基于動(dòng)態(tài)跟蹤的消除系統溫漂和時(shí)漂的解決方案

1 系統組成概述
　　用于檢測潤滑制劑運動(dòng)粘度的水浴溫度測控儀，以MCS-51系列的AT89C51為核心，構成1個(gè)單片機測控系統，完成溫度檢測、溫度顯示、數據處理及輸出控制。溫控儀可巡回檢測三路溫度信號，分別對應3個(gè)檢測點(diǎn)。由鉑電阻溫度傳感器產(chǎn)生的溫度信號經(jīng)過(guò)調理電路轉換成電壓信號，經(jīng)過(guò)放大、A/D轉換，傳送至主機AT89C51進(jìn)行處理，然后由帶有高速串行接口的8位LED控制驅動(dòng)器PS7219實(shí)現溫度顯示。同時(shí)，主機將檢測到的溫度信號與設定溫度值進(jìn)行比較，輸出控制信號，控制繼電器的閉合。本系統中89C51的P0口作為與A/D轉換芯片的數據接口，采用查詢(xún)法讀取A/D轉換的結果，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(xiàn)，無(wú)地址總線(xiàn)。這主要是因為AT89C51內部帶有4 KB的程序存儲器，源程序均在芯片內部，無(wú)需外部擴展程序存儲器[1-2]，系統設計框圖如圖1所示。

2 動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)跟蹤解決系統時(shí)漂和溫漂的方法
　　在硬件上，鉑電阻測溫電路和調理電路的好壞是關(guān)系到整個(gè)系統精度和穩定性的最關(guān)鍵性因素。本文采用恒流源、多路模擬開(kāi)關(guān)和測量放大器AD620實(shí)現的鉑電阻溫度傳感器的調理電路，在設計過(guò)程中嘗試了兩種方案，通過(guò)理論分析和實(shí)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(kāi)關(guān)CD4051、2片雙路4通道多路模擬開(kāi)關(guān)CD4052和2片測量放大器AD620，R=100 Ω(調零電阻)。R2~R7=10 Ω，用以消除地端干擾。多路模擬開(kāi)關(guān)CD4051的通道選擇是通過(guò)A(P1.4)、B(P1.5)和C(P1.7)控制的。當P1.4=0，P1.5=0，P1.7=0時(shí)，通道1選通，恒流源的電流I通過(guò)鉑電阻RA，同時(shí)鉑電阻兩端的電壓通過(guò)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，提高了系統的抗干擾能力[3]?！　?/p>

　　對于溫度測控系統，傳感器的調理電路對整個(gè)系統的精度起著(zhù)至關(guān)重要的作用。在該系統中，恒流源、基準電壓源和放大器分別存在著(zhù)不同的時(shí)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，但由于系統要長(cháng)時(shí)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(gè)精密標準電阻，通過(guò)它們來(lái)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)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變化，去除了漂移對測量結果的影響[4]，鉑電阻調理電路如圖2所示。