一种电冰箱检测线温度传感器校验平台

摘 要： 设计了一个DS18B20温度传感器校验平台。将Pt100测得的温度值作为标准温度值，校验温度传感器是否合格。为了提高Pt100测得温度的精准性，使用格罗布斯准则和算术平均值法分别消除粗大误差和随机误差。以P89LPC935为核心设计了校验平台的硬件和软件，并使用Visual C++ 6.0设计了上位机显示界面。
关键词： DS18B20；Pt100；温度传感器；校验

　电冰箱出厂前需要试运行几十分钟甚至数小时，同时检测冷藏室、冷冻室、压缩机进气口、出气口和环境温度、压缩机功率等参数，以判断电冰箱是否合格。一条电冰箱检测线少则使用数百只温度传感器，多则使用数千只温度传感器。为了准确检测温度，曾经采用热电阻、AD590等模拟式温度传感器。由于模拟式温度传感器均需要检测转换电路与A/D转换器，使得电冰箱检测线的制造与维护成本很高。DS18B20的问世给电冰箱检测线数千点温度检测提供了极其方便的途径。DS18B20直接输出相应温度的数字量，无需转换电路与A/D转换器，使用极其方便，已被电冰箱生产厂家广泛采用。
DS18B20采用“1-Wire”接口，测量温度范围为-55 ℃~+125 ℃，最高温度分辨率为0.062 5 ℃，在-10 ℃~+85 ℃范围内,精度为±0.5 ℃。温度值采用12位二进制数表示，存储在DS18B20的两个8 bit的RAM中，其中高5位为符号位，低11位为温度值。如果测得的温度大于等于0 ℃，高5位为0，将低11位的数值乘0.062 5即可得到实际温度值；如果测得的温度低于0 ℃，高5位为1，将低11位取反加1再乘0.062 5即可得到实际温度值。
通常电冰箱冷冻室的温度低于-20 ℃，压缩机排气口温度可高达60 ℃左右，为了保证检测线上数千只温度传感器测量偏差不大于±0.5 ℃，必须对DS18B20在-30 ℃~+60 ℃温度范围内进行校验筛选。为此，本文设计了一个DS18B20温度传感器校验平台。
1 系统设计
校验平台由酒精恒温槽与传感器校验系统构成。酒精恒温槽模拟不同的被测温度。系统以P89LPC935单片机为核心，Pt100测温电路为校验平台提供准确温度值。DS18B20为待测温度传感器，校验平台一次可以检测16只传感器。继电器接口用来控制酒精槽制冷、制热工作，为传感器模拟-30 ℃~+60 ℃范围的工作温度。采用七位数码管，显示标准温度、待测传感器的温度检测值、二者偏差值等数据。
上位机可以通过串口接收、显示各个传感器的测量数据和校验结果。通过按键实现系统的开始、停止等功能。
DS18B20是单总线、数字式温度传感器，对时序要求比较严格。工作时序包括初始化时序、读时序和写时序。常用的基本操作有Skip Rom（跳过Rom）[CCH]、Convert Temperature（温度转换）[44H]和Read Scratchpad（读暂存存储器）[BEH]。测得的温度值存储在高速暂存RAM的前两个字节中。P89LPC935通过连续两次读操作，可以获得温度值。首先读取的是低位字节TL，接着是高位字节TH[1]。P89LPC935与DS18B20的接口电路如图1所示。本系统需要一次校验16个DS18B20，因单片机引脚有限，故选用16选1模拟开关CD4067。A、B、C、D为通道选择端，INT为控制端。当INT=1时，关闭所有通道。