一种新型智能测温仪表的实现

　　1.引言

　　温度是工业生产中的重要参数, 80年代以前,我国对温度的测量显示大多使用动圈式仪表。这类仪表由于分辨率低,抗震性差以及存在视差和读数误差等缺点往往不能胜任对温度测量要求准确的场合,80年代起逐渐采用3 -1/2位A/D转换器为核心部件来制造测量仪表,并至今活跃在我国各工业生产部门中,但由于ICL7107测温仪表报警电路复杂、通用性差等固有缺陷,近年来人们采用单片机来构成测温仪表,我们研制的JSW型智能测温仪表就是其中的一员。

　　2. JSW型智能温度表的技术特点

　　随着单片机的问世和商品化,利用它来制造性价比更高的测温仪表具有如下明显优势:

　　●从硬件角度上讲应该使该仪表不仅能与热电阻配用而且也能与热电偶配用,为用户减少了备用表数,从而带来直接效益。

　　●与热电阻配用时,不仅适用于三线制也能适用于二线制。

　　●与热电耦配用时,不仅适用于对热电偶冷端自动温度补偿,而且还能作自身零点校准。

　　●对放大器作校零处理,使仪表整机性能更加稳定。

　　●利用单片机的运算功能对热电阻、热电偶的非线性作更精确的校正。

　　●利用单片机的位操作功能,控制报警十分方便。

　　根据上述构想设计的JSW型智能温度表的硬件电路及逻辑框图如图1所示。

　　从图中可见,当8031的P1.1为高电平时,模拟开关接入热电阻测量支路,当P1.1为低电平时,开关接入热电偶支路,这样在不增加任何硬件的情况下就能实现热电阻/热电偶在一块表上的统一。当P1.2也发出高电平时放大器A2被接地,令80C31读入A/D转换器的值和极性,并且存入某个RAM中,再令P1.2发出低电平,使放大器接入热电偶电势,再令8031读入A/ D值和极性并令本次结果和上次结果相减,就可以克服放大器的漂移,这样,不用昂贵的高性能放大器,同样可以收到高精度测量结果。

　　当需要进行热电偶冷端温度补偿时,此仪表分别工作在热偶,热阻交替状态。

　　当测量结果判为有报警时,用P1.6、P1.7置位或复位即可,该报警电路相当简单。

　　当用户需要不同分度号传感器时,只要更换软件就可以了。

　　3. JSW型智能测温仪表设计的若干问题

　　3.1 R2电阻的选取

　　用热电阻测温时, A/ D转换器ICL 7109的基准电压取自R2=200Ω上的压降,被测电压从Rt上获得, R1选择1kΩ,使用1403是为了限制流经Rt上的电流,使其不要超过5mA,因为电流过大Rt自身发热会带来测量误差,另一方面若不加R1, ICL7109的基准电压高端就会与5V电源相等,这样会使ICL 7109工作不正常,因此, R1的加入是必要的,R2上的电压作为A/D的基准电压,它们的大小确定原则是基于下述考虑: