铂电阻测温仪的设计与实现

表1 电阻精度为0.1%时各温度点的相对误差

-30℃	-20℃	-10℃	0℃	10℃	20℃	30℃	40℃
0.141%	0.187%	0.251%	0.325%	0.400%	0.470%	0.528%	0.574%

由于整个仪表的误差是按照最大误差来计算的，所以对于0.5级的仪表来讲，这样的误差有些偏大了。但是由于0.1%的电阻精度已经比较高了，因此单靠提高电阻精度来减小相对误差已经不太可能。在实际生产中，为了保证一定的精度，可以对所使用的精度电阻进行进一步的筛选，将电阻分为大于标称值和小于标称值两组，使用时在某个系统中使用特定组中的电阻。这样做实际上是将电阻的精度提高了一倍，这时本系统在各个整数温度点的系统相对误差见表2。

表2 使用经过筛选的精度为0.1%的电阻时各温度点的相对误差

-30℃	-20℃	-10℃	0℃	10℃	20℃	30℃	40℃
0.076%	0.100%	0.134%	0.172%	0.209%	0.242%	0.267%	0.287%

可以看出，此时的误差完全满足0.5级仪表的要求，因此建议在实际生产中使用这样的方法来提高仪表的整体性能。

3 系统软件

系统的软件分为上位机即PC端软件和下位机即单片机模块的软件两部分。下位机由于采用的是NEC的78K0系列单片机，因此编译调试环境为NEC的Project Manager和ID78K0，程序均用NEC单片机的C语言编写；上位机使用Visual Basic语言编写。

上位机主要负责初始参数的设置以及数据采集完以后的数据统计及保存。测温仪初始化时，需要和上位机连接，然后通过上位机软件来确定测温开始时间、测温总时间、温度报警最大值和最小值以及采样间隔时间等参数；测温仪完成一次参数采集后，可以将数据传送到上位机，通过上位机软件来画出温度数据的波形，进行统计分析，然后将数据存储在PC机中。由于测温仪外扩了256K的EEPROM24C256，基本上可以满足多次测温的要求。

下位机主要负责温度采集。首先用户通过上位机软件来设定温度采集的开始时间、采集时间间隔以及报警温度等各个参数，然后开始采集温度数据。采集时显示最值温度，当温度超出报警温度值时，蜂鸣器发出报警信号。下位机程序的流程图如图4所示。


图4 下位机程序流程图

该测温仪已经投入生产，应用在食品等生产运输过程的温度监控中。铂电阻测温电路的查表线性化的方法，自适应调整选取了电路参数，减少了铂电阻的阻值和温度之间的非线性特性以及不平衡电桥中非线性特性所引起的系统访问，使得系统误差达到0.5级仪表的要求，提高了测温仪的整体性能，可以满足一些对温度变化比较敏感的食品加工等场合的温度监控的需求。