基于動態(tài)跟蹤的消除系統(tǒng)溫漂和時漂的解決方案

1 系統(tǒng)組成概述
　　用于檢測潤滑制劑運動粘度的水浴溫度測控儀，以MCS-51系列的AT89C51為核心，構成1個單片機測控系統(tǒng)，完成溫度檢測、溫度顯示、數(shù)據(jù)處理及輸出控制。溫控儀可巡回檢測三路溫度信號，分別對應3個檢測點。由鉑電阻溫度傳感器產(chǎn)生的溫度信號經(jīng)過調(diào)理電路轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)過放大、A/D轉(zhuǎn)換，傳送至主機AT89C51進行處理，然后由帶有高速串行接口的8位LED控制驅(qū)動器PS7219實現(xiàn)溫度顯示。同時，主機將檢測到的溫度信號與設定溫度值進行比較，輸出控制信號，控制繼電器的閉合。本系統(tǒng)中89C51的P0口作為與A/D轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)接口，采用查詢法讀取A/D轉(zhuǎn)換的結果，而P1口、P2口、P3口除用作特殊功能均可作為可編程的輸入輸出線，無地址總線。這主要是因為AT89C51內(nèi)部帶有4 KB的程序存儲器，源程序均在芯片內(nèi)部，無需外部擴展程序存儲器[1-2]，系統(tǒng)設計框圖如圖1所示。

2 動態(tài)實時跟蹤解決系統(tǒng)時漂和溫漂的方法
　　在硬件上，鉑電阻測溫電路和調(diào)理電路的好壞是關系到整個系統(tǒng)精度和穩(wěn)定性的最關鍵性因素。本文采用恒流源、多路模擬開關和測量放大器AD620實現(xiàn)的鉑電阻溫度傳感器的調(diào)理電路，在設計過程中嘗試了兩種方案，通過理論分析和實際測量結果的比較，最終選用了如下方案，其電路圖如圖2所示。

　　此方案采用1片8通道多路模擬開關CD4051、2片雙路4通道多路模擬開關CD4052和2片測量放大器AD620，R=100 Ω(調(diào)零電阻)。R2~R7=10 Ω，用以消除地端干擾。多路模擬開關CD4051的通道選擇是通過A(P1.4)、B(P1.5)和C(P1.7)控制的。當P1.4=0，P1.5=0，P1.7=0時，通道1選通，恒流源的電流I通過鉑電阻RA，同時鉑電阻兩端的電壓通過第2片CD4052以差模的形式取出并送入AD620，經(jīng)兩級放大后送到A/D，避免了共模干擾，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力[3]?！　?/p>

　　對于溫度測控系統(tǒng)，傳感器的調(diào)理電路對整個系統(tǒng)的精度起著至關重要的作用。在該系統(tǒng)中，恒流源、基準電壓源和放大器分別存在著不同的時漂和溫漂，即便是在選用的器件比較好的情況下，這種漂移很小，但由于系統(tǒng)要長時間工作，這種日積月累的影響也不能夠忽略不計。因此在上述基礎上增加了2個精密標準電阻，通過它們來動態(tài)實時跟蹤恒流源的電流、基準電壓源的電壓和放大器的放大倍數(shù)變化，去除了漂移對測量結果的影響[4]，鉑電阻調(diào)理電路如圖2所示。