数字温度传感器在测色系统中的应用-工业控制

摘要：光电积分式测色系统中一般使用硅光电池作为光电探测器，硅光电池的温度漂移特性会影响测量的稳定性。为达到更好的性能指标，需要对测色系统进行适当的电压补偿。通常采用分时间段对电压值进行线性补偿，实际上待测电压值并不是严格按照时间线性变化的，而是按照温度线性变化的。使用数字温度传感器DSl8820跟踪实时温度，分析温度与待测电压值的线性关系，获取温度补偿系数，通过软件对测色系统进行电压补偿。当引入温度传感器后，测色系统的测色色差AE均小于0．15，完全达到了国家计量院规定的要求，实验结果表明该方法在测色系统的实际应用中是切实可行的。
关键词：DSl8820；测色系统；温度漂移；电压补偿

在光电积分式测色系统设计中，通常选用硅光电池作为光电探测器，硅光电池能够把光信息(能量)直接转化成电信息(能量)，便于对被测信号进行处理。由于标准光源照明体灯管壁温度较高，对探测器内部的温度影响很大，硅光电池受温度影响产生电压漂移，这势必会影响到测量的精度和稳定性。通过研究硅光电池的光电转换特性随温度变化的规律，设计了使用数字温度传感器DSl8820的一种V—T曲线控制补偿方法，对测色系统进行适当的电压补偿，使其达到更好的性能指标。

1 硅光电池特性
在测色系统中，经过光电探测器把采集到的被测样本的光信号转换为电信号，采集输出的电信号极其微弱，需要对这些电信号进行转换和放大处理，在这些环节中引起温度漂移的原因主要有2点：
(1)硅光电池的温度特性对输出电压有很大影响；
(2)在放大电路中，任何参数的变化，如电源电压的波动、元件的老化、半导体元件参数随温度变化而产生的变化，都将产生输出电压的漂移。
硅光电池的温度特性是指开路电压和短路电流随温度变化的情况。由于它关系到应用光电池的仪器设备的温度漂移，影响测量精度或控制精度等重要指标，因此温度特性是硅光电池的重要特性之一。从图1中可以看出硅光电池开路电压随温度上升而明显下降，短路电流随温度上升却是缓慢增加的。因此，在采用硅光电池作为检测元件时，应考虑温度漂移的影响，并采用相应的补偿措施。

2 DSl8820实时温度采集
DSl8820是DALLAS公司生产的单线式智能数字温度传感器，具有3引脚TO一92小体积封装形式，其中：DQ为数字信号输入／输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时接地)。DSl8820内部结构主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。

DSl8820的测温原理如图2所示：每次测量前，首先将一55℃所对应的基数分别置人减法计数器1和温度寄存器中。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，减法计数器l的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值。