數(shù)字溫度傳感器在測色系統(tǒng)中的應(yīng)用
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3 V―T曲線控制溫度補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計方案
光源產(chǎn)生的熱量和探測器的機(jī)械結(jié)構(gòu)使得光電探測器內(nèi)部溫度隨測量時間的增加不斷升高，硅光電池采集的三路模擬信號的電壓值隨之逐漸下降。針對這種現(xiàn)象通常采用分時間段對這三路信號的電壓值進(jìn)行補(bǔ)償。實(shí)驗(yàn)表明，時間與電壓值的關(guān)系并不能作為準(zhǔn)確的控制3路模擬信號電壓值補(bǔ)償?shù)囊罁?jù)：一方面，按時間變化采集的3路模擬信號的電壓值并不是完全線性的；另一方面，硅光電池的溫度特性才是產(chǎn)生溫度漂移最主要的原因。
這里采用溫度傳感器DSl8820獲取實(shí)時溫度，結(jié)合電壓值分析得出溫度補(bǔ)償系數(shù)進(jìn)行電壓補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)電壓一溫度曲線(V―T曲線)控制補(bǔ)償。根據(jù)溫度傳感器的測溫原理，設(shè)計了一種實(shí)現(xiàn)V―T曲線補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/系統(tǒng)">系統(tǒng)總體框圖如圖3所示。按照式(1)，結(jié)合實(shí)際測量數(shù)據(jù)分析得到適當(dāng)?shù)臏囟妊a(bǔ)償系數(shù)K，實(shí)現(xiàn)溫度上升時，對實(shí)測電壓進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償，使補(bǔ)償后的實(shí)測電壓值具有良好的穩(wěn)定性。 本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/163827.htm
式中，V0為電壓初始值；V為電壓實(shí)測值；T為實(shí)測溫度；T0為溫度初始值；K為溫度補(bǔ)償系數(shù)。
3．1 溫度補(bǔ)償系數(shù)的選擇
V一T曲線控制溫度補(bǔ)償?shù)暮诵脑谟跍囟妊a(bǔ)償系數(shù)K的選擇，根據(jù)式(1)得到：
在測色系統(tǒng)中，把調(diào)零后第一次測量標(biāo)準(zhǔn)白板時獲得的電壓值和溫度值作為式(2)中的電壓和溫度的初始值。連續(xù)測量標(biāo)準(zhǔn)白板，能夠獲取不同溫度時3路模擬信號的電壓值，隨著溫度的升高，硅光電池產(chǎn)生的電壓漂移會反應(yīng)在這些電壓值中。結(jié)合實(shí)測數(shù)據(jù)計算電壓值隨溫度線性變化的曲線斜率，所得的曲線斜率即為溫度補(bǔ)償系數(shù)K。將溫度補(bǔ)償系數(shù)K引入到電壓補(bǔ)償中，對于每次測量所得的電壓值，都可以結(jié)合實(shí)測的溫度對電壓測量值進(jìn)行補(bǔ)償，得到實(shí)際的電壓值。如式(3)所示：
式中，Vt為實(shí)際的電壓值；V為電壓測量值；T為溫度實(shí)測值；T0為溫度初始值；K為溫度補(bǔ)償系數(shù)。
3．2 硬件實(shí)現(xiàn)
WSC―Y型測色色差計選用STC89C58RD+新一代超強(qiáng)抗干擾／高速／低功耗單片機(jī)作為主處理器完成主要的測控任務(wù)。單片機(jī)單總線上掛接的DSl8820采用外接VDD供電方式(而未用寄生供電)，系統(tǒng)中CPU采用22 MHz晶振，DQ端為P1.1。系統(tǒng)主要部分硬件電路如圖4所示。
3．3 軟件實(shí)現(xiàn)
DSl8820簡單的硬件接口是以相對復(fù)雜的接口編程為代價的。由于DSl8820通過單總線與單片機(jī)進(jìn)行通信，所以DSl8820與單片機(jī)的接口協(xié)議是通過嚴(yán)格的時序來實(shí)現(xiàn)的。單片機(jī)控制DSl8820完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過3個步驟：初始化、ROM操作指令、存儲器操作指令。必須先啟動DSl8820開始轉(zhuǎn)換，再讀出溫度轉(zhuǎn)換值。另外，DSl8820在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意從測溫結(jié)束到將溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量需要一定的轉(zhuǎn)換時間，所以在讀取溫度結(jié)束后需要延時1 s后，再對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，這是必須要保證的，否則將導(dǎo)致轉(zhuǎn)換錯誤，輸出錯誤的溫度值?；贒Sl8820的通信協(xié)議編寫溫度傳感器控制程序，對DSl8820的操作的程序流程圖如圖5所示。
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