基于温度传感器Pt1000的高精度量热仪.pdf

2014年
假核与传感
第6期
instrument Technigue and Sensor
No. 6
基于温度传感器Pt1000的高精度量热仪
袁开鸿',魏丽君2,唐冬梅
中南大学信息工程学院,湖南长沙410083;2,湖南鉄道职业技术学院,湖南株洲412001)
摘要:介绍一种基于温度传感器P1000的高精度量热仪的研究与设计。该量热仪改变了传统的通过上、下位机控制
的方法,设计采用高性价比的CPLD器件ATF1508AS作为主控器件,设计主控卡和人机界面卡2部分,通过SPI通讯,在
水温采集电路中采用Pt1000温度传感器,实现高精度的温度采集,而试验过程中,对于初期、主期以及末期的温度采築以
及C值的算法均按照试验的要求设置。此外,试验过程中,确保试验环境温度基本恒定,减小环境温差带来的试验误差,
量热仪经过瑞方法和国标法对热容量和发热量的测试,均符合国家标准。
关键词:ATF1508;量热仪;Pt1000
中图分类号:TP334.3文献标识码:A文章编号:1002-1841(2014)06-042-03
Research and Design of High Precision Calorimeter Based on Pt1000
YUAN Kai-hong", WEI Li-jun, TANG Dong-meil
(1. School of Information Engineering, Central South niversity, Changsha 410083, China
(2. Hunan Railway Professional Technology College, Zhuzhou 412001, China)
Abstract: This paper introduces the research and design of a high precision calorimeter temperature sensor based on PL1000
This alo meter changed rai ional method which tough the upper and lower computer to control, and designed by CPLD devic
ATF1508 AS with high per ormance as the main control device. The design was consisted of the main control card and the man-ma
chine interface card two pats, through the SP communication and by using Pt1000 temperature sensor in the temperature control
circuit of data acquisition. During the test process, for the initial, main and teminal temperature acquisition and C al gorithm were
all set according o the est requirements. In addition in the process of the test, we ensured the test environment temperature con
stant and decreased the est error caused by temperaure dierence. After the est of national standard method and te Rui of heat
capacity and heat, the daracteristics of this calorimeter are in line with national standards
Key words: ATF1508; calorimeter; Pt1000 temperature sensor
0引言
热、量热系统与外界环境发生的热交换等附加热进行校正后求
石油等物质的发热量,其工作数率与经济效益取决于测量仪器的烧一定量的基准热物质(苯甲酸)来确定ッY必
量热仪是测量物质发热量的精密仪器。主要用于测量煤炭、得试样的弹筒发热量,其量热系统热容量通过在相似条件下燃
的测量精度操作方便性、试验快捷性-等。以往量热仪是基于2系统的硬件整体设计
单片机控制或是基于ISA总线进行数据传输的PC机控制,前者无
系统硬件设计分主板卡和人机界面卡。主板卡主要完成
法完成大量的数据处理,而且试验不够快捷。ISA总线的仪器能满温度采集、点火控制与点火判断、搅拌电机控制、氧弹识别以及
足实时数据采集与处理要求,但计算机主板上逐渐淘汰ISA插槽。故障检测与报警等功能。人机界面卡主要完成键盘输入、时钟
此外,PCI局部总线在利用计算机进行数据处理和采集控制的过程模块、数据存储、液晶显示以及打印机输出控制等。主板卡与
中,也得到了比较广泛的应用,且传输速率高、稳定性可靠。但是人机界面卡均采用P89V669单片机和高性价比的CPLD器件
以上的几种方式,都是基于上位机和下位机操作而实现的。本文ATF1508AS搭建整体硬件平台,两个板卡之间通过SPI总线通
在分析现有设计的基础上,采用CPLD器件实现了嵌人式设计,采讯。其硬件原理框图如图1与图2。
用高精度温度传感器P100采集温度],经过试验验证,仪器操
电源输入20VAC
作方便、试验快捷,试验结果符合国家标准。
电源输出:#2vDC
块
系统原理
量热仪的工作原理是:称取一定量的分析煤样在充有过量
拌电机
氧气的氧弹中充分燃烧,其终态产物为二氧化碳、剩余氧气、氮
单片机+
控棋块
气、硫酸、硝酸、液态水和固态的灰,所释放的热量用定量的水
讯块
ATF1508AS
进行吸收,根据试样燃烧前、后量热系统产生的温升,并对点火
点火控制与
氧弹识别
点火判斷
模块
故障检测与报模块
收稿日期:2013-06-04收修改稿日期:2014-03-24
图1主板卡硬件框图