基于ARM的太陽(yáng)能電池組件多參量測(cè)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(dǎo)線來(lái)引出電阻信號(hào)的方式叫二線制。這種引線方法很簡(jiǎn)單，但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻R，因此這種引線方式只適用于測(cè)量精度較低的場(chǎng)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(guò)程控制中的最常用的引線電阻。四線制：在熱電阻的根部?jī)啥烁鬟B接兩根導(dǎo)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(hào)U，再通過(guò)另兩根引線把U引至二次儀表?？梢?jiàn)這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(cè)。

本系統(tǒng)采用四線制的接線方式，適應(yīng)在惡劣環(huán)境條件下工作，消除了接線長(zhǎng)度不同所導(dǎo)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(cè)量的動(dòng)態(tài)誤差，提高并保證了溫度測(cè)量的準(zhǔn)確度，為對(duì)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(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

3.3 恒流源電路的設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)中，要精確地測(cè)溫，首先就要準(zhǔn)確地測(cè)出鉑電阻溫度傳感器的電阻值，而測(cè)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(cè)量的熱電阻，將電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。由電壓值就可求出電阻值，從而測(cè)得溫度值。利用運(yùn)算放大器虛短與斷[2]的特征和精密基準(zhǔn)電壓源LM399穩(wěn)壓的特征構(gòu)成了一個(gè)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(zhǔn)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(zhǎng)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(zhǔn)[3]。

　　如圖4所示為本系統(tǒng)的恒流源測(cè)溫電路，由于運(yùn)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(yùn)用了精密的電壓源LM399，外加調(diào)整電路，該點(diǎn)電壓可調(diào)整范圍0～6.95V，電阻R2上流過(guò)的電壓為I=V/R2；又由于運(yùn)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(dá)到恒流的效果[4]。經(jīng)恒流源所獲得的電壓信號(hào)通過(guò)后級(jí)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(duì)整個(gè)電路的恒流效果有很大的影響，特別是運(yùn)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(cè)試系統(tǒng)適應(yīng)了戶外的惡劣溫度條件，采集到了預(yù)期的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

4、軟件編程

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