convert analog signals of pressure and temperature sensors into a digital code