一种热电阻阻值测量的新方法.doc

2009年05月26日16:34阿城继电器股份有限公司哈尔滨作者:张锐李剑辉高用户评论(0)关键字:一种热电阻阻值测量的新方法   摘 要:在利用热电阻测量温度中,热电阻阻值的精确测量是精确测量温度的关键,针对传统热电阻阻值的测量的不足,提出了新颖的热电阻阻值测量方法,以AT89C51单片机为核心,仅用较少外围资源就可以实现,结构简单,性能可靠,测量精度高。   关键词:热电阻 测量 单片机1引言   温度的测量在生产、生活中有着广泛的应用,热电阻传感器以其温度测量特性稳定,复现行好,测量精度高,测量范围大等优良性能受到青睐。传统的热电阻测量电路[1]有以下几种:一是二线制单臂电桥法,电桥的输出电压反映了温度的变化,但是,由于热电阻自身阻值较小,当引线较长时,引线电阻引起的误差就不能忽略。二是三线制单臂电桥法,虽然能够解决引线电阻引起的误差,但测量范围窄。三是四线制单臂电桥法,可以无需考虑热电阻的非线性造成的测量误差,并利用恒流源在热电阻上产生的压降反映温度,但是一般测温现场难以满足四线制的要求。四是热电阻阻值电流转换法,将热电阻阻值转换成相应的电流,以利于信号的传输,然而,对于精确的温度测量仍然存在引线电阻引起的误差,且性价比低。为此,提出了一种热电阻阻值测量的新方法,并以AT89C51单片机[2][3]为主机,配以较少的电阻,电容等元件组成测量系统,实践证明方法准确、有效。2测量原理[4]   测量电路如图1,其中Rt为待测的热电阻阻值,Rl为引线的等效电阻,Rc为标准精密电阻,Rd为电容放电电阻。测量原理如下:   第一步,、、,,输出的高电平V1通过Rl、Rt、Rl对电容C充电,则电容C上的电压Uc(t),按下式变化,即   经历Tt过渡时间,Uc(t),,且过渡时间Tt可由(1)式求得,即 ?,电容C通过Rd放电。   第二步,、、,,输出的高电平V1通过Rc、Rl、Rl对电容C充电,经历Tc过渡时间,Uc(t),P1,3的输入状态由低电平过渡为高电平状态,且过渡时间Tc可由(3)式求得,即   ,电容C通过Rd放电。? 第三步,、、,,输出的高电平V1通过Rl、Rl对电容C充电,经历T1过渡时间,Uc(t),,且过渡时间T1可由(4)式求得,即   ,电容C通过Rd放电。   将(2)式除以(4)式得   因为Rc为已知,只要测量出Tt、Tc、Tl便可由(7)式计算出被测热电阻Rt的阻值,单片机程序在通过计算或查表的方法,将热电阻的阻值转换成相应的温度值,当Rc选精密电阻,并且单片机时间测量精度高时,使用该测量方法可达到较高的测量精度。3测量原理的改进   上述原理分析中,单片机输出的高电平V1和输入高电平的阀值电压V2,在三个步骤中的变化将影响测量精度,为此测量电路进行如图2的改进。   其中CD4502为CMOS模拟开关,