基于ARM的太陽能電池組件多參量測量系統(tǒng)

PT100接線方式分為兩線、三線或四線制，如圖3所示。二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導線來引出電阻信號的方式叫二線制。這種引線方法很簡單，但由于連接導線必然存在引線電阻R，因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合。三線制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制。這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中的最常用的引線電阻。四線制：在熱電阻的根部兩端各連接兩根導線的方式稱為四線制。其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把R轉(zhuǎn)換成電壓信號U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表?？梢娺@種引線方式可完全消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。

本系統(tǒng)采用四線制的接線方式，適應在惡劣環(huán)境條件下工作，消除了接線長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電阻所產(chǎn)生的誤差，從而消除了溫度測量的動態(tài)誤差，提高并保證了溫度測量的準確度，為對太陽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而準確的數(shù)據(jù)。

3.3 恒流源電路的設(shè)計

　　本系統(tǒng)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，使恒定的電流流過所要測量的熱電阻，將電阻信號轉(zhuǎn)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(wěn)壓的特征構(gòu)成了一個電流調(diào)節(jié)范圍寬，溫票小，恒流穩(wěn)定性高的恒流源。精密基準電壓源LM399是溫度系數(shù)非常低的特性，內(nèi)部有恒溫電路,可保證器件的長期穩(wěn)定性，它的輸出電壓可得到精確而穩(wěn)定的6.95V電壓基準[3]。

　　如圖4所示為本系統(tǒng)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(jié)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(diào)整電路，該點電壓可調(diào)整范圍0～6.95V，電阻R2上流過的電壓為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后級放大電路放大后輸入到LPC2124內(nèi)置的10位A/D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)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，使太陽能測試系統(tǒng)適應了戶外的惡劣溫度條件，采集到了預期的實驗數(shù)據(jù)。

4、軟件編程

　　由于本系統(tǒng)的軟件設(shè)計并不復雜，所以采用傳統(tǒng)的裸機方式（未引入嵌入式操作系統(tǒng)，如μC／OS-II等）進行軟件編程，節(jié)省了系統(tǒng)的硬件資源，提高了實時性[5]。對LPC2124的A/D轉(zhuǎn)換器獲得的數(shù)字量，采用中值濾波法對采集的數(shù)據(jù)進行處理，具體方法是將十次采集的數(shù)據(jù)進行排序，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(shù)據(jù)進入。具體程序如下所示：