设计开发
太阳能集热装置的温度检测系统设计
翟明1朱林1王振2
(1.兰州资源环境职业技术学院机电工程系甘肃兰州730021; 2.西安启源机电装备股份有限公司陕西西安710018)
摘要：本温度控制系统由单片机AT89S51、PT100温度传感器、信号调理放大电路、A/D转换电路和量示按键电路等共同组成。为使温度和时间得到实时显示，编写了相应的程序，最终通过仿真验证了温度检测系统的可行性。本系统在硬件和软件中进行优化,提高了测量精度，使得在测量范围内精度能够达到±0.1%
关键调：集热装置PT100单片机温度测量
文献标识码：A
中图分类号TP273
文章编号：1007-9416(2013)07-0112-03
AbstractThe temperature control system is composed of MCU AT89S51, PT100 temperature sensor, signal conditioning circuit, A/D conversion circuit and display circuit is composed of keys. Get realtime display for the realization of temperature and time, the preparation of the corresponding procedures, finally through the simulation results prove the feasibility of temperature detection system. The optimization of the system in hardware and software, to improve the accuracy of measurement, the aceuracy can reach ± o.1 °C in measuring range.
Key Words:Heat storage device PT100 SCM Temperature measurement
近些年国家提倡绿色能源使用，太阳能集热技术也不断创新和发展。本课题对太阳能集热装置的结构进行了改进，增加了集热管的效能。为了检验这种新型太能集热装置的集热效能是否得到了提高，设计了温度检测系统对集热装置进行温度的实时采集，
这个湿度检测系统将单片机和温度传感器有机结合，实现了对集热装置温度的实时检测并显示温度和实时的时间，该系统具有操
作方便、工作可靠、精度高、移植性强等优点。 1系统硬件电路
该系统种设计了PT100温度传感器、信号调理放大电路、模/数转换模块，时钟电路、按键和显示模块这几个部分。系统测量过程中先把PT100热电阻的阻值转换为电压值，将电压信号经放大器放大后送给A/D转换器，把转换的数字信号传给单片机，由单片机进行计算得到测量的温度值，最后在数码管上显示出来。系统同时外接时钟芯片DS1302，对AT89S51进行时钟控制和时间显示，最终实现温度的实时监控。本系统的组成结构如(图1)所示。
1.1PT100温度传感器
铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，应用湿度范围广，是中低温区(-200~650C)最常用的一种温度检测器。PT100温度传感器的
信号款大调理电路
Poat 感器
群钟电路
单片机 AT89551
图1系统结构框图
键盘 +LED数码管
阻值跟温度的变化成正比，属于正电阻系数。PT100的电阻值与温度值之间具有良好的线性关系，其在较小范围内测量时，电阻和温度之间具有如下关系式：R=R,(1+αT)，式中α=0.00392，R。为 1002(温度为零度时的阻值)，T表示华氏温度。
PT100具有测量数值误差小，反应迅速、抗振良好、稳定性能好等诸多优点，因此应用广泛。基于以上这些优点，该系统中使用 PT100测量新太阳能装置的温度。
1.2信号调理放大电路
PT100测量温度时可以使用电桥电路或恒流源电路，电桥电路的输出与电阻阻值不成正比，数据处理不易完成，但是恒流源电路能够将电阻值与输出的电压构成优良的线性关系，然后用单片机对信号进行线性处理，因此本系统使用恒流源电路输出温度信号，本系统中的恒流源电路使用性价比较高的运放作为核心，恒流源电路的设计如(图2)所示.在电路的设计中采用了高精度的1.5K电阻和 LM336-2.5V作为参考电压基准，保证了该温度检测系统的精度，使得测量结果真实可用。
放大电路中的首级放大使用了AD620，该芯片是一种价格低，功耗低的仪用放大器，其具有输入偏置电流低，建立时间短和高精
+12V
U
nP-0: 12V
LM3362.5V
R16
10k VR3
R1 PTio 5) 500 R17
图2由运放构成的恒流源电路
2 3 ycc
基金项目：甘肃省教育厅科研项目(直通式全玻瑞真空管太阳能热水器应用与研究，2012年)
作者简介：翟明(1981-)，男，讲师,项士,控制理论与控制工程专业。兰州资源环境职业技术学院机电工程系教师,从事自动化方面课程的
教学和实践工作。