一种新型智能测温仪表的实现空气检测

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10KN以下机型很少身零点校准。

●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，另一目前在汽车行业主要有两个发展趋势方面若不加R1，ICL 7109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：

我国现行使用的热电阻传感器新旧分度号共有六种：即Cu50、Cu53、Cu100、BA1、BA2、Pt100。它们在零温度时的起始值分别为50Ω、53Ω、100Ω、45Ω、100Ω、100Ω，而在上限温度时Pt100、BA2的最大阻值已达310Ω，根据ICL 7109的转换特性：

N=2048VX/VR(1)

可以推演出电阻的转换公式

N=2048(IRt/IR2)=2048Rt/R2(2)

所以，R2=200Ω确定后，当Pt100在600℃时，A/D转换值不致溢出，而对于BA1和Cu50来说，A/D转换的二进制码又大于被测温度所对应的二进制码，这样便需要进行非线性校正。

由于用R2上的电压作为A/D基准，所以它的准确性以及稳定性直接关系到仪表的精度，因此R2应当选用精度为±0.1％的线绕电阻。

3.2 热电阻断线时假报警的防止

当热电阻断线时，A点电位就会上升至电源电压，A/D转换器会产生溢出，利用溢出标志，8031除了调OFF字符向8255A显示外，并利用多元控制P1.6和P1.2置位，从而使继电器不吸合，这就消除了假报警问题，在模拟电路中要做到这一点比较麻烦，用片机的位功能就极大地简化了报警电路，不仅如此，位于面板上的报警灯单独全力打造航空航天新材料产业基地和国家军民融会示范基地用程序控制，例如上限灯是8255A的高7位，下限灯用B口的高7位控制，这样，就可选用单触点型继电器，本例中选用JZX－2F。它们价格通常在2～3元/只，而在模拟电路中，要使面板上的报警灯和继电器输出的接点位号同步，则必须选用双触点继电器，它们的价格在10～20元/只，因此，在本仪表中报警部件的造价是较少的，不仅如此，其控制方式亦很灵活，在与热电阻配套使用时，对仪表的报警方式通常分为高/低限报警和双上限报警两种方式。

在模拟电路构成的报警电路中，要将低限报警改变为双上限报警并不是可以轻易做到的，而在单片机构成的仪表中，只要将位控信号取出即可。4. 热电偶测温