[实用新型]一种应用于太阳能光热实验系统的温度测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种温度测试装置，尤其涉及一种应用于太阳能光热实验系统的温度测试装置。

背景技术

为帮助学生学习和理解太阳能光热系统的原理和提高工程应用的动手实践能力，需要研制一套太阳能光热实验教学系统，该系统要求在较低的成本下实现实训项目要求温度参数精度高、温度测量范围广的要求。国内外对高精度温度测量系统的研究较多，方法各异，陶庆栋等的《基于单片机温度测量的标定方法》一文中采用热电偶作为测温元件得到电动势，放大后通过A/D转换进行两次函数拟合获得温度，该方案稳定性高，但精度只达±0.2℃；文波等在《基于增量式PID算法的水温自动控制器设计》中以DS18B20为测温元件，运用增量式PID算法实现在10℃～80℃范围内测量误差在0.5℃以内；方益喜等的《基于PT1000的高精度温度测量系统》是以铂电阻为测温元件，采用三线制恒流源驱动法和上位机中引入MLS数值算法大大降低了测量误差，在10℃～70℃内实验测量误差不大于0.01℃。以上几种温度测量方案在测量范围或者测量精度上不符合太阳能光热系统的需求，不能应用于太阳能光热实验系统中。

发明内容

本实用新型的目的在于克服针对目前在低价位测量传感器的温度测量的范围较窄、测温精度低等问题，提供一种应用于太阳能光热实验系统的温度测试装置。

本实用新型采用的技术方案是：

一种应用于太阳能光热实验系统的温度测试装置，其包括温度信号处理模块、MCU处理器、上位机，温度信号处理模块包括铂电阻温度传感器恒流源驱动电路、信号调理电路和A/D转换电路，温度信号连接铂电阻温度传感器恒流源驱动电路，铂电阻温度传感器恒流源驱动电路依次通过信号调理电路和A/D转换电路与MCU处理器连接，所述MCU处理器连接有液晶显示屏、数据存储模块、声光报警模块和电源模块，液晶显示屏用于直观显示温度数值，数据存储模块用于温度数据的备份，声光报警模块用于温度超过报警阈值时的报警提示，电源模块为MCU处理器供电，MCU处理器的输出端通过串口连接上位机，上位机实时显示温度曲线并提供数据导出接口。

所述的铂电阻温度传感器为PT1000温度传感器

所述的铂电阻温度传感器恒流源驱动电路包括：ADR421基准电压源U22，OPA277运放U10、U11，电阻R200、R201、R202、R203、R204、R205，可调电阻RP1、RP2和电容C200、C201、C202；电容C202接基准电压输出，基准电压源U22输出经电阻R201接OPA277运放U11同向输入端，电阻R201与R200串联接OPA277运放U10的输出端和反向输入端；OPA277运放U11的反向输入端经电阻R202接地，经电阻R203接OPA277运放U11的输出端；运放U10的同向输入端U3经电位器调节电阻构成的参考电阻接OPA277运放U11的输出端。

所述的信号调理电路包括：OPA277运放U16、U17，铂电阻PT1000，电阻R230、R231、R232、R233和可调电阻RP7、RP8；参考电流输入铂电阻PT1000的电流输入端的一端子，铂电阻PT1000的电流输入端的另一端子连接OPA277运放U16的同向输入端，运放U16的反向输入端连接运放U16的输出端，铂电阻PT1000电流输出端分别连接可调电阻RP7的一端和OPA277运放U17同向输入端，可调电阻RP7的另一端分别连接可调电阻RP8和电阻R230的一端共同构成的零度电阻，可调电阻RP8和电阻R230的另一端接地，运放U17的反向输入端分别连接电阻R232和电阻R233的一端接地，电阻R232的另一端接地，电阻R233的另一端连接运放U17的输出端，OPA277运放U16、U17输出电压分别接入所述的A/D转换电路的一个输入端。

所述的A/D转换电路采用16位高精度TM7705A/D转换器。

所述的液晶显示屏采用型号SSD1963QL9。

所述的声光报警模块采用蜂鸣器和LED灯，温度超过报警阈值时LED快闪同时蜂鸣器发声，否则LED慢闪且蜂鸣器不发声。

所述的数据存储模块采用Micro SD。

所述的MCU处理器采用STM32F103RBT6。