基于A(yíng)RM的太陽(yáng)能電池組件多參量測量系統

PT100接線(xiàn)方式分為兩線(xiàn)、三線(xiàn)或四線(xiàn)制，如圖3所示。二線(xiàn)制：在熱電阻的兩端各連接一根導線(xiàn)來(lái)引出電阻信號的方式叫二線(xiàn)制。這種引線(xiàn)方法很簡(jiǎn)單，但由于連接導線(xiàn)必然存在引線(xiàn)電阻R，因此這種引線(xiàn)方式只適用于測量精度較低的場(chǎng)合。三線(xiàn)制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線(xiàn)，另一端連接兩根引線(xiàn)的方式稱(chēng)為三線(xiàn)制。這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線(xiàn)電阻的影響，是工業(yè)過(guò)程控制中的最常用的引線(xiàn)電阻。四線(xiàn)制：在熱電阻的根部?jì)啥烁鬟B接兩根導線(xiàn)的方式稱(chēng)為四線(xiàn)制。其中兩根引線(xiàn)為熱電阻提供恒定電流I，把R轉換成電壓信號U，再通過(guò)另兩根引線(xiàn)把U引至二次儀表?？梢?jiàn)這種引線(xiàn)方式可完全消除引線(xiàn)的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。

本系統采用四線(xiàn)制的接線(xiàn)方式，適應在惡劣環(huán)境條件下工作，消除了接線(xiàn)長(cháng)度不同所導致的誤差，消除了因環(huán)境溫度變化而引起的接線(xiàn)電阻所產(chǎn)生的誤差，從而消除了溫度測量的動(dòng)態(tài)誤差，提高并保證了溫度測量的準確度，為對太陽(yáng)能電池組件在相同條件下單位面積的發(fā)電功率的比較分析提供了第一手真實(shí)而準確的數據。

3.3 恒流源電路的設計

　　本系統中，要精確地測溫，首先就要準確地測出鉑電阻溫度傳感器的電阻值，而測量電阻最有效的方法就是采用恒流源電路，使恒定的電流流過(guò)所要測量的熱電阻，將電阻信號轉換為電壓信號。由電壓值就可求出電阻值，從而測得溫度值。利用運算放大器虛短與斷[2]的特征和精密基準電壓源LM399穩壓的特征構成了一個(gè)電流調節范圍寬，溫票小，恒流穩定性高的恒流源。精密基準電壓源LM399是溫度系數非常低的特性，內部有恒溫電路,可保證器件的長(cháng)期穩定性，它的輸出電壓可得到精確而穩定的6.95V電壓基準[3]。

　　如圖4所示為本系統的恒流源測溫電路，由于運算放大器虛短的特性，造成放大器的反相輸入端虛地的結果，電壓為0V；而大小為1KΩ的電阻R2下端運用了精密的電壓源LM399，外加調整電路，該點(diǎn)電壓可調整范圍0～6.95V，電阻R2上流過(guò)的電壓為I=V/R2；又由于運算放大器斷的特性，其反向輸入端輸入電流Iin=0A, 所以流過(guò)鉑電阻溫度傳感器Ptl00的電流為I=V/R2，從而達到恒流的效果[4]。經(jīng)恒流源所獲得的電壓信號通過(guò)后級放大電路放大后輸入到LPC2124內置的10位A/D 轉換器，轉換后供控制器處理。

在本恒流源電路中器件的溫度特性對整個(gè)電路的恒流效果有很大的影響，特別是運算放大器和電阻R2要選用溫度特性好的器件，以保證恒流效果。該電路按照以上原則選用器件，獲得了很好的恒流效果和溫度特性，使太陽(yáng)能測試系統適應了戶(hù)外的惡劣溫度條件，采集到了預期的實(shí)驗數據。

4、軟件編程

　　由于本系統的軟件設計并不復雜，所以采用傳統的裸機方式（未引入嵌入式操作系統，如μC／OS-II等）進(jìn)行軟件編程，節省了系統的硬件資源，提高了實(shí)時(shí)性[5]。對LPC2124的A/D轉換器獲得的數字量，采用中值濾波法對采集的數據進(jìn)行處理，具體方法是將十次采集的數據進(jìn)行排序，去掉最大值與最小值，然后取平均，這種方法有效地防止了受到突發(fā)脈沖干擾的數據進(jìn)入。具體程序如下所示：