數(shù)字溫度傳感器在測色系統(tǒng)中的應用
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3 V―T曲線控制溫度補償?shù)脑O計方案
光源產(chǎn)生的熱量和探測器的機械結構使得光電探測器內部溫度隨測量時間的增加不斷升高，硅光電池采集的三路模擬信號的電壓值隨之逐漸下降。針對這種現(xiàn)象通常采用分時間段對這三路信號的電壓值進行補償。實驗表明，時間與電壓值的關系并不能作為準確的控制3路模擬信號電壓值補償?shù)囊罁?jù)：一方面，按時間變化采集的3路模擬信號的電壓值并不是完全線性的；另一方面，硅光電池的溫度特性才是產(chǎn)生溫度漂移最主要的原因。
這里采用溫度傳感器DSl8820獲取實時溫度，結合電壓值分析得出溫度補償系數(shù)進行電壓補償，實現(xiàn)電壓一溫度曲線(V―T曲線)控制補償。根據(jù)溫度傳感器的測溫原理，設計了一種實現(xiàn)V―T曲線補償?shù)姆椒ǎ?a class="contentlabel" href="http://www.bjwjmy.cn/news/listbylabel/label/系統(tǒng)">系統(tǒng)總體框圖如圖3所示。按照式(1)，結合實際測量數(shù)據(jù)分析得到適當?shù)臏囟妊a償系數(shù)K，實現(xiàn)溫度上升時，對實測電壓進行適當?shù)难a償，使補償后的實測電壓值具有良好的穩(wěn)定性。 本文引用地址：http://www.bjwjmy.cn/article/163827.htm
式中，V0為電壓初始值；V為電壓實測值；T為實測溫度；T0為溫度初始值；K為溫度補償系數(shù)。
3．1 溫度補償系數(shù)的選擇
V一T曲線控制溫度補償?shù)暮诵脑谟跍囟妊a償系數(shù)K的選擇，根據(jù)式(1)得到：
在測色系統(tǒng)中，把調零后第一次測量標準白板時獲得的電壓值和溫度值作為式(2)中的電壓和溫度的初始值。連續(xù)測量標準白板，能夠獲取不同溫度時3路模擬信號的電壓值，隨著溫度的升高，硅光電池產(chǎn)生的電壓漂移會反應在這些電壓值中。結合實測數(shù)據(jù)計算電壓值隨溫度線性變化的曲線斜率，所得的曲線斜率即為溫度補償系數(shù)K。將溫度補償系數(shù)K引入到電壓補償中，對于每次測量所得的電壓值，都可以結合實測的溫度對電壓測量值進行補償，得到實際的電壓值。如式(3)所示：
式中，Vt為實際的電壓值；V為電壓測量值；T為溫度實測值；T0為溫度初始值；K為溫度補償系數(shù)。
3．2 硬件實現(xiàn)
WSC―Y型測色色差計選用STC89C58RD+新一代超強抗干擾／高速／低功耗單片機作為主處理器完成主要的測控任務。單片機單總線上掛接的DSl8820采用外接VDD供電方式(而未用寄生供電)，系統(tǒng)中CPU采用22 MHz晶振，DQ端為P1.1。系統(tǒng)主要部分硬件電路如圖4所示。
3．3 軟件實現(xiàn)
DSl8820簡單的硬件接口是以相對復雜的接口編程為代價的。由于DSl8820通過單總線與單片機進行通信，所以DSl8820與單片機的接口協(xié)議是通過嚴格的時序來實現(xiàn)的。單片機控制DSl8820完成溫度轉換必須經(jīng)過3個步驟：初始化、ROM操作指令、存儲器操作指令。必須先啟動DSl8820開始轉換，再讀出溫度轉換值。另外，DSl8820在實際應用中應注意從測溫結束到將溫度值轉換成數(shù)字量需要一定的轉換時間，所以在讀取溫度結束后需要延時1 s后，再對數(shù)據(jù)進行處理，這是必須要保證的，否則將導致轉換錯誤，輸出錯誤的溫度值?；贒Sl8820的通信協(xié)議編寫溫度傳感器控制程序，對DSl8820的操作的程序流程圖如圖5所示。
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