太阳能热水器温度采集系统与实验研究

2011-07-18 17:51:31来源: 互联网
    太阳能热水器以其安全、经济、适用、无污染等特点逐渐被城乡居民所接受,而其温度采集系统又是设计的关键。常用的温度传感器包括:热电偶、热敏电阻、集成式温度传感器,热电阻等。由于铂电阻在氧化介质和高温下的物理化学性能极其稳定,而且太阳能热水器置于室外,工作环境恶劣,所以本设计采用铂电阻作为太阳能热水器的温度传感器。

1 系统工作原理
    由于太阳能热水器的工作环境限制,将下位机(PIC16F877)置于集热现场,主要实现温度采集功能,温差循环控制功能,即控制循环泵、上水阀、辅助电加热器、伴热带的启停,并与上位机(PIC16F877)进行485通信,将采集的温度水位信息送到上位机去显示。
    系统的整体框图如图1所示。

a.JPG



2 硬件电路设计
    温度采集处理电路的主要功能是将铂电阻传感器采集的温度信号,经桥式信号检测电路转换为电压信号,再经弱信号仪表放大器MCP602进行两级放大,及非线性A/D转换,转换成能够识别的数字量,暂存在单片机的存储器中。
2.1 温度采集电路设计
    温度采集电路是将单片机的RA2、RA3、RA4连接多路选择芯片CD4051的地址位A、B、C端口,由单片机设定采集哪一路温度信息,将RA0设定为模拟通道。
2.2 放大倍数的计算
    本设计放大电路选用MCP602作为放大器,由其构成的放大电路图如图2所示。其中:VREF=0 V,R1=300 kΩ,R2=10 kΩ,这是一个简单的2级放大电路,通过调节可变电阻RG可以改变其放大倍数,便于以后的调试。两级放大后的输出电压VOUT:
    b.JPG

c.JPG


    通过电桥电路采集来的信号比较微弱,需要进行适当的放大,才能转换成单片机所能识别的0 V到5 V的信号。为此,要合理地设定可变电阻RG的值来选择合适的放大倍数。选择过程如下:
    当RG=20 kΩ,放大倍数约为61倍。在温度T=99℃时,PT1000的阻值为R=1381.26Ω,则得到VOUT=2.806 V。尽管VOUT在界限0~5 V之内,但灵敏度较小,故将RG调整到10 kΩ。

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关键字:太阳能热水器  PT1000  温度采集  最小二乘法

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2011/0718/article_2998.html
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