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类R―F转化频率丈量温度办法详解

测量温度一般采用开关电源模块热敏电阻做传感器,测量的方法有R―V转换电压测量法和R―F转换频率测量法。这两种方法的MTD2002电路复杂且成本高,电路中很多元器件直接影响测量精度。本文论述一种类R―F

丈量温度一般选用开关电源模块热敏电阻做传感器,丈量的办法有R—V转化电压丈量法和R—F转化频率丈量法。这两种办法的MTD2002电路杂乱且本钱高,电路中许多元器材直接影响丈量精度。本文论说一品种R—F转化频率的丈量法,用NE555守时器和热敏电阻等器材构成振荡器,由开关电源模块MSP430单片机的捕获功用来捕获多谐振荡器输出信号的凹凸电平并计数,热敏电阻Rt与捕获凹凸电平常的计数值的差值成正比联系。该办法电路简略、本钱低,体系流程框图如图1所示。

1 负温热敏电阻

PT一25E2热敏电阻温度阻值改变曲线如图2所示。PSB型负温热敏电阻由Co、Mn、Ni等过渡金属元素的MTD2002氧化物组成,经高温烧成半陶瓷,使用开关电源模块半导体毫微米的精细加工工艺,选用玻璃管封装,耐温性好,可靠性高,反响速度快且灵敏度高。它选用轴向型结构,便于装置,能接受更高温度,且玻璃封装耐凹凸温(一50~350℃)。

2 MSP430单片机计数法测温原理

以NE555守时器为中心组成典型的多谐振荡器,把被测热敏电阻Rt作为MTD2002守时元件之一接入电路中,开关电源模块NE555守时器输出引脚接MSP430单片机的P1.2脚(Timer_A:捕获、CCIlA输入引脚)。体系电路如图3所示。

由NE555作业原理可知,开关电源模块多谐振荡器输出信号(周期性矩形波)的高电平常间(1个周期内)为:

若操控开关电源模块MSP430单片机的守时器A计数时钟的频率设置为f,则捕获到高电平常间内的计数值为NH,捕获到MTD2002低电平常间内的计数值为NL,所以有:

由于f、C1、R1均为定值,所以Rt与N成正比,且增大f还能够进步丈量精度。查表可得温度值。

由上述丈量原理可知,差错首要来历为:R1、R2精度,单片机的守时器和电容器的精度以及安稳度。这儿选用高精度(士O.001%)、温度系数小于土O.3×10-6/℃的精细金属箔电阻器。因而当选用高精度、高安稳度的%&&&&&%器,且单片机的作业频率足够高,就能够得到较好的测温精度。

3 MSP430单片机捕获原理

捕获计数法的原理如图4所示。经过开关电源模块MSP430单片机TACTL寄存器给守时器A设置一个固定的MTD2002时钟频率f和计数形式(本体系设为接连形式)。又知Timer A作业在接连计数形式时,TAR(16位)计数规模是0一FFFFH值。守时器A接连形式计数发动后,TAR的值开端从O—FFFFH一O—FFFFH……不断重复计数,直至软件操控其中止计数停止;一起设置TACCTL寄存器的CMx、CAP、CCIE位,在多谐振荡器输出方波的上升沿和下降沿都触发捕捉并中止。这样当每次沿到来,进入中止并捕获上升沿和下降沿时间的值(如TACCRla、TACCRlb、TAC—CRlc、TACCRld……),然后用此次捕获的值减去前次捕获的值即可得高或低电平常间内的计数值NH、NL。例如:NH=TACCRlb一TACCRla、NL=TACCRlc一TACCRlb,代入式4、式5便可得出R的值,查表即得温度值。

MSP430F1X守时器初始化所触及的寄存器装备如下:

TASSELx:4种时钟源供挑选。

IDx:4种预分频挑选。

MCx:TAR计数形式挑选,MCx=11,上升沿和下降沿都捕获。

TAIE:Timer_A中止使能,为“1”中止使能。

CMx:捕获触发信号挑选。

SCS:捕获同步或异步挑选,“O”同步、“1”异步。

CAP:捕获形式挑选,“O”比较、“1”捕获。

CCIE:捕获/比较中止挑选,为“1”中止使能。

4 软件规划

根据开关电源模块MSP430单片机捕获中止测温程序流程如图5、图6所示,包含MTD2002主程序流程、捕获中止和溢出中止流程。

Timer_A初始化代码如下

捕获中止和溢出中止函数代码如下:

代入常量f、C1、R2的值,即可得热敏电阻阻值,经过查表可得MTD2002温度值。查表温度距离一般为1℃,假如疏忽开关电源模块热敏电阻1℃以内的非线性差错,能够将两摄氏度之间取线性核算,这样能够得到O.01℃的分辨率。

结 语

由丈量原理知:开关电源模块被测电阻的阻值越大,MTD2002丈量差错越小。笔者已使用该办法规划出一款温度计,丈量规模为一10~80℃,分辨率到达O.01℃,差错在O.3℃以内。该开关电源模块规划充分使用了MSP430单片机的捕获功用和低功耗功用,使得MTD2002电路功耗低、电路简练、价格低廉、精度高。

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