电脑控制多点测温系统

　　一、引　　言

　　依据我国目前社会和经济发展的水平,研制一种能在室内和室外环境下工作,价格便宜、便于携带、操作简便、性能可靠和技术先进的小型多点测温系统,是很必要的。本文给出的这种小型测温系统就是基于上述思想而研制的,选用不同结构的传感器,可以适应各种不同的多点测温需要,如工作环境空间的多点温度测量,系统或物体内部多点温度的测量等等。

　　二、系统设计

　　本测试系统的工作条件是按一年四季在露天下工作考虑的,环境温度变化大,要求测温仪便于携带,操作简便,还需要自带直流供电电源。

　　对于分散在不同地点的测温对象,可以分组设置温度传感器,每16个传感器为一组,通过插头插在仪器的输入插口上。经过模拟开关,每次采样一组16个温度信号,再经过模数转换后存入数据存储器中。根据所设计的存储器容量,最多可采集并存储100组即1600点的温度数据。采集的数据再进行数据处理后,可以随时由液晶显示器显示或由微型打印机打印出任何一组和点的温度数值,其原理框图如图1所示。下面简述部分电路的设计要点。

　　1.传感器及温度补偿电路

　　传感器选择的好坏是整个测试系统能否达到设计要求的关键。本系统采用半导体PN结温度传感器,它具有价格低、灵敏度高、线性好、重复精度高和一致性好等优点。

　　16个传感器的温度信号经16转1模拟开关4067依次传送到缓冲放大级U_²,如图2所示。为保证PN结温度传感器有较好的线性特性,由运算放大器U_¹和晶体管T_¹组成恒流源对传感器提供稳定的直流电流偏置。对于测温仪器来说,还有一个极为重要的问题就是温度漂移。由于本系统要能够在露天环境下工作,环境温度变化范围很大,温度漂移就更加严重。所以必须采取有效的温度补偿措施,以保证所要求的测量精度和工作稳定性。实测表明,本系统的温度漂移主要来自模拟开关。经过反复测试分析,我们认为,采用参考源V_^R中基准稳压电路LM336的可变温度特性来补偿模拟开关的温度漂移效果最好,而且不需要增加很多电路,简单易行而且可靠。

　　2.模数转换电路和数据存储电路

　　采集到的温度数据需要经过模数转换后才能进行数据处理。模数转换器的位数要由温度测量范围和测量精度或分辨率决定,我们采用ADC 0804八位模数转换器,这一电路通过改变缓冲与放大电路的电压放大倍数和参考电压V_^ref/2,可以很方便地进行量程校准。

　　经过模数转换和数据处理后的温度数据存放在存储器中。为节省主电源(可充电电池),在一组数据采集完毕后,可以关闭主电源,而由辅助电源保护存储器中的数据。