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作者: 发布时间:2009-04-19 17:50:21 来源: 繁体版
利用单片机消除热电阻测量误差张学峰 江苏食品职业技术学院机电工程系 江苏淮安 223001 半导体热电阻结构简单,其电阻值大,反应速度快,灵不受外界的影响,但是正常采用的热敏电阻是具有负温度特性的非线性元器
利用单片机消除热电阻测量误差张学峰 江苏食品职业技术学院机电工程系 江苏淮安 223001 半导体热电阻结构简单,其电阻值大,反应速度快,灵不受外界的影响,但是正常采用的热敏电阻是具有负温度特性的非线性元器件,且输出电势比较小,必须经过放大才能满足ADC的输入要求,放大电路的误差主要来源于放大器的失调电压和增益Av的漂移,本文介绍单片机对上述测量误差进行修正的方法。 1 对半导体热敏电阻非线性的影响 热敏电阻负温度特性的非线性,其关系如下: Rr=AEB/T 此非线性使得他很难用相关的电路来进行补值,在使用有微处理器的系统中很好的解决这个问题。实践证明因电路的离散性直接使用此公式的误差很大,使用数字工具只需简单地测量温度和模数转换结果之间的关系,通过实测有限个数据点。利用多项式拟合的方法在Matlab中编写一个程序可以实现,使用四阶多项式拟合可满足要求实际应用。 实际应用中考虑到单片机的运行速度有限,无法进行大量的浮点运算,此程序运行之后可以生成一合乎需要的表,单片机通过查表得到ADC转换的值,便可以知道所测的温度。 2 对放大器失调电压和增益漂移的影响 影响放大器测量精度的因素很多,其主要因素有: (1)增益漂移 由于元器件的老化,使其参数发生变化,从而使放大器表现出来的增益和事先设计好的增益相比,发生了偏离,最终导致测量结果发生偏差,精度降低。 (2)温度漂移 随着放大器使用环境温度的变化,运算放大器的失调电压UIO也会随之改变,从而导致测量结果偏离,精度下降。 针对上述的两种原因,如果能得到测量时刻放大器失调电压UIO增益Av真实值,再通过单片机编程运算求出传感器的输出量,从而避免了上述的两种原因对测量精度的影响。系统硬件结构框图如图1所示。 温度稳定性极高的MCL403和3只温度稳定性好的精密电阻R1,R2,R3,通过模拟多路开关为放大器提供了2个标准电压,考虑到运算放大器的失调电压: 由此可见,所要测量的信号仅与输出信号UO,一个参考输出电压,两个参考输出电压有关,而这些量都是已知的。因此可以通过单片机编程计算出当时要测量的信号,在式(9)形式上似乎Ul与Av,UIO无关,实际上式(9)隐含对Av,U20的补偿作用(因为式(9)是式(6)演变来的)。其程序结构框图如图2所示。 3 结 语 由上面分析可知,通过对硬件采取一定的措施,再加上单片机编程计算能力,提高了系统检测精度,在我校课程设计中得到验证,具有较高的实用价值。

利用单片机消除热电阻测量误差
  
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