843 lines
22 KiB
C
843 lines
22 KiB
C
/*
|
||
*********************************************************************************************************
|
||
* IAR Development Kits
|
||
* on the
|
||
*
|
||
* Nano130
|
||
*
|
||
* Filename : adc_calculate.c
|
||
* Version : V1.00
|
||
* Programmer(s) : Qian Xianghong
|
||
*********************************************************************************************************
|
||
*/
|
||
|
||
/*
|
||
*********************************************************************************************************
|
||
* INCLUDE FILES
|
||
*********************************************************************************************************
|
||
*/
|
||
|
||
#include "includes.h"
|
||
|
||
// 介质介电常数
|
||
const float e_Src[] =
|
||
{
|
||
1.62, // LNG
|
||
1.48, // O2
|
||
1.44, // N2
|
||
1.52, // AR
|
||
1.60, // CO2
|
||
1.23, // H2（介电常数暂未知）
|
||
1.10, // CNG（介电常数暂未知）
|
||
1.41, // He（介电常数暂未知）
|
||
1.60, // C2H4（介电常数暂未知）
|
||
1.75, // LPG（介电常数暂未知）
|
||
2.5, // NH3（介电常数暂未知）
|
||
1.5, // PENT（戊烷，介电常数暂未知）
|
||
1.5, // POPO（聚醚多元醇，介电常数暂未知）
|
||
};
|
||
|
||
// 传感器规格参数
|
||
const Sensor_Model Adc_Sensor_Tables[1] =
|
||
{
|
||
// 真空电容常数, 非线性段长度, 底座厚度（忽略）, 底部非线性段长度
|
||
// {0.0802607, 45, 0, 45}, // 圆管电容,k = 2π*e0 / ln(8 / 4), (e0 = 0.008854187817)
|
||
{0.0667859, 45, 0, 45}, // 圆管电容, 内管外部涂氟0.2mm
|
||
};
|
||
|
||
// 储罐理论参数
|
||
Bottle_Data Theoretical_Param;
|
||
|
||
// 余弦函数，只处理[0, PI/2]区间
|
||
#define my_cos(angle) cos(angle)
|
||
|
||
// 反余弦函数，只处理[0, 1]区间
|
||
#define my_acos(c) acos(c)
|
||
|
||
// 正弦函数，只处理[0, PI/2]区间
|
||
#define my_sin(angle) sin(angle)
|
||
|
||
// 反正弦函数，只处理[0, 1]区间
|
||
#define my_asin(c) asin(c)
|
||
|
||
// 计算椭球体容积
|
||
u32 Calculate_Ellipsoid_Space(u16 d)
|
||
{
|
||
float r = ((float) d) / 100 / 2; // 半径, 单位mm->dm
|
||
return (u32) (2 * PI * r * r * r / 3); // 单位L
|
||
}
|
||
|
||
// 计算圆柱体积
|
||
u32 Calculate_Cylinder_Space(u16 d, u16 L)
|
||
{
|
||
float r = (float) d / 200; // 转换成分米
|
||
float l = (float) L / 100;
|
||
return (u32)(PI * r * r * l); // 单位L
|
||
}
|
||
|
||
// 计算球体积
|
||
u32 Calculate_Spherical_Space(u16 d)
|
||
{
|
||
float r = (float) d / 200; // 转换成分米
|
||
return (u32)(4 * PI * r * r * r / 3); // 单位L
|
||
}
|
||
|
||
// 根据圆柱体内液位高度与半径之比计算体积比
|
||
float Calculate_Cylinder_Rate0(float hr)
|
||
{
|
||
float b;
|
||
float vr;
|
||
u8 reverse = 0;
|
||
|
||
if(hr > 1) // 超过中线，计算顶部容积，再用总容积来减
|
||
{
|
||
hr = 2 - hr;
|
||
reverse = 1;
|
||
}
|
||
|
||
b = my_acos(1 - hr);
|
||
vr = (b - my_cos(PI / 2 - b) * (1 - hr)) / PI;
|
||
if(!reverse)
|
||
{
|
||
return vr;
|
||
}
|
||
return 1 - vr;
|
||
}
|
||
|
||
// 根据圆柱体内液位高度计算体积比
|
||
float Calculate_Cylinder_Rate(u16 d, float h)
|
||
{
|
||
float hr = ((float) h) / d * 2; // 高度与半径之比
|
||
return Calculate_Cylinder_Rate0(hr);
|
||
}
|
||
|
||
// 根据椭球体内液位高度计算体积比
|
||
float Calculate_Ellipsoid_Rate(u16 d, float h)
|
||
{
|
||
float hr;
|
||
float vr;
|
||
u8 reverse = 0;
|
||
|
||
hr = ((float) h) / d * 2; // 高度与半径之比
|
||
if(hr > 1) // 超过中线，计算顶部容积，再用总容积来减
|
||
{
|
||
hr = 2 - hr;
|
||
reverse = 1;
|
||
}
|
||
|
||
vr = hr * hr * (3 - hr) / 4;
|
||
if(!reverse)
|
||
{
|
||
return vr;
|
||
}
|
||
return 1 - vr;
|
||
}
|
||
|
||
// 根据液位高度与直径，计算空间（无扣除）
|
||
// 卧罐
|
||
u32 Calculate_Space(u16 d, float h, u32 v)
|
||
{
|
||
u32 ve = Calculate_Ellipsoid_Space(d);
|
||
u32 vc = v - ve;
|
||
float re = Calculate_Ellipsoid_Rate(d, h);
|
||
float rc = Calculate_Cylinder_Rate(d, h);
|
||
|
||
return (u32) (ve * re + vc * rc);
|
||
}
|
||
|
||
// 根据液位高度与直径之比，计算剩余液量（有扣除）
|
||
// v0: 留底液量
|
||
// 卧罐
|
||
u32 Calculate_Volume(u16 d, float h, u32 v, u16 v0)
|
||
{
|
||
// 计算空间容积
|
||
u32 space = Calculate_Space(d, h, v);
|
||
|
||
// 留底
|
||
if(space < v0)
|
||
{
|
||
return 0;
|
||
}
|
||
return space - v0;
|
||
}
|
||
|
||
// 根据液位高度，计算空间（无扣除）
|
||
// 立罐
|
||
u32 Calculate_Space_Stand(u16 d, u16 L, float H)
|
||
{
|
||
float r = (float) d / 200; // 转为dm，体积单位为L
|
||
float l = (float) L / 100;
|
||
float h = (float) H / 100;
|
||
|
||
if(h <= r / 2)
|
||
{
|
||
// 只有底下椭球部分
|
||
return 2 * PI * r * h * h - 4 * PI * h * h * h / 3;
|
||
}
|
||
if(h <= r / 2 + l)
|
||
{
|
||
// 底下椭球+圆柱部分
|
||
h -= r/2;
|
||
return PI * r * r * r / 3 + PI * r * r * h;
|
||
}
|
||
if(h <= r / 2 + l + r / 2)
|
||
{
|
||
// 上下椭球+中间圆柱部分
|
||
h -= r / 2 + l;
|
||
return PI * r * r * r / 3 + PI * r * r * l + PI * r * r * h - 4 * PI * h * h * h / 3;
|
||
}
|
||
|
||
// 高度超过有效范围
|
||
return 2 * PI * r * r * r / 3 + PI * r * r * l;
|
||
}
|
||
|
||
// 根据液位高度，计算剩余液量（有扣除）
|
||
// v0: 留底液量
|
||
// 立罐
|
||
u32 Calculate_Volume_Stand(u16 d, u16 L, float H, u16 v0)
|
||
{
|
||
// 计算空间容积
|
||
u32 space = Calculate_Space_Stand(d, L, H);
|
||
|
||
// 留底
|
||
if(space < v0)
|
||
{
|
||
return 0;
|
||
}
|
||
return space - v0;
|
||
}
|
||
|
||
// 根据液位高度，计算空间（无扣除）
|
||
// 球罐
|
||
u32 Calculate_Space_Spherical(u16 d, float H)
|
||
{
|
||
float r = (float) d / 200; // 转为dm，体积单位为L
|
||
float h = (float) H / 100;
|
||
|
||
if(h <= r)
|
||
{
|
||
// 高度未超过一半
|
||
return PI * r * h * h - PI * h * h * h / 3;
|
||
}
|
||
if(h <= r + r)
|
||
{
|
||
// 高度超过一半
|
||
h = r + r - h;
|
||
return 4 * PI * r * r * r / 3 - PI * r * h * h + PI * h * h * h / 3;
|
||
}
|
||
|
||
// 高度超过有效范围
|
||
return 4 * PI * r * r * r / 3;
|
||
}
|
||
|
||
// 根据液位高度，计算剩余液量（有扣除）
|
||
// v0: 留底液量
|
||
// 球罐
|
||
u32 Calculate_Volume_Spherical(u16 d, float H, u16 v0)
|
||
{
|
||
// 计算空间容积
|
||
u32 space = Calculate_Space_Spherical(d, H);
|
||
|
||
// 留底
|
||
if(space < v0)
|
||
{
|
||
return 0;
|
||
}
|
||
return space - v0;
|
||
}
|
||
|
||
// 计算底部不可测部分高度
|
||
s16 Calculate_Base_Height(s16 d, s16 base_d, s16 base_len)
|
||
{
|
||
float r = ((float) d) / 2 ;
|
||
float base_r = ((float) base_d) / 2;
|
||
float b = my_asin(base_r / r);
|
||
b = my_cos(b);
|
||
return (s16) (r * (1 - b)) + base_len;
|
||
}
|
||
|
||
// 计算理论参数
|
||
u8 Calculate_Theoretical_Params()
|
||
{
|
||
u16 d = dcBuff.configBottle.diameter;
|
||
u16 L = dcBuff.configBottle.len + dcBuff.configBottle.lenExtra * 2;
|
||
u8 type = dcBuff.configBottle.type;
|
||
u8 vresv_percent = 0;// 留底百分比，固定为0
|
||
|
||
u16 h0, h1, zero_h;
|
||
u16 zero_v, v0;
|
||
|
||
Theoretical_Param.LSrc_k = 1000 / 9.8 / Config_GetDensity(dcBuff.configBottle.source);
|
||
if(type == BOTTLE_TYPE_SPHERICAL)
|
||
Theoretical_Param.v = Calculate_Spherical_Space(d);
|
||
else
|
||
Theoretical_Param.v = Calculate_Ellipsoid_Space(d) + Calculate_Cylinder_Space(d, L);
|
||
|
||
// 计算底部不可测高度
|
||
Theoretical_Param.nl_len = Calculate_Base_Height(dcBuff.configBottle.diameter, Adc_Sensor_Tables[0].base_d, Adc_Sensor_Tables[0].base_len);
|
||
|
||
// 计算留底液量及高度, 最多留一半
|
||
if(vresv_percent == 0)
|
||
{
|
||
Theoretical_Param.zero_height = 0;
|
||
Theoretical_Param.v0 = 0;
|
||
}
|
||
else
|
||
{
|
||
h0 = 0;
|
||
if(type == BOTTLE_TYPE_STAND)
|
||
{
|
||
h1 = d / 4 + L / 2; // 立罐
|
||
}
|
||
else
|
||
{
|
||
h1 = d / 2; // 卧罐、球罐
|
||
}
|
||
v0 = (u16) (Theoretical_Param.v * (vresv_percent * 0.01)); // 目标留底液量
|
||
while(1)
|
||
{
|
||
zero_h = (h0 + h1) / 2;
|
||
if(type == BOTTLE_TYPE_LYING)
|
||
{
|
||
zero_v = Calculate_Volume(d, zero_h, Theoretical_Param.v, 0);
|
||
}
|
||
else if(type == BOTTLE_TYPE_STAND)
|
||
{
|
||
zero_v = Calculate_Volume_Stand(d, L, zero_h, 0);
|
||
}
|
||
else
|
||
{
|
||
zero_v = Calculate_Volume_Spherical(d, zero_h, 0);
|
||
}
|
||
if(zero_v == v0)
|
||
{
|
||
break;
|
||
}
|
||
else if(zero_v > v0)
|
||
{
|
||
if(zero_h == h0)
|
||
{
|
||
break;
|
||
}
|
||
h1 = zero_h - 1;
|
||
}
|
||
else
|
||
{
|
||
if(zero_h == h1)
|
||
{
|
||
break;
|
||
}
|
||
h0 = zero_h + 1;
|
||
}
|
||
}
|
||
Theoretical_Param.zero_height = zero_h;
|
||
Theoretical_Param.v0 = zero_v;
|
||
}
|
||
|
||
// 有效容积
|
||
Theoretical_Param.ve = Theoretical_Param.v * dcBuff.configBottle.chargePct / 100 - Theoretical_Param.v0;
|
||
|
||
return 1;
|
||
}
|
||
|
||
// 判断采集数据范围是否合法
|
||
// 输入：采集值、校零值、校满值
|
||
// 返回：传感器状态字节
|
||
u8 ADC_Validate(u32 adc, u32 zero, u32 full)
|
||
{
|
||
u32 temp;
|
||
|
||
// 如果是降序，交换最小最大ADC值
|
||
if(zero > full)
|
||
{
|
||
temp = zero;
|
||
zero = full;
|
||
full = temp;
|
||
}
|
||
|
||
// 低于校准点的1/3，或低于量程范围的1/3，未连接
|
||
if(adc < zero / 3 || adc + (full - zero) / 3 < zero)
|
||
return SENSOR_STATUS_NOCONNECT;
|
||
|
||
// 低于校准点的1/2，或低于量程范围的1/4，下溢出
|
||
if(adc < zero / 2 || adc + (full - zero) / 4 < zero)
|
||
return SENSOR_STATUS_UNDERFLOW;
|
||
|
||
// 高于量程范围的1/4，上溢出
|
||
if(adc > full + (full - zero) / 4)
|
||
return SENSOR_STATUS_OVERFLOW;
|
||
|
||
return SENSOR_STATUS_NORMAL;
|
||
}
|
||
|
||
// 计算采集数据
|
||
// 输入：adc，校准值，量程
|
||
// 输出：经计算得到的值
|
||
float ADC_Calculate(u32 adc, u32 zero, u32 full, s32 low, s32 high)
|
||
{
|
||
if(zero > full)
|
||
{
|
||
if(adc <= full)
|
||
return high; // 量程最大值
|
||
if(adc >= zero)
|
||
return low; // 量程最小值
|
||
return low + ((float) (zero - adc)) / (zero - full) * (high - low);
|
||
}
|
||
|
||
if(adc <= zero)
|
||
return low; // 量程最小值
|
||
if(adc >= full)
|
||
return high; // 量程最大值
|
||
return low + ((float) (adc - zero)) / (full - zero) * (high - low);
|
||
}
|
||
|
||
// 冒泡排序，用于数量较少的排序法
|
||
void sort(u32 numbs[], s8 cnt)
|
||
{
|
||
s8 i, j, k;
|
||
u32 temp;
|
||
|
||
for(i = 0; i < cnt - 1; i++)
|
||
{
|
||
// 查找最小值
|
||
k = i;
|
||
temp = numbs[k];
|
||
for(j = i + 1; j < cnt; j++)
|
||
{
|
||
if(numbs[j] < temp)
|
||
{
|
||
k = j;
|
||
temp = numbs[k];
|
||
}
|
||
}
|
||
// 交换
|
||
if(k != i)
|
||
{
|
||
numbs[k] = numbs[i];
|
||
numbs[i] = temp;
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
// KPa转换成mmH2O
|
||
float KPa2mmH2O(float KPa)
|
||
{
|
||
return KPa * 101.9716213;
|
||
}
|
||
|
||
// 差压转换为液位高度
|
||
float Diff2Level(float dp) // 单位KPa、mm
|
||
{
|
||
float h = Theoretical_Param.LSrc_k * dp;
|
||
u16 max_h;
|
||
|
||
// 不能超过罐子高度
|
||
if(dcBuff.configBottle.type == BOTTLE_TYPE_STAND)
|
||
{
|
||
// 立罐最大高度
|
||
max_h = dcBuff.configBottle.len + dcBuff.configBottle.lenExtra * 2 + dcBuff.configBottle.diameter / 2;
|
||
if(h > max_h)
|
||
h = max_h;
|
||
}
|
||
else
|
||
{
|
||
// 卧罐、球罐最大高度
|
||
if(h > dcBuff.configBottle.diameter)
|
||
h = dcBuff.configBottle.diameter;
|
||
}
|
||
|
||
return h;
|
||
}
|
||
|
||
// 高度转换为体积
|
||
u32 Level2Vol(float h) // 单位mm、L
|
||
{
|
||
u32 v;
|
||
|
||
if(dcBuff.configBottle.type == BOTTLE_TYPE_LYING)
|
||
{
|
||
// 卧罐
|
||
v = Calculate_Volume(dcBuff.configBottle.diameter, h, Theoretical_Param.v, Theoretical_Param.v0);
|
||
}
|
||
else if(dcBuff.configBottle.type == BOTTLE_TYPE_STAND)
|
||
{
|
||
// 立罐
|
||
v = Calculate_Volume_Stand(dcBuff.configBottle.diameter, dcBuff.configBottle.len + dcBuff.configBottle.lenExtra * 2, h, Theoretical_Param.v0);
|
||
}
|
||
else
|
||
{
|
||
// 球罐
|
||
v = Calculate_Volume_Spherical(dcBuff.configBottle.diameter, h, Theoretical_Param.v0);
|
||
}
|
||
|
||
if(v > Theoretical_Param.ve)
|
||
v = Theoretical_Param.ve;
|
||
|
||
return v;
|
||
}
|
||
|
||
// 体积转换为质量
|
||
u32 Vol2Quantity(float v) // 单位L、kg
|
||
{
|
||
return Config_GetDensity(dcBuff.configBottle.source) * v;
|
||
}
|
||
|
||
// 质量转换为体积
|
||
u32 Quantity2Vol(float quantity) // 单位kg、L
|
||
{
|
||
u32 v = quantity / Config_GetDensity(dcBuff.configBottle.source);
|
||
|
||
if(v > Theoretical_Param.ve)
|
||
v = Theoretical_Param.ve;
|
||
|
||
return v;
|
||
|
||
}
|
||
|
||
// ***********************************************
|
||
// 电容计算
|
||
// ***********************************************
|
||
|
||
// 将ADC转化为电容值
|
||
float adc_k_convert(s16 adc, s16 c1ADC, s16 c2ADC, s16 c1, s16 c2)
|
||
{
|
||
float k, b;
|
||
float val;
|
||
|
||
if(adc == -1)
|
||
return -1;
|
||
|
||
if(c2ADC <= c1ADC)
|
||
return 0;
|
||
|
||
k = (float) (c2 - c1) / (c2ADC - c1ADC);
|
||
b = (float) (c1 * c2ADC - c2 * c1ADC) / (c2ADC - c1ADC);
|
||
|
||
val = k * adc + b;
|
||
if(val < 0)
|
||
return 0;
|
||
|
||
return val;
|
||
}
|
||
|
||
// 根据电容自计算液位高度
|
||
float Cap_Calculate(float cap, s16 base, s16 ref)
|
||
{
|
||
u16 L;
|
||
float h;
|
||
|
||
// 计算传感器长度=罐子高度
|
||
if(dcBuff.configBottle.type == BOTTLE_TYPE_STAND)
|
||
{
|
||
// 立罐高度
|
||
L = dcBuff.configBottle.len + dcBuff.configBottle.lenExtra * 2 + dcBuff.configBottle.diameter / 2;
|
||
}
|
||
else
|
||
{
|
||
// 卧罐、球罐高度
|
||
L = dcBuff.configBottle.diameter;
|
||
}
|
||
|
||
// 计算传感器可测部分的有效长度
|
||
L -= Adc_Sensor_Tables[0].nl_len;
|
||
|
||
// 将电容转换成液位高度（可测部分）
|
||
h = (cap - base) / ref * L;
|
||
|
||
if(h <= 0)
|
||
return 0;
|
||
|
||
if(h > L)
|
||
h = L;
|
||
|
||
// 高度加上底部不可测部分
|
||
return h + Theoretical_Param.nl_len;
|
||
}
|
||
|
||
// PT100铂电阻（温度阻值表）
|
||
const float PT100_Resis[281] =
|
||
{
|
||
18.52, // -200℃
|
||
18.95, 19.38, 19.82, 20.25, 20.68, 21.11, 21.54, 21.97, 22.40, 22.83, // -190℃
|
||
23.25, 23.68, 24.11, 24.54, 24.97, 25.39, 25.82, 26.24, 26.67, 27.10, // -180℃
|
||
27.52, 27.95, 28.37, 28.80, 29.22, 29.64, 30.07, 30.49, 30.91, 31.34, // -170℃
|
||
31.76, 32.18, 32.60, 33.02, 33.44, 33.86, 34.28, 34.70, 35.12, 35.54, // -160℃
|
||
35.96, 36.38, 36.80, 37.22, 37.64, 38.05, 38.47, 38.89, 39.31, 39.72, // -150℃
|
||
40.14, 40.56, 40.97, 41.39, 41.80, 42.22, 42.63, 43.05, 43.46, 43.88, // -140℃
|
||
44.29, 44.70, 45.12, 45.53, 45.94, 46.36, 46.77, 47.18, 47.59, 48.00, // -130℃
|
||
48.42, 48.83, 49.24, 49.65, 50.06, 50.47, 50.88, 51.29, 51.77, 52.11, // -120℃
|
||
52.50, 52.93, 53.34, 53.75, 54.15, 54.56, 54.97, 55.38, 55.79, 56.19, // -110℃
|
||
56.60, 57.01, 57.41, 57.82, 58.23, 58.63, 59.04, 59.41, 59.85, 60.25, // -100℃
|
||
60.66, 61.07, 61.47, 61.88, 62.28, 62.68, 63.09, 63.49, 63.90, 64.30, // -90℃
|
||
64.70, 65.11, 65.51, 65.91, 66.31, 66.72, 67.12, 67.52, 67.92, 68.33, // -80℃
|
||
68.73, 69.13, 69.53, 69.93, 70.33, 70.73, 71.13, 91.53, 71.93, 72.33, // -70℃
|
||
72.73, 73.13, 73.53, 73.93, 74.33, 74.73, 75.13, 75.53, 75.93, 76.33, // -60℃
|
||
76.73, 77.12, 77.52, 77.92, 78.32, 78.72, 79.11, 79.51, 79.91, 80.31, // -50℃
|
||
80.70, 81.10, 81.50, 81.89, 82.29, 82.69, 83.08, 83.48, 83.87, 84.27, // -40℃
|
||
84.67, 85.06, 85.46, 85.85, 86.25, 86.64, 87.04, 87.43, 87.83, 88.22, // -30℃
|
||
88.62, 89.01, 89.40, 89.80, 90.19, 90.59, 90.98, 91.37, 91.77, 92.16, // -20℃
|
||
92.55, 92.95, 93.34, 93.73, 94.12, 94.52, 94.91, 95.30, 95.69, 96.09, // -10℃
|
||
96.48, 96.87, 97.26, 97.65, 98.04, 98.44, 98.83, 99.22, 99.61, 100.00, // 0℃
|
||
100.39, 100.78, 101.17, 101.56, 101.95, 102.34, 102.73, 103.12, 103.51, // 9℃
|
||
103.90, 104.29, 104.68, 105.07, 105.46, 105.85, 106.24, 106.63, 107.02, 107.40, // 19℃
|
||
107.79, 108.18, 108.57, 108.96, 109.35, 109.73, 110.12, 110.51, 110.90, 111.01, // 29 ℃
|
||
111.67, 112.06, 112.45, 112.83, 113.22, 113.61, 114.00, 114.38, 114.77, 115.15, // 39℃
|
||
115.54, 115.93, 116.31, 116.70, 117.08, 117.47, 117.86, 118.24, 118.63, 119.01, // 49℃
|
||
119.40, 119.78, 120.07, 120.55, 120.94, 121.32, 121.71, 122.09, 122.47, 122.86, // 59℃
|
||
123.24, 123.63, 124.01, 124.39, 124.78, 125.16, 125.54, 125.93, 126.31, 126.69, // 69℃
|
||
127.08, 127.46, 127.84, 128.22, 128.61, 128.99, 129.37, 129.75, 130.13, 130.52, // 79℃
|
||
130.90 // 80℃
|
||
};
|
||
|
||
// 查表计算：电阻-》温度
|
||
float PT100_Resit2Tempr(float r)
|
||
{
|
||
s16 count = sizeof(PT100_Resis) / sizeof(float);
|
||
s16 i;
|
||
|
||
if(r <= PT100_Resis[0] * dcBuff.configDisplay.op_PT100_MULTI)
|
||
return -200;
|
||
if(r >= PT100_Resis[count - 1] * dcBuff.configDisplay.op_PT100_MULTI)
|
||
return (count - 1) - 200;
|
||
|
||
for(i = count - 2; i >= 0; i--)
|
||
{
|
||
if(r >= PT100_Resis[i] * dcBuff.configDisplay.op_PT100_MULTI)
|
||
return (i - 200) + (r - PT100_Resis[i] * dcBuff.configDisplay.op_PT100_MULTI) / (PT100_Resis[i + 1] * dcBuff.configDisplay.op_PT100_MULTI - PT100_Resis[i] * dcBuff.configDisplay.op_PT100_MULTI);
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
// 查表计算：温度-》电阻
|
||
float PT100_Tempr2Resit(float t)
|
||
{
|
||
s16 count = sizeof(PT100_Resis) / sizeof(float);
|
||
s16 idx = floor(t) + 200;
|
||
|
||
if(t <= -200)
|
||
return PT100_Resis[0] * dcBuff.configDisplay.op_PT100_MULTI;
|
||
if(t >= (count - 1) - 200)
|
||
return PT100_Resis[count - 1] * dcBuff.configDisplay.op_PT100_MULTI;
|
||
|
||
return PT100_Resis[idx] * dcBuff.configDisplay.op_PT100_MULTI + (t - (idx - 200)) * (PT100_Resis[idx + 1] * dcBuff.configDisplay.op_PT100_MULTI - PT100_Resis[idx] * dcBuff.configDisplay.op_PT100_MULTI);
|
||
}
|
||
|
||
// 差分测量原理：
|
||
//
|
||
// V=3v
|
||
// |
|
||
// | |----R--V1--r--Rx---|
|
||
// |-----| |---r--R0-----
|
||
// |----R--V2--r-------| |
|
||
// GND
|
||
//
|
||
// 说明：I1 = (V - V1) / R, I2 = (V - V2) / R, I = I1 + I2
|
||
// I1 * (r + Rx) + I * (r + R0) = V1
|
||
// I2 * (r) + I * (r + R0) = V2
|
||
// (根据电流降压原理）
|
||
|
||
// 根据所测电压Vx计算待测电阻Rx
|
||
float RDiff_Volt2Resit(double V1, double V2)
|
||
{
|
||
double V = 3, R = 1000, R0 = 0;
|
||
double I1, I2, I, FM, Rx, r;
|
||
|
||
if(V - V1 >= -0.025 && V - V1 <= 0.025)
|
||
return 0;
|
||
if(V1 >= -0.025 && V1 <= 0.025) // 短路，返回一个大电阻
|
||
return 200 * dcBuff.configDisplay.op_PT100_MULTI;
|
||
|
||
I1 = (V - V1) / R;
|
||
I2 = (V - V2) / R;
|
||
I = I1 + I2;
|
||
|
||
r = (V2 - I * R0) / (I2 + I);
|
||
#if 1
|
||
FM = I1 * (I + I2);
|
||
Rx = ((V1 - I * R0) * (I + I2) - (V2 - I * R0) * (I + I1)) / FM;
|
||
#else
|
||
Rx = (V1 - V2) * R / (V - V1);
|
||
if(r > 0)
|
||
Rx += (V1 - V2) * r / (V - V1);
|
||
#endif
|
||
|
||
// printf("\nV1 = %f, V2 = %f, Rx = %f, r = %f\n", V1, V2, Rx, r);
|
||
return Rx;
|
||
}
|
||
|
||
// 电桥测量原理：
|
||
//
|
||
// V=5v
|
||
// |
|
||
// |------------| 5V
|
||
// | | |
|
||
// R=5000Ω R=5000Ω |\|
|
||
// | | | \
|
||
// |--------------------------- + --| \ 12位AD(Vref=3v）
|
||
// | | | a |------------------- Vx（2.863~0.572v）------------------>(3909~781)
|
||
// | |-------------- - --| /
|
||
// | | | /|
|
||
// | r0=4500Ω |/||
|
||
// | | ||
|
||
// r=5000Ω Rx(105.295~675.68Ω） GND Vb=1.25v, a=15.7
|
||
// | |
|
||
// |------------|
|
||
// |
|
||
// GND
|
||
//
|
||
// r r0 + Rx
|
||
// Vx = (--------- - ----------------) * V * a + Vb
|
||
// r + R r0 + Rx + R
|
||
//
|
||
// 据此可倒推出Rx与Vx的关系
|
||
|
||
// 根据所测电压Vx计算待测电阻Rx
|
||
float RBridge_Volt2Resit(float Vx)
|
||
{
|
||
float a = 15.7; // 放大倍数
|
||
float R = 1000 * dcBuff.configDisplay.op_PT100_MULTI; // 分压电阻
|
||
float r = 1000 * dcBuff.configDisplay.op_PT100_MULTI; // 固定电阻
|
||
float r0 = 900 * dcBuff.configDisplay.op_PT100_MULTI; // 串联电阻
|
||
float V = 5; // 电桥电压
|
||
float Vb = 1.25; // 基准电压
|
||
|
||
// 中间值
|
||
float b = r / (r + R) - (Vx - Vb) / V / a;
|
||
|
||
return b * R / (1 - b) - r0;
|
||
}
|
||
|
||
int16_t PT100_CalTempr(s32 adc1, s32 adc2, s16 cTx10, s16 cRx10)
|
||
{
|
||
float calibrateT, calibrateR, calibrateR100, calibrateRLine;
|
||
double V1, V2;
|
||
float Rx, Vx;
|
||
float deltaR, r100, t, RLine, r;
|
||
|
||
if(!dcBuff.configDisplay.op_PT100_3LINE)
|
||
{
|
||
// 参数：校准温度
|
||
calibrateT = (float) cTx10 / 10;
|
||
// 参数：校准温度下的总电阻
|
||
calibrateR = (float) cRx10 / 10;
|
||
// 参数：在校准温度下的PT100电阻
|
||
calibrateR100 = PT100_Tempr2Resit(calibrateT);
|
||
// 参数：在校准温度下的线电阻
|
||
calibrateRLine = (calibrateR <= calibrateR100 ? 0 : calibrateR - calibrateR100);
|
||
|
||
if(dcBuff.configDisplay.op_DIFF_RESIST)
|
||
{
|
||
// 将adc值转换为电压（VREF为3V）
|
||
V1 = (double) adc1 / 4096 * 3.0;
|
||
V2 = (double) adc2 / 4096 * 3.0;
|
||
// 将电压值转换成实测电阻值
|
||
Rx = RDiff_Volt2Resit(V1, V2);
|
||
}
|
||
else
|
||
{
|
||
// 将adc值转换为电压（VREF为3V）
|
||
Vx = (float) adc1 / 4096 * 3.0;
|
||
// 将电压值转换成实测电阻值
|
||
Rx = RBridge_Volt2Resit(Vx);
|
||
}
|
||
|
||
// 计算总的电阻变化
|
||
deltaR = Rx - calibrateR;
|
||
|
||
// 粗略计算：将电阻变化假设全部为PT100引起的（忽略导线在不同温度下的电阻变化）
|
||
r100 = calibrateR100 + deltaR;
|
||
// 粗略计算PT100的温度
|
||
t = PT100_Resit2Tempr(r100);
|
||
|
||
// 计算在粗略温度下的线电阻变化（粗略温度和实际温度之间差距不大，线电阻本身也较小，故忽略）
|
||
// 温度每下降1℃，电阻下降1.3‰
|
||
RLine = calibrateRLine * (1 - (calibrateT - t) * 0.0013);
|
||
// 用实测电阻减去修正过后的线电阻
|
||
r = Rx - RLine;
|
||
|
||
// 返回修正过后的温度
|
||
return PT100_Resit2Tempr(r);
|
||
}
|
||
|
||
// 3线制
|
||
if(dcBuff.configDisplay.op_DIFF_RESIST)
|
||
{
|
||
// 将adc值转换为电压（VREF为3V）
|
||
V1 = (double) adc1 / 4096 * 3.0;
|
||
V2 = (double) adc2 / 4096 * 3.0;
|
||
// 将电压值转换成实测电阻值
|
||
Rx = RDiff_Volt2Resit(V1, V2);
|
||
|
||
// 参数：校准温度
|
||
calibrateT = (float) cTx10 / 10;
|
||
// 参数：校准温度下的总电阻
|
||
calibrateR = (float) cRx10 / 10;
|
||
// 参数：在校准温度下的PT100电阻
|
||
calibrateR100 = PT100_Tempr2Resit(calibrateT);
|
||
|
||
Rx += (calibrateR100 - calibrateR);
|
||
}
|
||
else
|
||
{
|
||
// 将adc值转换为电压（VREF为3V）
|
||
Vx = (float) adc1 / 4096 * 3.0;
|
||
// 将电压值转换成实测电阻值
|
||
Rx = RBridge_Volt2Resit(Vx);
|
||
}
|
||
|
||
// 返回对应的温度
|
||
return PT100_Resit2Tempr(Rx);
|
||
}
|
||
|
||
// 计算实测电阻
|
||
float PT100_CalResit(s32 adc1, s32 adc2)
|
||
{
|
||
if(dcBuff.configDisplay.op_DIFF_RESIST)
|
||
return RDiff_Volt2Resit((double) adc1 / 4096 * 3, (double) adc2 / 4096 * 3) ;
|
||
return RBridge_Volt2Resit((float) adc1 / 4096 * 3.0) ;
|
||
}
|
||
|
||
// 根据标定值计算最小、最大量程的测量值
|
||
void PT100_Calculate_Theoretical_Params(int16_t lowRange, int16_t highRange)
|
||
{
|
||
float a = 15.7; // 放大倍数
|
||
float R = 1000 * dcBuff.configDisplay.op_PT100_MULTI; // 分压电阻
|
||
float r = 1000 * dcBuff.configDisplay.op_PT100_MULTI; // 固定电阻
|
||
float r0 = 900 * dcBuff.configDisplay.op_PT100_MULTI; // 串联电阻
|
||
float V = 5; // 电桥电压
|
||
float Vb = 1.25; // 基准电压
|
||
|
||
// 中间值
|
||
float b = r / (r + R) * V;
|
||
|
||
// 参数：校准温度
|
||
float calibrateT = (float) dcBuff.configSensor.sensorPTempr[0].calibrateT / 10;
|
||
// 参数：校准温度下的总电阻
|
||
float calibrateR = (float) dcBuff.configSensor.sensorPTempr[0].calibrateR / 10;
|
||
// 参数：在校准温度下的PT100电阻
|
||
float calibrateR100 = PT100_Tempr2Resit(calibrateT);
|
||
// 参数：在校准温度下的线电阻
|
||
float calibrateRLine = (calibrateR <= calibrateR100 ? 0 : calibrateR - calibrateR100);
|
||
|
||
// 计算在最低温度（-200℃）下的线电阻
|
||
float RLine = calibrateRLine * (1 - (calibrateT - lowRange) * 0.0013);
|
||
float r100 = PT100_Tempr2Resit(lowRange);
|
||
float Rx = RLine + r100;
|
||
float Vx = (b - (r0 + Rx) / (r0 + Rx + R) * V) * a + Vb;
|
||
dcBuff.configSensor.sensorPTempr[0].zeroValue = Vx / 3 * 4096;
|
||
|
||
// printf("\ncalibrateT: %.1f, calibrateR: %.2f, calibrateR100: %.2f, calibrateRLine: %.2f\n", calibrateT, calibrateR, calibrateR100, calibrateRLine);
|
||
|
||
// printf("\nLow-RLine: %.2f, r100: %.2f, RX: %.2f, Vx: %.3f\n", RLine, r100, Rx, Vx);
|
||
// printf("\ndcBuff.configSensor.sensorPTempr[0].zeroValue = %d\n", dcBuff.configSensor.sensorPTempr[0].zeroValue);
|
||
|
||
// 计算在最高温度（80℃）下的线电阻
|
||
RLine = calibrateRLine * (1 - (calibrateT - highRange) * 0.0013);
|
||
r100 = PT100_Tempr2Resit(highRange);
|
||
Rx = RLine + r100;
|
||
Vx = (b - (r0 + Rx) / (r0 + Rx + R) * V) * a + Vb;
|
||
dcBuff.configSensor.sensorPTempr[0].fullValue = Vx / 3 * 4096;
|
||
|
||
// printf("\nHigh-RLine: %.2f, r100: %.2f, RX: %.2f, Vx: %.3f\n", RLine, r100, Rx, Vx);
|
||
// printf("\ndcBuff.configSensor.sensorPTempr[0].fullValue = %d\n", dcBuff.configSensor.sensorPTempr[0].fullValue);
|
||
}
|