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基于太阳能热水器温度采集和温差循环控制系统的设计

  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。

  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。

  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,暂存在单片机存储器中。

  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。

  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:

  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=10 kΩ,放大倍数为91倍。在温度T=99℃时,PT1000的阻值为R=1381.26Ω时:VOUT=4.186 V。此时,在0~99℃温度范围内电桥的输出是0~4.186 V,VOUT在0~5 V范围内,符合设计要求。因此设计中选择尺RG=10 kΩ,放大倍数为91倍。

  当用铂电阻传感器进行温度测量时,存在一定的误差。它的误差主要有4个来源:铂电阻自身的非线性;铂电阻电桥输出的非线性;铂电阻的引线电阻;测温电路本身带来的影响。

  此时,铂电阻阻值与温度是线.8Ω,相对误差为4.2%,回代到式(2)中,温度误差超过1.4℃。显然铂电阻的非线性给测量带来了误差。

  因为测温电路是不平衡电桥。铂电阻作为电桥的一个桥臂电阻,其连接导线(从铂电阻到控制单元)也作为桥臂电阻的一部分,这一部分电阻是未知的且随环境温度变化,造成测量误差。但由于铂电阻PT1000的阻值较大,所以这个因素可以忽略。

  式中,K为MCP602的放大倍数。本文选择91。UREF为单片机内部A/D转换的参考电压,等于5 V。

  将计算得到的A/D转换值是按照温度大小做成表格存放在单片机的存储器中。当测量温度时,先读取A/D转换值,然后采用对分查找的算法用单片机的A/D转换结果AD(t)与EEP

  中存放的表格值AD(i)作比较,每次取表格的中间值AD(m),如果AD(t)》AD(m),则下次比较时取表格的后半部的中间值做比较,如果AD(t)《AD(m),则下次比较时取表格的前半部的中间值做比较,直到AD(n)≤AD(t)≤AD(n+1)时停止,得到了温度的整数部分M(t)=n。接着采用线性插值法计算温度的小数部分,由AD(t)-N(t)除以AD(n+1)-AD(n)的值得到小数部分。由于本设计对温度要求不高,因此不用计算小数部分,可以将此方法用于其他应用领域中。

  递推法求解,先设m=1,将测量值带入矩阵公式中计算A。逐点计算误差△i=Ti-T(Vi),看是否超差,如果超差则升阶,令m=2,重新计算A,直到不超差为止,此时多项式模型即为传感器数学模型。

  此方法的优点是能够实现所建立的数学模型整体优化,适合非线性较大的传感器模型的建立。但应用于本文时需要拟合出高阶的数学模型,其运算量较大。另外,在以主频为4MHz的单片机上做运算,其速度较慢(多次加、乘运算),所以本文采用方案1。

  的配置、转换数据读出、查找得温度等部分。首先进行A/D初始化设置,将点电源电压VCC作为比较电压,同时设定RA0作为模拟输入通道,开启入水口温度采样通道之后,启动A/D转换。当A/D转换允许位GO/DONE=1时,将得到的采样值送入到折半查找程序中,得出其温度的整数部分M(t),从而求出温度t的数值。计算完毕后返回。

  4 实验结果与讨论使用标准电阻箱模拟铂电阻温度传感器,每一个电阻值对应着一个温度,构成测温电桥的桥臂,得到差动电压,通过

  测量。经过MCP602放大后,送入单片机进行A/D转换。由于单片机内部的A/D转换是十位的,因此分别存储在寄存器AD

  由表可知,在10~80℃温度范围内,温度测量的误差最大是±1℃。能够满足太阳能热水器的采暖和洗浴的要求。5 结论

  本设计采用铂电阻作为太阳能热水器的温度传感器。实际研究结果表明,该传感器和以往的类似传感器相比温度控制精度高、使用方便和性能稳定等优点,提高了我国太阳能应用领域控制水平。

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  LM81是一款高度集成的数据采集系统,用于硬件监控服务器,个人计算机或几乎任何基于微处理器的系统。在PC中,LM81可用于监控电源电压,温度和风扇速度。可以随时读取这些输入的实际值。 LM81中的可编程WATCHDOG限制激活具有两个输出( INT 和 T_CRIT _)的完全可编程和可屏蔽中断系统。 LM81具有片上数字输出温度传感器,具有9位或12位分辨率,6位模拟输入ADC,8位分辨率和8位DAC。可以使用LM81的FAN1和FAN2输入测量两个风扇转速计输出。 DAC的输出电压范围为0至1.25V,可用于风扇速度控制。为机箱入侵检测电路和VID监视器输入提供附加输入。 LM81具有与SMBus兼容的串行总线接口。串行总线时序图 特性 温度感应 6个正电压输入,带有用于监控的刻度电阻 + 5V,+ 12V,+ 3.3 V,+ 2.5V,Vccp电源直接 用于控制风扇速度的8位DAC输出 2风扇速度监控输入 机箱入侵检测器输入

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  特性 具有成本优势的热敏电阻替代产品 宽温度测量范围: -40 °C至+ 150°C(TMP235) -10°C至+ 125°C(TMP236) ...

  AMC80是一款系统硬件监控和控制电路,其中包括一个七通道10位模数转换器(ADC),两个可编程风扇转速监控器和一个双线还具有可编程上限值及下限值报警功能。当超出编程设定的限值后,该报警即启动。 AMC80可与线性温度传感器和数字温度传感器相连。凭借2.5mV最低有效位(LSB)和2.56V输入范围,该器件可接收线)的输入。 BTI 引脚用作数字传感器(例如TMP75)的输入.AMC80可由电压介于3V至5.5V范围内的电源供电运行,其电源电流较低并可通过双线制接口配置,因此适用于各类集成电机驱动器解决方案.. /p

  AMC80采用24引脚TSSOP封装,可在-40°C至+ 125°C的温度范围内完全额定运行。 特性 具有七个模拟输入的10位模数转换器(ADC) 风扇转速监控输入 输入范围/分辨率: 默认值:2.56V /2.5mV 可编程:V DD /6mV

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  TMP61 具有正温度系数 (PTC) 的硅基线xx系列硅线性热敏电阻具有线性正温度系数(PTC),可在较宽的工作范围内产生均匀,一致的温度系数电阻(TCR)温度范围。这些器件专为温度测量,保护,补偿和控制系统而设计。与传统的NTC热敏电阻相比,TMP61xx系列器件在整个温度范围内提供增强的线性度和一致的灵敏度。由于它们对环境变化的免疫力以及它们在高温下的内置故障安全行为,它们还具有强大的性能。这些器件目前采用2引脚,表面贴装,0402封装兼容的X1SON封装和2引脚,通孔,迷你尺寸的晶体管外形TO-92S封装。 特性 具有正温度系数(PTC)的硅基热敏电阻 线性电阻随温度变化 简化电阻 - 温度转换 与宽温度范围内的非线性负温度系数(NTC)热敏电阻电路相比,降低精度传播 25°C时10kΩ标称电阻(R25) 最大±1%(0°C至70°C)

  温度范围内的一致灵敏度 6400 ppm /°C TCR(25°C) 0.2%典型TCR耐受温度(-40°C至125°C)

  宽工作温度: -65至+ 150°C 快速热响应时间: 0.6s(DEC软件包) 长寿命和强大的性能 与传统NTC相比,具有超低功耗的超低功耗自我加热 短路故障时内置故障安全 <高温和高湿度应力测试后...

  LM87是一个高度集成的数据采集系统,用于服务器,个人计算机或几乎任何基于微处理器的系统的硬件监控。在PC中,LM87可用于监控电源电压,主板和处理器温度以及风扇速度。可以随时读取这些输入的实际值。 LM87中的可编程WATCHDOG限制激活具有两个输出(INT#和THERM#)的完全可编程和可屏蔽中断系统。 LM87具有片上数字输出温度传感器,具有8位分辨率,能够监控2个外部二极管温度至8位分辨率,8通道模拟输入ADC,8位分辨率和8位DAC。 ADC上的通道测量施加到LM87的电源电压,标称值为3.3 V.两个ADC输入可以重定向到一个计数器,可以测量最多2个风扇的速度。慢速ΣΔADC架构允许在极其嘈杂的环境中稳定地测量信号。 DAC的输出电压范围为0至2.5 V,可用于风扇速度控制。为机箱入侵检测电路和VID监视器输入提供附加输入。如果不需要VID监视,VID监视器输入也可用作IRQ输入。 LM87具有串行总线接口,与SMBus和I 2 C兼容。 特性 远程二极管温度检测(2通道) 8个正电压输入,带有用于监控+5 V + +的定标电阻直流12 V,+ 3.3 V,+ 2.5 V,Vccp电源 可选择2个输入用于风扇速度或电压监控 用...

  LM93硬件监视器具有与SMBus 2.0兼容的双线位ΣΔADC测量两个远程二极管连接晶体管的温度,以及自己的芯片和16个电源电压。 为了设置风扇速度,LM93有两个PWM输出,每个都由最多四个温度区控制。风扇控制算法是基于查找表的。 LM93包括一个数字滤波器,可以调用该滤波器以平滑温度读数,从而更好地控制风扇速度。 LM93有四个转速计输入,用于测量风扇速度。包括所有测量值的限制和状态寄存器。 LM93基于以前主板管理ASIC的功能,并使用LM85的一些功能(即智能转速计模式)。它还为动态Vccp监控和 PROCHOT 添加了测量和控制支持。它旨在监控双处理器Xeon级主板,只需最少的外部组件。 特性 8位ΣΔADC 监视16个电源 监视2个远程热敏二极管

  内部环境温度感应 基于风扇升压支持的温度读数的可编程自主风扇控制 基于13步查找表的风扇控制

  温度读数字滤波器 1.0°C数字温度传感器分辨率 0.5°C风扇控制的温度分辨率 2 PWM风扇速度控制输出 4风扇转速计输入 双处理器热量节流( PROCHOT )监控 双动态VID监控(每处理器6个VID) 8通用I /O: 4可以配置为风扇转速计输...

  LM94硬件监视器具有与SMBus 2.0兼容的双线使用ΣΔADC测量四个远程二极管连接晶体管的温度,以及自己的芯片和16个电源电压。 LM94采用新的TruTherm技术,支持亚微米工艺处理器的精密热二极管测量。 Description (continued) To set fan speed, the LM94 has two PWM outputs that are each controlled by up to six temperature zones. The fan-control algorithm can be based on a lookup table, PI (proportional/integral) control loop, or a combination of both. The LM94 includes digital filters that can be invoked to smooth temperature readings for better control of fan speed such that acoustical noise is minimized. The LM94 has four tachometer s to measure fan speed. Limit and status registers for all measured values are included. The LM94 builds upon the functionality of previous motherboard server management ASICs, such as the LM93. It also adds measurement and control support for dynamic Vccp monitoring for VRD10/11 and PROCHOT. I...

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  AMC6821有三种风扇控制模式:自动温度 - 风扇模式,软件 - RPM模式和软件 - DCY模式。每种模式通过改变PWM输出的占空比来控制风扇速度。自动温度 - 风扇模式是一种智能闭环控制,可根据用户定义的参数优化风扇速度。此模式允许AMC6821作为独立设备运行,无需CPU干预;即使CPU或系统锁定,也可以继续控制风扇(基于温度测量)。 Software-RPM模式是第二个闭环控制。在此模式下,AMC6821调节PWM输出,以便在用户指定的目标值下保持一致的风扇速度;也就是说,该设备用作风扇速度调节器。软件RPM模式也可用于允许AMC6821作为独立设备运行。第三种模式Software-DCY是开环的。在软件DCY模式下,PWM占空比直接由写入器件的值设置。 AMC6821具有可编程的 SMBALERT 输出,用于指示错误状态和专用

  TMP122-EP 增强型产品,具有 SPI 接口的 ±1°C 温度传感器,支持报警功能

  TMP122是一款兼容SPI的温度传感器,采用SOT23-6封装。 TMP122温度传感器仅需要一个上拉电阻即可实现完整功能,能够在55°C至125°C的温度范围内测量2°C范围内的温度,工作温度高达150°C。可编程分辨率,可编程设定点和关闭功能为任何应用提供多功能性。低电源电流和2.7 V至5.5 V的电源电压范围使TMP122成为低功耗应用的理想选择。 TMP122是各种通信,计算机,消费电子产品中扩展热测量的理想选择。环境,工业和仪器应用。 特性 数字输出:SPI兼容接口 可编程分辨率:9到12位+符号 精度:±150°C,150°C; 25°C至85°C(最大值)±2.0°C,温度范围为?55°C至125°C(最大值) 低静态电流: 50μA 宽电源范围:2.7 V至5.5 V 微型SOT23-6封装 工作温度至150°C 可编程高/低设定点 应用 电源温度监控 计算机外围热保护 笔记本电脑 手机 电池管理 办公机器 恒温器控制器 环境监控和HVAC 机电设备温度 支持国防,航空和医疗应用 受控基线 一个装配/测试现场 一个制造现场 军用(?? 55°C /125°C)温度范围(1) Exte产品生命周期 扩展产品变更通知 产品可追溯性 (1)可提供更多温度范围 - 联系工...

  TMP422-EP 增强型产品,具有 N 因数和串联电阻校正的 ±1°C 双路远程和本地温度传感器

  TMP422是具有内置本地温度传感器的远程温度传感器监视器。远程温度传感器具有二极管连接的晶体管 - 通常是低成本,NPN-或者PNP - 类晶体管或者作为微控制器,微处理器,或者FPGA组成部分的二极管。 无需校准,对多生产商的远程精度是±1°C。这个2线串行接口接受SMBus写字节,读字节,发送字节和接收字节命令对此器件进行配置。 TMP422包括串联电阻抵消,可编程非理想性因子,大范围远程温度测量(高达150℃),和二极管错误检测。 TMP422采用SOT23-8封装。 特性 SOT23-8封装 ±1°C远程二极管传感器(最大值) ±2.5°C本地温度传感器(最大值) 串联电阻抵消 n-因子校正 两线/SMBus串口 多重接口地址 二极管故障检测 RoHS兼容和无Sb /Br 参数 与其它产品相比 数字温度传感器   Interface Local sensor accuracy (Max) (+/- C) Temp Resolution (Max) (bits) Operating temperature range (C) Supply Voltage (Min) (V) Supply Voltage (Max) (V) Supply Current (Max) (uA) Features Remote channels (#) Rating Package Group Package size: mm2:W x L (PKG)   TMP422-...

  LM96000硬件监视器具有与SMBus 2.0兼容的双线测量: 两个远程二极管连接晶体管及其自身裸片的温度 VCCP,2.5V,3.3 VSBY,5.0V和12V电源(内部定标电阻)。 为了设置风扇速度,LM96000有三个PWM输出,每个输出由三个温度区域之一控制。支持高和低PWM频率范围。 LM96000包括一个数字滤波器,可调用该滤波器以平滑温度读数,从而更好地控制风扇速度。 LM96000有四个转速计输入,用于测量风扇速度。包括所有测量值的限制和状态寄存器。 特性 符合SMBus 2.0标准的2线位ΣΔADC 监控VCCP,2.5V,3.3 VSBY,5.0V和12V主板/处理器电源 监控2个远程热二极管 基于温度读数的可编程自主风扇控制 风扇控制温度读数的噪声过滤 1.0°C数字温度传感器分辨率 3 PWM风扇速度控制输出 提供高低PWM频率范围 4风扇转速计输入 监控5条VID控制线针TSSOP封装 XOR-tree测试模式

  Key Specifications Voltage Measurement Accuracy ±2% FS (max) Resolution 8-bits, 1°C Temperature Sensor Accuracy ±3°C (max) Temperature ...

  LM63是一款带集成风扇控制的远程二极管温度传感器。 LM63精确测量:(1)自身温度和(2)二极管连接的晶体管(如2N3904)或计算机处理器,图形处理器单元(GPU)和其他ASIC上常见的热敏二极管的温度。 LM63远程温度传感器的精度针对串联电阻和英特尔0.13μm奔腾4和移动奔腾4处理器-M热敏二极管的1.0021非理想性进行了工厂调整。 LM63有一个偏移寄存器,用于校正由其他热二极管的不同非理想因素引起的误差。 LM63还具有集成的脉冲宽度调制(PWM)开漏风扇控制输出。风扇速度是远程温度读数,查找表和寄存器设置的组合。 8步查找表使用户能够编程非线性风扇速度与温度传递函数,通常用于静音声学风扇噪声。 特性 准确感应板载大型处理器或ASIC上的二极管连接2N3904晶体管或热二极管 准确感知其自身温度

  针对英特尔奔腾4和移动奔腾4处理器-M热二极管的工厂调整 集成PWM风扇速度控制输出 使用用户可编程降低声学风扇噪音8 -Step查找表 用于 ALERT 输出或转速计输入,功能的多功能,用户可选引脚 用于测量风扇RPM的转速计输入

  用于测量典型应用中脉冲宽度调制功率的风扇转速的Smart-Tach模式 偏移寄存器可针对...

  这个远程温度传感器通常采用低成本分立式NPN或PNP晶体管,或者基板热晶体管/二极管,这些器件都是微处理器,模数转换器(ADC),数模转换器(DAC),微控制器或现场可编程门阵列(FPGA)中不可或缺的部件。本地和远程传感器均用12位数字编码表示温度,分辨率为0.0625°C。此两线制串口接受SMBus通信协议,以及多达9个不同的引脚可编程地址。 该器件将诸如串联电阻抵消,可编程非理想性因子(η因子),可编程偏移,可编程温度限制和可编程数字滤波器等高级特性完美结合,提供了一套准确度和抗扰度更高且稳健耐用的温度监控解决方案。 TMP461-SP是在各种分布式遥测应用中进行多位置高精度温度测量的理想选择这类集成式本地和远程温度传感器可提供一种简单的方法来测量温度梯度,进而简化了航天器维护活动。该器件的额定电源电压范围为1.7V至3.6V,额定工作温度范围为-55 °C至125°C。 特性 符合QMLV标准VXC 热增强型HKU封装 经测试,在50rad /s的高剂量率(HDR)下,可抵抗高达50krad(Si)的电离辐射总剂量(TID) 经测试,在10mrad /s的低剂量率(LDR)下,可抵抗高达100krad(Si)的电离辐射...

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