ptc发热体功率测试台的研制

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1、华中科技大学硕士学位论文PTC发热体功率测试台的研制姓名：叶群余申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：黎步银20090525华中科技大学硕士学位论文Measurement）方法[7][8]。本系统采样的对象PTC发热体，可以视为一纯电阻器件，工作电压220VAC市电，工作电流在几安至十几安之间，电压、电流波形频率幅值稳定，这使得可以采用对PTC发热体电压电流采样，并利用单片机程序的计算功能完成电参量测量，从而实现电功率的测量。对于电流的测量[9]，由于测量的是大电流，并有高压危险，

2、所以引进电流互感器[10]进行电流的测量。通过电流互感器的电流转换，被测电流（一次侧电流）将以一定比例转化为二次侧电流，再经采样电阻，二次电流将转化为单片机可直接测量的电压信号，经过单片机ADC电路采样、计算，便可以获得电路一次侧电流值。对于电压的测量，采用了直接电阻采样，电压跟随输出，经过单片机ADC电路采样、计算，获得实际电压值的方法。由于单片机的局限性，只能分时对电压电流进行采样，所以不能达到理论上的同时采样。但是由于单片机的单个采样周期约0.02s（50Hz正弦波一周期，单片机单次采样周期

3、需25个ADC时钟周期，以及相关计算），电流电压采样时间间隔控制在0.05s以内，所以可以基本认为电压电流是同步的。单片机在采取峰值计算有效值[11]的方法，得到电压电流的有效值U、I，于是PTC发热体的功率P，就由公式P=UI得出。1.2.2温度测试的方法PTC发热体功率测试中，环境温度是一重要参数。所以测试台中需要配以环境温度测试模块。实际应用中测量温度的方法很多，能使用于单片机系统的温度传感器也有很多型号，本系统选取了数字温度传感器DS18B20，该传感器可直接将被测温度转化成串行数字信号，

4、以供单片机处理，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强等优点。DS18B20可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位温度读数方式；测量的温度范围为-55℃~＋125℃；电源电压范围为3.0~5.5V。DS18B20由于是单线接口，仅1根线便可与单片机实现通信，外围电路简单。所以实际中主要是软件方面的设计。1.2.3风速测试的方法一种简单可行的方法就是使用风速传感器，风速传感器的种类很多，但应用场合5华中科技大学硕士学位论文大多是在气象、海洋、环境等领域，体积较大，不适合仪器仪表的检测。热线式

5、风速传感器[12]，采用高精度无指向探头计测风速。例如，TSI8455风速传感器，该传感器使用热风力测定技术来测量风速。使用灵活，风速范围、输出量程均可调。持久耐用，精度高响应时间快。输入电压11～30VDC，通过简单设置便可获得符合要求的量程：0~10m/s，输出信号为0~5V，误差为读数的±2%±选定满量程的±0.5%。实际应用时只需将探头稳定置于风场中，传感器输出端与单片机ADC通道相连接即可。但是，考虑风速传感器的市场并不普及，成本较高，所以本系统设计了另一种风速测试的方法。调速方式一般有

6、变极调速、调压调速、变频调速、滑差调速等。无级调速[13]指连续的，无挡位的调速。实现无极调速的一般方法是调压调速，而且市场比较成熟。风扇转速是指风扇每分钟转动得次数，单位RPM，与工作电压、扇叶情况等有关，一般情况下工作电压越高，转速越快；风速的高低主要取决于扇叶的形状、面积、高度以及转速。调节风扇的电压，控制风扇转速，风速发生变化，从而实现通过电压调节而控制风速的目的。但是，若电源电压变化比较大，这种方法会造成比较大的误差。而实际上，为减少电压波动对功率的影响，选用的电源是精密净化稳压电源，电

7、压波动不超过±2V，所以采用测压法测风速的误差是误差允许范围之内的。这种方法成本较低，需要一电压采样电路和A/D转换电路（单片机一ADC通道），只需一个风速测量仪表，进行电压值-风速值匹配后，测取电压值经过查表、计算就能得到实际风速值。相对风速传感器电路，这种方法，硬件电路和软件设计比较复杂。1.2.2时间控制的方法如果采用系统内部资源定时，需要运用内部的定时/计数器、中断源，这使得系统资源非常紧张，误差增加，甚至造成对其他芯片（如DS18B20、LCD）读写的错误，所以选用了一款实时芯片DS13

8、02，利用对该芯片的读写，可以很方便地得到所需的时间信息。本系统的目的就是按有关标准组装符合规范的PTC发热体功率测试台。利用单片机作为主要的控制核心，辅以一定的电源、液晶（LCD）显示器、存储器、温度传感6华中科技大学硕士学位论文器、风速监测电路等构建通用的测试平台[14]，在此平台的基础上，配合模块外的外围电路完成PTC发热体功率测试系统的开发。1.2.2课题意义现代仪器仪表[15]是高技术的集成产物，它从一个重要方面体现了国家高技术和高技术产业发展的水平，是国家科技水平和综合