景 希,高國偉,2

(1.北京信息科技大學(xué) 傳感器北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101;2.北京信息科技大學(xué) 現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101)

0 引言

恒溫控制技術(shù)很早被用于研究實(shí)驗(yàn)中，以前使用的系統(tǒng)體積比較大，在此結(jié)構(gòu)上進(jìn)行恒溫控制需要用加熱和制冷裝置以及保溫材料等將整體結(jié)構(gòu)的外圍包圍起來，體積大且價(jià)格昂貴，大體積的加熱、制冷電路需要消耗的功率大，電路整體結(jié)構(gòu)變大，電路溫度傳遞速率慢，熱量傳輸不均勻，結(jié)構(gòu)受熱不均勻，傳熱滯后現(xiàn)象明顯[1]。針對(duì)系統(tǒng)體積大、熱量傳遞不均勻、傳遞速度慢等缺點(diǎn)，該系統(tǒng)選用了MEMS器件。在現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)中，MEMS加速度計(jì)被廣泛使用，加速度計(jì)采用了微機(jī)電技術(shù)，其尺寸大大地減少，還具有重量輕、成本低、功耗低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，使其應(yīng)用于許多領(lǐng)域，如振動(dòng)檢測(cè)、姿態(tài)控制、航空導(dǎo)航等領(lǐng)域。由于MEMS加速度計(jì)由硅材料、電容等一系列微機(jī)械加工工藝制成，在工作環(huán)境溫差較大條件下，由于熱脹冷縮使材料發(fā)生形變，材料性質(zhì)發(fā)生變化，材料彈性、導(dǎo)電系數(shù)及結(jié)構(gòu)尺寸都會(huì)變化，這些因素是造成加速度計(jì)測(cè)量誤差的主要因素，使加速度計(jì)發(fā)生溫度漂移，造成精度不準(zhǔn)確，可靠性差。由于MEMS加速度計(jì)尺寸小，外加恒溫控制電路尺寸也大大地減小，加熱所需功耗減少，熱輻射以及熱對(duì)流少，熱傳遞速率加快，容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)快速均勻受熱[2]。因此，設(shè)計(jì)出一種小型恒溫控制電路，可行性高，研究傳感器在恒溫工作電路中的特性是具有很大實(shí)際應(yīng)用意義的。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)選用亞德諾半導(dǎo)體推出的加速度計(jì)ADXL355,是一種差動(dòng)電容式的數(shù)字輸出型加速度傳感器，集成度高，是一款低功耗的三軸加速度計(jì)，有三路20位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有SPI、I2C接口等[3-4]。靈敏度溫度變化為0.01 ℃，工作電壓2.5 V，工作電流200 μA。主控制器選用DSP2812，DSP2812是美國TI公司推出的功能強(qiáng)大的TMS320F2812的32位定點(diǎn)DSP，擁有高效控制能力和高速運(yùn)算能力，運(yùn)行時(shí)鐘最快可達(dá)150 MHz，處理數(shù)據(jù)為32位，外設(shè)豐富，片上外設(shè)主要包括16路12位0～3.3 V的AD轉(zhuǎn)換，指令周期最快為80 ns，2路SCI，1路SPI，1路多通道緩沖串行口，1路CAN接口等，適用于電機(jī)控制和工業(yè)控制等。DSP電源上電順序?yàn)橄?.3 V外圍上電，后1.8 V內(nèi)核上電。

溫度傳感器用I2C接口與數(shù)據(jù)信號(hào)處理器進(jìn)行通信，讀取溫度傳感器數(shù)據(jù)，在DSP內(nèi)編寫軟件算法，設(shè)置固定PID參數(shù)，調(diào)控PWM占空比，使驅(qū)動(dòng)電路工作，實(shí)現(xiàn)溫度加熱。加速度計(jì)與DSP用SPI總線方式進(jìn)行傳輸通信[5]。溫度控制模塊主要由加熱電阻、溫度傳感器、晶體管、光耦等器件構(gòu)成[6]。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2 恒溫系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 信號(hào)采集模塊

信號(hào)采集電路是系統(tǒng)中重要部分，采集電路對(duì)溫度的敏感度和準(zhǔn)確度決定了整個(gè)溫度控制系統(tǒng)的精確度。電阻溫度探測(cè)器，稱為熱電阻，電阻值與溫度是線性關(guān)系，溫度升高阻值變大，溫度降低阻值減小，常用的熱電阻材料有鉑、鎳和銅等[1]。

選用PT1000測(cè)量加熱電路的溫度, PT1000靈敏度為3.85 Ω/ ℃，電阻特性為:

當(dāng)-200 ℃

R=R0(1+at+bt2+c(t-100)t3)

(1)

當(dāng)0 ℃

R=R0(1+at+bt2)

(2)

其中:R為溫度是t℃時(shí)的熱電阻阻值，R0為熱電阻在0 ℃下的阻值，a、b、c為熱電阻相關(guān)系數(shù)，與金屬材料有關(guān)，t為測(cè)量溫度。其中b非常小，近似于0，所以，滿足溫度的情況下鉑電阻為：

R=R0(1+at)

(3)

熱電阻阻值與溫度近似呈線性關(guān)系，熱電阻阻值恒定就能滿足溫度的恒定，從而實(shí)現(xiàn)溫度的控制。根據(jù)歐姆定律R=U/I,利用PWM控制器控制電阻的電壓電流便可以保持電阻恒定，從而實(shí)現(xiàn)溫度的控制。

溫度傳感器TMP116用于檢測(cè)加速度計(jì)的溫度，是一款低功耗、高精度的數(shù)字溫度傳感器。TMP116與DSP2812通過I2C接口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，溫度傳感器輸出數(shù)字信號(hào)，DSP可以直接讀取數(shù)據(jù)解算溫度。內(nèi)部如圖2 所示。

圖2 TMP116內(nèi)部框圖

TMP116 可提供 16 位溫度結(jié)果，具有0.007 8 ℃ 的分辨率，符合系統(tǒng)的應(yīng)用條件，在-40～+105 ℃的工作溫度范圍內(nèi)且無需校準(zhǔn)即可實(shí)現(xiàn)高達(dá) ±0.25 ℃的精度。TMP116精度高于熱電阻精度，但電流消耗不足PT100激勵(lì)電流的五分之一。TMP116 比熱電阻更易于使用，且無需校準(zhǔn)、外部電路、匹配走線和開爾文連接。TMP116 僅消耗極小的電流，除了節(jié)能外，還最大限度減少自發(fā)熱，檢測(cè)溫度準(zhǔn)確，提高了測(cè)量精度。TMP116 工作電壓為1.9～5.5 V，典型電流消耗 3.5 μA。

考慮系統(tǒng)高精度要求和設(shè)計(jì)成本，選用TMP116采集加速度計(jì)溫度信號(hào)，用兩個(gè)Pt1000檢測(cè)加熱電路溫度和傳感器外殼的工作環(huán)境溫度，TMP116精度高，價(jià)格較Pt1000高，由于加熱電阻溫度作為控制溫度，對(duì)測(cè)得的加熱電路溫度精度要求低，所以選用Pt1000測(cè)量加熱電路的溫度，既節(jié)約成本又保證裝置的可靠使用性能。

溫度采集電路如圖3所示， RST1和 RST2均為10K的溫敏電阻，用于測(cè)量加熱電路溫度和傳感器外殼溫度，采用半導(dǎo)體材料，阻值隨溫度變化呈非線性變化，用于采集時(shí)溫度測(cè)量。半導(dǎo)體內(nèi)，電子和空穴的濃度分別為n、p,遷移率分別為μn、μp,則半導(dǎo)體的電導(dǎo)為:

σ=q(nμn+pμp)

(4)

n、p、μn、μp均為與溫度t相關(guān)的函數(shù)，所以電導(dǎo)是溫度的函數(shù)，由此可以通過測(cè)量電導(dǎo)得出溫度t的數(shù)據(jù)。

檢測(cè)電路選用RC低通電路, RC電路具有簡(jiǎn)單濾波作用，電容有隔直通交的作用，直流不會(huì)流過電容器。在這種濾波電路中，如果電阻器的阻值不變時(shí)，增加濾波電容的容量能夠改善濾波效果，理論上濾波電容的容量越大越好。如果濾波電容的容量不變，加大電阻的阻值濾波效果提高，但阻值不能太大，阻值過大會(huì)影響電壓的輸出。由于其相頻特性，具有延時(shí)滯后作用，且RC電路可測(cè)量電壓范圍大，常用采集電路還有電橋電路，電橋電路通過測(cè)量差分電壓從而保持電路平衡，但可測(cè)范圍小,不適用該系統(tǒng)。RTO、RT3、RT2、RT1、RT4分別與DSP模數(shù)轉(zhuǎn)換接口DSPADCINA0、DSPADCINA1、DSPADCINA2、DSPADCINA3、DSPADCINA4相連接，由于DSP是12位AD轉(zhuǎn)換，溫度測(cè)量范圍在-40～60 ℃，每升高0.244 ℃增加一位數(shù)字信號(hào)量。RST6、RST5是分壓電阻，用于調(diào)節(jié)電壓大小。

圖3 信號(hào)采集電路

DSP控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制電壓驅(qū)動(dòng)MOS管開通和關(guān)閉，將電壓加在加熱電阻上，當(dāng)溫度降低，DSP控制PWM占空比使加熱電阻加熱，溫度達(dá)到穩(wěn)定值時(shí)，DSP控制PWM占空比，減少加熱量。

根據(jù)熱量守恒原理，為保持溫度為恒溫不變，使產(chǎn)生的熱能量與散發(fā)熱能量相等。散熱主要通過輻射、對(duì)流和熱傳遞方式。傳熱公式為:

?=KAΔt

(5)

?為熱流量，K為總導(dǎo)熱率，A為傳熱面積，Δt為溫度差。散熱量與導(dǎo)熱體材料、導(dǎo)熱面積及熱流量有關(guān)。

2.2 加熱電路

加熱電路如圖4所示，通過光電耦合器驅(qū)動(dòng)電路M三極管的導(dǎo)通，光電耦合選用TLP127,體積小，最高可輸出150 mA的電流，具有較強(qiáng)的隔離能力和驅(qū)動(dòng)能力，最大工作溫度為100 ℃，最小工作溫度為-55 ℃，最大正向二極管電壓1.3 V，最小正向二極管電壓1 V，元器件導(dǎo)通，電阻通電加熱，元器件截止，電阻停止加熱，兩個(gè)阻值為100 k的電阻分別用于裝置上下加熱，使裝置均勻加熱，受熱均勻。

圖4 加熱電路

2.3 保溫結(jié)構(gòu)

保溫結(jié)構(gòu)將傳感器以及加熱電路等全部包裹起來，最里層是電路板、加速度計(jì)和TMP116,用軟體導(dǎo)熱墊將其包圍，軟體導(dǎo)熱墊選用硅膠片，導(dǎo)熱硅膠片是片狀的，而且是軟體，膏狀的，硅膠片柔軟易壓縮，能重復(fù)填充產(chǎn)品空隙，可以解決導(dǎo)熱問題，而且軟性硅膠片厚度在0.5～10 mm，且導(dǎo)熱均勻，在本次設(shè)計(jì)中，將硅膠片作為填充縫隙導(dǎo)熱材料較為合適。軟體導(dǎo)熱墊外層是鋁導(dǎo)熱殼體，鋁導(dǎo)熱性能好，密度較小，重量輕，用于傳遞加熱電阻的熱量，最外層是保溫層，包圍整個(gè)加熱內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

2.4 電源電路

系統(tǒng)電源電路如圖5所示，使用直流穩(wěn)壓電源提供5V電壓，穩(wěn)壓器選用AMS1117,利用電源轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓器輸出電壓3 V和1.8 V給系統(tǒng)供電, DSP引腳23、37、56、75、100、112、128、143、154與1.8 V核心數(shù)字電壓相連接。

圖5 電源電路

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 PID算法

目前溫度控制方法已經(jīng)大量得到了應(yīng)用，PID控制方法工作原理簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，對(duì)微分、積分、比例參數(shù)的調(diào)節(jié)，能加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能[7]。

溫度控制選用PID控制算法，是一個(gè)閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)，通過DSP解算溫度傳感器的數(shù)字信號(hào)溫度，調(diào)控PWM占空比，控制MOS管的截至與導(dǎo)通，從而控制電阻工作，實(shí)現(xiàn)電路的加熱[8]。PID算法涉及到比例、積分、微分3個(gè)部分，比例控制是對(duì)當(dāng)前偏差的反應(yīng)，積分控制是通過調(diào)節(jié)PID控制器參數(shù)，使系統(tǒng)快速達(dá)到穩(wěn)定響應(yīng)。偏差值e(t)是給定值與測(cè)量值之間的差，增加比例增益Kp可以調(diào)整比例度，直接影響當(dāng)前誤差信號(hào)，比例系數(shù)小，調(diào)節(jié)力度不夠，系統(tǒng)輸出量變化緩慢，比例系數(shù)過大時(shí)，調(diào)節(jié)后系統(tǒng)偏差值變化幅度過大，調(diào)節(jié)力度太強(qiáng)，產(chǎn)生輸出值較大的變化，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定[9]。積分環(huán)節(jié)是對(duì)以往的誤差信號(hào)累計(jì)補(bǔ)償，積分控制能夠消除系統(tǒng)的靜態(tài)誤差，Ki增大會(huì)增加系統(tǒng)的超調(diào)量，使系統(tǒng)振蕩，減小Ki系統(tǒng)震蕩小但穩(wěn)定時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)。微分值Kd是與系統(tǒng)誤差信號(hào)的變化率有關(guān)，微分環(huán)節(jié)可以預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，增大Kd可以加快系統(tǒng)響應(yīng)速度。

PID算法原理[10]為：

(6)

對(duì)式(6)兩端進(jìn)行拉普拉斯變換，得出控制器的傳遞函數(shù)為:

(7)

公式(6)是標(biāo)準(zhǔn)型PID控制器，系統(tǒng)選用的溫度傳感器采樣輸出連續(xù)的數(shù)字輸出信號(hào)，采樣點(diǎn)的頻率為100 Hz，數(shù)據(jù)經(jīng)過簡(jiǎn)單濾波后，設(shè)定DSP每秒輸出20個(gè)溫度信號(hào)。

3.2 恒溫控制軟件流程設(shè)計(jì)

本裝置中DSP是控制器，溫度傳感器是檢測(cè)元件，電阻是被控對(duì)象。程序設(shè)計(jì)由系統(tǒng)初始化、溫度采集模塊、PID控制部分以及溫度比較構(gòu)成。

3.3 初始化設(shè)置

系統(tǒng)初始化是對(duì)控制器上電過程中對(duì)CPU頻率的設(shè)定，HCLK、LCLK時(shí)鐘的設(shè)定，DSP與加速度計(jì)連接的SPI串口初始化，DSP與溫度傳感器連接的I2C串口初始化。

鉑電阻采集模擬信號(hào)連接DSP的ADCINA0到ADCINA4，保持A通道模擬輸入，使通道不間斷采集輸入信號(hào)。

3.4 PWM控制

脈沖寬度調(diào)制是一種將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的控制方式，根據(jù)負(fù)荷的變化控制晶體管的偏置，從而調(diào)節(jié)晶體管導(dǎo)通的時(shí)間，集電極正偏發(fā)射機(jī)反偏，晶體管處于正向?qū)顟B(tài)，截止?fàn)顟B(tài)晶體管不能導(dǎo)通，電流為0。DSP中PWM端口是通過軟件設(shè)置調(diào)控PWM的占空比，從而控制電路導(dǎo)通時(shí)間，系統(tǒng)內(nèi)部先快速讀取溫度傳感器的數(shù)字信號(hào)與系統(tǒng)設(shè)定的溫度進(jìn)行比較，若溫度傳感器信號(hào)偏小，則向增加電流導(dǎo)通時(shí)間的方向調(diào)整PWM的占空比，溫度傳感器信號(hào)偏大則向減小電流導(dǎo)通時(shí)間的方向調(diào)整PWM的占空比。

使加傳感器能夠在工作環(huán)境-40～60 ℃情況下正常工作，恒溫系統(tǒng)設(shè)定限定溫度為70 ℃。如果使用單一的PID調(diào)節(jié)，工作環(huán)境溫度由工作環(huán)境溫度上升到70 ℃的過程中，開始升溫時(shí)偏差值e(t)會(huì)較大，系統(tǒng)主要由比例環(huán)節(jié)調(diào)控，達(dá)到升溫的效果，但造成很大的超調(diào)量，超調(diào)量過大會(huì)引起系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能不穩(wěn)定。由微分控制的作用，偏差值e(t)減小，溫度開始下降，低于70 ℃后，積分環(huán)節(jié)控制，溫度升高，如此反復(fù)，導(dǎo)致系統(tǒng)不斷地振蕩，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性下降，穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)。

單一使用PID調(diào)節(jié)，系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)，產(chǎn)生震蕩，并且有較大超調(diào)量，為了解決這些問題，系統(tǒng)首先采集傳感器溫度t℃，比較采集溫度與62 ℃的大小，若小于62 ℃，在初始升溫階段PID調(diào)節(jié)不發(fā)生作用，令Kp、Ki、Kd均為0，PWM占空比為100%時(shí)加熱電路全速工作，直至溫度升高至62 ℃。當(dāng)采集溫度大于62 ℃，再開始PID調(diào)節(jié)。每個(gè)周期采級(jí)的溫度經(jīng)過PID調(diào)節(jié)后與控制溫度70 ℃比較，根據(jù)溫度差調(diào)整PWM占空比，控制過程中令Kp為1，Ki為0.01，Kd為0.02。系統(tǒng)從62 ℃開始使用PID調(diào)節(jié)，目標(biāo)升溫范圍小，超調(diào)量也會(huì)小，穩(wěn)定速度更快，穩(wěn)定時(shí)間更短。溫度穩(wěn)定在70 ℃時(shí)，散熱量等于發(fā)熱量，PWM應(yīng)維持穩(wěn)定不變。

系統(tǒng)流程如圖6所示。

圖6 系統(tǒng)流程示意圖

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1 實(shí)驗(yàn)步驟和方法

連接好裝置的硬件線路，將程序燒寫進(jìn)DSP中，調(diào)節(jié)PID的參數(shù)，首先只加入比例系數(shù)，波形沒有較大波動(dòng)幅度時(shí)確定比例系數(shù)為1，然后加入積分環(huán)節(jié)和微分環(huán)節(jié)，積分參數(shù)不能過大，經(jīng)過反復(fù)選取參數(shù)，選取積分參數(shù)為0.001，微分參數(shù)為0.002。最后給設(shè)備上電，統(tǒng)計(jì)輸出數(shù)據(jù)。

4.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

外界溫度為-40 ℃時(shí)的響應(yīng)曲線如圖7所示，加速度計(jì)從初始溫度57 ℃開始升溫，開始過程中PID不發(fā)生作用，加熱電阻開啟全速工作模式，給整個(gè)恒溫系統(tǒng)加熱。在系統(tǒng)工作時(shí)，由于傳感器工作環(huán)境為-40 ℃，此時(shí)低于加速度計(jì)自身溫度，剛通電時(shí)，加熱電阻發(fā)熱功率不足以使加速度計(jì)迅速升溫，散熱量大于加熱量，溫度短時(shí)間的下降然后迅速上升，控制溫度測(cè)量的是加熱電阻的溫度，檢測(cè)溫度測(cè)量的是加速度計(jì)的溫度。加熱電阻導(dǎo)通工作，熱量傳遞到加速度計(jì)，傳遞過程有溫度散熱和時(shí)間的延遲，所以加熱電阻溫度超前于加速度計(jì)溫度，當(dāng)控制溫度達(dá)到峰值時(shí)，檢測(cè)溫度仍處于升溫狀態(tài)，且峰值溫度高于控制溫度，溫度持續(xù)升高是由于當(dāng)加熱電阻達(dá)到峰值時(shí)，占空比雖然減少，發(fā)熱量減少，但此時(shí)有前一時(shí)間段的熱量因時(shí)間延遲在傳遞給加速度計(jì)，發(fā)熱量仍大于散熱量，導(dǎo)致加速度計(jì)溫度升高，當(dāng)PWM占空比減小時(shí)，如圖8所示，系統(tǒng)通電在0到18 s間加熱電阻全工作，在此間占空比為100%，溫度快速達(dá)到62 ℃后，加熱電阻持續(xù)工作占空比由100%開始下降，裝置在18～50 s溫度從62 ℃升溫至70 ℃并穩(wěn)定。PID控制后系統(tǒng)超調(diào)溫度最高為0.7 ℃，超調(diào)量為0.1%，50 s以后，占空比穩(wěn)定在63%附近，此時(shí)散熱量等于發(fā)熱量，裝置能夠達(dá)到溫度穩(wěn)定效果。

經(jīng)過多次試驗(yàn)測(cè)量，測(cè)試了工作環(huán)境在-30 ℃時(shí)，PWM占空比穩(wěn)定在59%附近，工作環(huán)境在-20 ℃，PWM占空比穩(wěn)定在57%附近。

圖7 溫控系統(tǒng)溫度響應(yīng)曲線

圖8 -40 ℃時(shí)PWM占空比調(diào)節(jié)曲線

如圖9所示，檢測(cè)裝置在通電250～400 s間的溫度，檢測(cè)溫度誤差范圍0.06 ℃內(nèi)，且隨著檢測(cè)時(shí)間增加，裝置更加穩(wěn)定，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試達(dá)到了溫度波動(dòng)范圍在0.04 ℃內(nèi)，穩(wěn)定效果更佳，系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)并穩(wěn)定，精確度高。

圖9 -40 ℃時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定后溫度采集曲線

圖10 -20 ℃時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定后溫度采集曲線

如圖10所示，實(shí)驗(yàn)測(cè)量了傳感器工作環(huán)境為-20 ℃時(shí)，系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)下的檢測(cè)溫度和控制溫度，由圖10可知，系統(tǒng)穩(wěn)定后加速度計(jì)溫度維持在69.96 ℃，與設(shè)定溫度僅偏差0.04 ℃，精確度極高，實(shí)用性強(qiáng)，體現(xiàn)了在該系統(tǒng)中PID調(diào)節(jié)的優(yōu)勢(shì)，選取的參數(shù)適用于本系統(tǒng)，針對(duì)加速度計(jì)的應(yīng)用特點(diǎn)，使數(shù)據(jù)能夠穩(wěn)定輸出，在檢測(cè)溫度恒定的情況下，控制溫度有不到1 ℃的波動(dòng)幅度，體現(xiàn)了PWM控制的作用，微小的測(cè)量變化都會(huì)引起占空比的改變，也體現(xiàn)了加熱電阻發(fā)熱量變化的動(dòng)態(tài)過程。

當(dāng)傳感器工作環(huán)境溫度變化時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室情況下測(cè)量了環(huán)境溫度從-45 ℃升溫至-22 ℃的動(dòng)態(tài)情況，分別檢測(cè)了傳感器外殼的溫度和傳感器內(nèi)部敏感器件TMP116的溫度，如圖11所示，采集了74 100個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，在一個(gè)小時(shí)內(nèi)，外部動(dòng)態(tài)溫度升溫了23 ℃，而內(nèi)部溫度傳感器檢測(cè)到加速度計(jì)的溫度變化范圍為69.97～70.06 ℃，變化0.09 ℃，波動(dòng)幅度在0.86%之內(nèi)，完全不受外部工作環(huán)境的影響，恒溫控制效果反饋良好，內(nèi)部檢測(cè)溫度能夠長(zhǎng)時(shí)間保持波動(dòng)較小幅度，溫度控制穩(wěn)定性高。

圖11 動(dòng)態(tài)溫度采集

5 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)了基于DSP2812為數(shù)據(jù)處理核心的恒溫控制系統(tǒng)，以溫度采集系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等外圍電路，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制，對(duì)溫度的控制精度達(dá)到0.06 ℃，整個(gè)系統(tǒng)低功耗，達(dá)到了較高地控制性能要求，減少了溫度因素對(duì)敏感器件的影響，對(duì)加速度計(jì)在惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作具有對(duì)實(shí)際應(yīng)用具有一定的價(jià)值。