基于ARM的太阳能电池组件多参量测量系统

PT100接线方式分为两线、三线或四线制，如图3所示。二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制。这种引线方法很简单，但由于连接导线必然存在引线电阻R，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合。三线制：在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制。这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的消除引线电阻的影响，是工业过程控制中的最常用的引线电阻。四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制。其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。

本系统采用四线制的接线方式，适应在恶劣环境条件下工作，消除了接线长度不同所导致的误差，消除了因环境温度变化而引起的接线电阻所产生的误差，从而消除了温度测量的动态误差，提高并保证了温度测量的准确度，为对太阳能电池组件在相同条件下单位面积的发电功率的比较分析提供了第一手真实而准确的数据。

3.3 恒流源电路的设计

　　本系统中，要精确地测温，首先就要准确地测出铂电阻温度传感器的电阻值，而测量电阻最有效的方法就是采用恒流源电路，使恒定的电流流过所要测量的热电阻，将电阻信号转换为电压信号。由电压值就可求出电阻值，从而测得温度值。利用运算放大器虚短与断[2]的特征和精密基准电压源LM399稳压的特征构成了一个电流调节范围宽，温票小，恒流稳定性高的恒流源。精密基准电压源LM399是温度系数非常低的特性，内部有恒温电路,可保证器件的长期稳定性，它的输出电压可得到精确而稳定的6.95V电压基准[3]。

　　如图4所示为本系统的恒流源测温电路，由于运算放大器虚短的特性，造成放大器的反相输入端虚地的结果，电压为0V；而大小为1KΩ的电阻R2下端运用了精密的电压源LM399，外加调整电路，该点电压可调整范围0～6.95V，电阻R2上流过的电压为I=V/R2；又由于运算放大器断的特性，其反向输入端输入电流Iin=0A, 所以流过铂电阻温度传感器Ptl00的电流为I=V/R2，从而达到恒流的效果[4]。经恒流源所获得的电压信号通过后级放大电路放大后输入到LPC2124内置的10位A/D 转换器，转换后供控制器处理。

在本恒流源电路中器件的温度特性对整个电路的恒流效果有很大的影响，特别是运算放大器和电阻R2要选用温度特性好的器件，以保证恒流效果。该电路按照以上原则选用器件，获得了很好的恒流效果和温度特性，使太阳能测试系统适应了户外的恶劣温度条件，采集到了预期的实验数据。

4、软件编程

　　由于本系统的软件设计并不复杂，所以采用传统的裸机方式（未引入嵌入式操作系统，如μC／OS-II等）进行软件编程，节省了系统的硬件资源，提高了实时性[5]。对LPC2124的A/D转换器获得的数字量，采用中值滤波法对采集的数据进行处理，具体方法是将十次采集的数据进行排序，去掉最大值与最小值，然后取平均，这种方法有效地防止了受到突发脉冲干扰的数据进入。具体程序如下所示：