太陽能熱水器溫度采集系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)研究

則輸出電壓△U等于：

3)鉑電阻的引線電阻
因?yàn)闇y溫電路是不平衡電橋。鉑電阻作為電橋的一個(gè)橋臂電阻，其連接導(dǎo)線(從鉑電阻到控制單元)也作為橋臂電阻的一部分，這一部分電阻是未知的且隨環(huán)境溫度變化，造成測量誤差。但由于鉑電阻PT1000的阻值較大，所以這個(gè)因素可以忽略。
4)測溫電路本身的影響
由于電源電壓的抖動(dòng)、外界于擾，AD通道的互相干擾等都會(huì)造成溫度測量的不確定性，因此必須通過合理的電路設(shè)計(jì)才能消除這些因素的影響。
考慮到鉑電阻阻值和溫度的非線性以及電橋電路本身的非線性，本文提出兩種方案，下面分別加以介紹。
方案1：查表法
由鉑電阻的電阻-溫度分度表查出每一度對(duì)應(yīng)的電阻值Ri，帶入式(3)中可以得到電橋?qū)?yīng)的輸出電壓△U(i)，再根據(jù)式(4)就可以得到對(duì)應(yīng)的A／D轉(zhuǎn)換值A(chǔ)D(i)。

式中，K為MCP602的放大倍數(shù)。本文選擇91。UREF為單片機(jī)內(nèi)部A／D轉(zhuǎn)換的參考電壓，等于5 V。
將計(jì)算得到的A／D轉(zhuǎn)換值是按照溫度大小做成表格存放在單片機(jī)的存儲(chǔ)器中。當(dāng)測量溫度時(shí)，先讀取A／D轉(zhuǎn)換值，然后采用對(duì)分查找的算法用單片機(jī)的A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果AD(t)與EEPROM中存放的表格值A(chǔ)D(i)作比較，每次取表格的中間值A(chǔ)D(m)，如果AD(t)>AD(m)，則下次比較時(shí)取表格的后半部的中間值做比較，如果AD(t)AD(m)，則下次比較時(shí)取表格的前半部的中間值做比較，直到AD(n)≤AD(t)≤AD(n+1)時(shí)停止，得到了溫度的整數(shù)部分M(t)=n。接著采用線性插值法計(jì)算溫度的小數(shù)部分，由AD(t)-N(t)除以AD(n+1)-AD(n)的值得到小數(shù)部分。由于本設(shè)計(jì)對(duì)溫度要求不高，因此不用計(jì)算小數(shù)部分，可以將此方法用于其他應(yīng)用領(lǐng)域中。
方案2：最小二乘法
由于鉑電阻阻值和溫度的非線性以及電橋電路本身的非線性，使得溫度和電橋輸出電壓之間的關(guān)系變得很復(fù)雜，而且也沒有一個(gè)相應(yīng)的函數(shù)來描述它們之間的關(guān)系，下面就介紹最小二乘法，利用最小二乘參數(shù)估計(jì)理論來建立溫度傳感器的數(shù)學(xué)模型。
對(duì)太陽能熱水器的水箱溫度在標(biāo)定點(diǎn)進(jìn)行溫度實(shí)測(可用標(biāo)準(zhǔn)電阻箱或電位器來模擬鉑電阻在各個(gè)標(biāo)定點(diǎn)實(shí)測)，得到幾組數(shù)據(jù)，即(V1，T1)，…(Vi，Ti)，…(Vn，Tn)。其中輸入量為電橋輸出電壓Vi，輸出量為溫度Ti。
設(shè)有一個(gè)m次多項(xiàng)式：

根據(jù)最小二乘法原理，使得在所有給定標(biāo)定點(diǎn)，多項(xiàng)式T(Vi)的值與實(shí)測輸出值Ti的偏差平方和達(dá)到最小值，即

由此可以建立m+1個(gè)方程組，求解出a0，a1，…，am未知量，確定出多項(xiàng)式T(Vi)的表達(dá)式。