2 温度传感器电路设计及其标定
下面针对某一特定场合下海水淡化盐度控制器的参数标定进行探讨。本系统要求测量
范围在0—20ppm,分辨率为1ppm,超过15 ppm即报警。
2.1 温度传感器电路设计
由于本控制器正常工作温度范围在30—50OC之间,所以我们主要关心此区间内的温度测定精度,用于系统的温度补偿。为此我们做了如图2所示电路,该电路中之所以加了减法电路,是为了得到对地的信号,和单片机系统的A/D转换芯片TLC0832的地端连接,因为TLC0832的另外一路用来转换盐度传感器信号,系统不采用差分接法,可省去一片A/D转换芯片。本控制系统之所以进行单独的温度标定,目的是在更换温度传感器后不必对整个盐度测量进行重新标定,只需标定温度,同时也便于手动温度补偿。
另外,热敏电阻器采用MF52 E103,它是采用新材料、新工艺生产的小体积树脂包封型NTC热敏电阻器,具有高精度和快速反应、 能长时间稳定工作、 互换性、一致性好等优点。
图2 温度传感器电路
2.2 试验数值记录及处理
表二是在试验结果中抽取的每隔5OC的实验记录;图3是用Excel对试验数值进行处理所得的拟合曲线。
表1 温度传感器标定试验数据记录
温度(OC) 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85
A/D转换读值 25 31 39 47 57 67 82 97 114 135 154 175 195 222
图3 温度传感器试验数值的拟合曲线
由图3的拟合曲线可看出:在20-450C和45-850C两区间内,线性度很好。实践证明,用两断直线代替代数插值方法,求取的温度值,可以得到很高的精度,完全满足了此项工程的需要,简化了程序设计,并提高了单片机的运行效率。
用 Excel中的函数SLOPE和INTERCEPT很容易求得两区间内的直线方程分别为: 和 ,其中 为温度传感器读值, 为其对应的温度。例如,如果读出的A/D值为80,精确求出的温度值是50.210C。考虑到单片机系统的实际容量和数据处理能力,设 为unsigned char数值类型,求出的温度为近似值50。此方法求出的温度精度为正负0.50C。