喷油泵试验台温度测量及线性化校正

　　0　引言

　　在进油口油温、气路压力一定时,检测不同转速下柴油机的喷油泵各喷油嘴一定次数的喷油量,是关于柴油机的重要性能指标。国家标准规定喷油泵油缸的温度必须控制在38℃~　　42℃范围内时,对一定喷油次数下喷油量的检测和油缸内油压测量才是准确的。为此,我们必须通过温度传感器对实际油温进行控制,如果温度大于42℃,控制系统发冷却信号,对油缸进行降温,如果温度低于38℃时,则发加温信号,对油缸进行升温,这样始终使油温保持在38℃~42℃范围之内。本系统的控制部分主要由单片机及其外围电路构成。

　　1　测温方案

　　油温测控系统的原理如图1所示,其中,温度传感器选用分度号为Pt100铂热电阻,其性能稳定,精度高,在工业用温度传感器中得到了广泛的应用[1]。A/D转换器的选用,需考虑系统其它参数的测量需要。温度测量范围为38℃~42℃,精度为±0·1℃,为计算方便,可把测温范围设定在0~50℃之内,则其分辨率为0·1/50=1/500。本系统除进行温度处理外,还需要对试验台驱动电机的转速进行控制。电机转速的设定采用了两种方式,一种是键盘方式设定,为方便操作,还采用电位器方式设定,电位器方式设定的转速,需A/D转换后再进一步处理。由于速度设定范围为60~4000 rpm,测量精度为±1转,则速度设定的分辨率应为1/4000,需采用12位A/D转换器才能满足速度要求。我们选用的是TI公司生产TLC2543, TLC2543是串行A/D转换器,它采用串行方式进行转换,占用单片机的资源少,且片内具有11路转换通道,这样一片A/D转换器就可完成系统需要的速度和温度等参数的A/D转换[2]。

2　测量放大器

　　当温度变化时,铂电阻阻值随温度的变化而变化,为了测出某时刻的温度值,可把电阻阻值的变化转化为电压的变化,阻值到电压的变化,一般采用平衡电桥法。电桥如图2中所示: Pt100作为电桥的一个桥臂,R3、R4、R5三个100Ω的电阻构成其它3个桥臂。在0℃时,电桥的输出电压VOUT为0,随温度升高, Pt100阻值增加,电桥平衡状态被打破,VOUT有输出,对VOUT信号处理后,便可得到温度值。

　　在数据采集系统中,被检测的物理量经过传感器变换成模拟电信号,往往是很弱的毫伏级信号,需要进行放大。为了减少失调和温票,通常使用测量放大器,它是一种带有精密差动电压增益的器件,具有高输入阻抗、低输出阻抗、强抗共模干扰能力,低温票、低失调电压和高稳定增益等特点[3]。本系统采用通用运放构造了测量放大电路。如图2所示,测量放大器由LF353和CA3140组成; -VCC、+VCC、R1、R2以及电桥电阻,可近似看作一恒流源。RS为放大器的零点调整电阻。设通过RW的电流为I,测量放大器的增益为K, K的推理如下: