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数字温度传感器在卫星电源系统中的应用

发布时间:2017-05-19 22:03:01 浏览人数:

数字温度传感器在卫星电源系统中的应用 数字温度传感器在卫星电源系统中的应用   卫星电源系统主要用来为全部卫星的正常运行提供稳定的电源。它是卫星电能产生、贮存、变换、调理、传输分配和管理的重要分系统。其基本功能是通过物理和化学进程将太阳的光能、核能或化学能转化为电能,并根据需要对电能进行存储、调理和变换,然后向卫星其它各分系统不中断供电。我国的卫星大都采取太阳能/蓄电池供电系统。蓄电池充电终压控制采取电压1温度补偿法,即V-T控制。蓄电池温度传感器传统上1般选用热电耦或铂电阻。摹拟电路硬件控制是温度补偿的经常使用方法,已在我国各种型号的卫星上取得成功利用。  为加快我国卫星电源分系统的数字化设计.充分体现数字电路体积小、重量轻、功耗低、适应性强和可靠性高等优点,提高电源分系统的电能重量比,本文以DSl8820作为温度传感器,并采取单片机控制系统进行数据的收集、计算、调理及V-T曲线控制

  卫星电源系统主要用来为全部卫星的正常运行提供稳定的电源。它是卫星电能产生、贮存、变换、调理、传输分配和管理的重要分系统。其基本功能是通过物理和化学进程将太阳的光能、核能或化学能转化为电能,并根据需要对电能进行存储、调理和变换,然后向卫星其它各分系统不中断供电。我国的卫星大都采取太阳能/蓄电池供电系统。蓄电池充电终压控制型材落锤冲击实验机采取电压1温度补偿法,即V-T控制。蓄电池温度传感器传统上1般选用热电耦或铂电阻。摹拟电路硬件控制是温度补偿的经常使用方法,已在我国各种型号的卫星上取得成功利用。

cetr磨擦磨损实验机  伺服液压实验机为加快我国卫星电源分系统的数字化设计.充分体现数字电路体积小、重量轻、功耗低、适应性强和可靠性高等优点,提高电源分系统的电能重量比,本文以DSl8820作为温度传感器,并采取单片机控制系统进行氙灯耐气候实验机数据的收集、计算、调理及V-T曲线控制。

  1、V-T曲线控制原理

  V-T曲线的控制关系为:V=N(Vs-kT)

  式中:Vs电压状态值;T温度;k温度系数;N为补偿系数。 如温度T上升,电压v降落,这表明此时蓄电池升高,需要调理充电电压使温度下降,这就是V-T曲线补偿。其具体方法是采取V-T曲线跟踪补偿方案来控制蓄电池的充电终止电压.然后通过丈量蓄电池组的端电压和单体温度.以预设的温度补偿电压曲线肯定充电结束状态。同时在充电器内部设置保护性充电终止电压控制.以在电源控制计算机出现故障纸箱压力实验机时停止对蓄电池充电.从而保证蓄电池组的安全。

  2、数字温度传感器DSl8B20

  2.1 DSl8B20的主要特点

  DSl8B20是美国DALLAS企业继DSl820以后推出的增强型单总线数字温度传感器。它在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面都比DSl820有所改进。DSl8B20的主要特点以下:

  ◇采取单总线方式,仅需1根信号线与CPU连接便可传送串行数据,且不需要外部元件;

  ◇每一个芯片都有唯一编码。多个DSl8B20;芯片可以并联在1根总线上,故可实现多点测温;

  ◇测温范围为⑸5~125℃,分辨率为12位;

  ◇测温结果的数字量位数为9~12位,并可编程选择;

  ◇可用数据线供电,也可用外部电源。

  2.2 DSl8B20的结构及功能

  DSl8B20采取3脚PR⑶5封装或8脚SOIC封装,其管脚排列如图l所示。图中,GND为地;I/O为数据输入/输出端(即单线总线),该脚为漏极开路输出,常态下呈高电平;VDD外部+5V电源端.不用时应接地。

  

数字温度传感器在卫星电源系统中的应用

  DSl8B20的内部结构主要包括寄生电源、温度传感器、64位激光ROM、耐拉拔实验机高速暂存器、用于存储用户设定的温度上下限值的TH和TL触发器、存储与控制逻辑、8位循环冗余校验码产生器等7部份。其中ROM由64位2进制数字组成,它由生产厂家光刻而成,共分为8个字节,字节0的内容是该产品的厂家代号28H,字节1~6的内容是48位器件序列号,字节7是ROM前56位校验码。每一个DSl8B20的64位序列pvc热稳定性实验机号均不相同,它可以看做是该DSl8B20的地址序列码。ROM的作用是使每个DSl8B20都各不相同,这样,就能够在1根总线上挂接多个DSl8B20。

  DSl8B20温度传感器主要用于对温度进行丈量,数据可用16位符号扩大的2进制补码读数情势提供,并以0.0625℃/LSB情势表示。具体的温度和数字量的关系如表1所列。

  

数字温度传感器在卫星电源系统中的应用

  2.3 DSl8B20的工作时序

  根据.DSl8B20的通讯协议,用主机控制DSl8B20以完成温度转换必须经过3个步骤:每次床垫综合实验机读写之前都要对DSl8B20生行复位,复位成功后发送1条R1吨拉力实验机OM指令,最后发送RAM指令,这样才能对DSl8B20进行预定的操作,每步操作必须严格依照时序规定进行。DSl8B20的_T作时序包括初始化时序、写时序和读时序。

  2.4 DSl8B20使用注意事项

  主机控制DSl8B20完成温度转换时,在每次读写之前,都要对DSl8B20进行复位,而且该复位要求主CPU要将数据线下拉500μs,然后释放。DSl8B20收到信号后将等待16~60μs左右,霰弹袋冲击实验机以后再发出60~240μs的低脉冲。主CPU收到此信号即表示复位成功。实际上,较小的硬件开消需要相对复杂的App进行补偿。由于DSl8B20与微处理器间采取串行数据传送方式,因此,在对DSl8B20进行读写编程时,必须严格地保证读写时序,否则,将没法正确读取测温结果。

  对在单总线上所挂DSl8B20的数量问题,1般人们会误认为可以挂任意多个DSl8B20,而在实际利用中并不是如此。若单总线上所挂DSl8B20超过8个时,则需要解决微处理器的总线驱动问题,因此,改性乳化沥青实验机在进行蓄电池单体多点测温系统设计时该问题要加以注意。

  连接DSl8B20的总线电缆是有长度限制的。实验中.当采取普通讯号电缆且其传输长度超过50m时,读取的测温数据将产生毛病。而将总线电缆改成双绞线带屏蔽电缆时,正常通讯距离可达150m,如采取带屏蔽层且每米绞合次数更多的双绞线电缆,则正常通讯距离还可以进1步加长。这类情况主要是由总线散布电容使信号波形产生畸变酿成的,因此,在用DSl8B20进行长距离测温系统设计时要充分斟酌总线散布容和阻抗匹配问题。

  在DSl8B20测温程序设计中,当向DSl8B20发出温度转换命令后,程序总要等待DSl8820的返回信号。这样,1旦某个DSl8B20接触不好或断线,在程序读该DSl8B20时就没有返回信号,从而使程序进入死循环。因此,在进行DSl8B20硬件连接和App设计时,应当给予足够的重视。

  3、数字V-T曲线控制系统

  3.1 硬件设计

  本设计选用美国Atmel企业的增强型Flash单片机AT89S52作为主处理器来完成主要的测控任务.A999S52内嵌的8 KB Flash ROM可在软硬件上兼容AT89C52,但其最大的特点是集成了ISP接口.因此可直接在目标板上进行在线编程。另外,设计当选用DALLAS企业的DSl8B20作为温度丈量单元,海绵泡沫压陷硬度实验机其单总线上挂接的DSl8B20采取外接Vcc(而未用寄生供电),进行多点丈量;模数缆绳卧式拉力实验机转换采取ADI企业的AD574,精度为12 bit。其系统硬件组成如图2所示。

  

数字温度传感器在卫星电源系统中的应用

  3.2App设计

  本系统程序主要包括主程序、读出温度子程序、温度转换命令子程序、计算温度子程序、显示数据刷新子程序等。编程时必须严格依照DSl8B20的时序规定进扭矩检测高强螺栓实验机行。特别需要注意的是,在多点温度丈量中,由于多个DSl8B20挂在1条总线上,为辨认不同的器件,在系统安装之前,应将主机逐一与DSl8B20挂接,以读出其序列号。具体是由主机先给DSl8B20发1个复位脉冲,在DSl8B20发回响应脉冲给主机后,主机再发读ROM命令(代码33H),并发1个15μs左右的脉冲,接着再读取DSl8B20序列号的1位,并用一样方法读取序列号的每位。其V-T曲线控制系统主程序和测温子程序分别如图3和图4所示。

  

数字温度传感器在卫星电源系统中的应用常温胶带保持力实验机

  

数字温度传感器在卫星电源系统中的应用

  4、系统抗干扰设计

  为了该系统能够稳定可靠地工作,本系统还应对其进行抗干扰设计。具体应从以下几个方面人手进行设计:

  (1) 线加粗,公道走线伸长率实验机、接地,3总线分开。使用完全光耦隔离方法来提高抗干扰能力,减少互感振荡,光耦应选择高速器件;

  (2) CPU、RAM、ROM等主芯片应在Vcc和GND间接电解及瓷片电容,以去掉高低频干扰;

  (3) 应采取独立系统结构,并减少接插件与连线,以提高可靠性,减少故障率;

  (4) 在外部供电的输入口应加2极管桥抑制电路,以避免逆向电流的出现,同时也使得内外电路的地线隔离,从而起到抗干扰作用;

  (5) 加复位电压检测电路可避免复位不充分从而CPU就工作的现象,特别在有EEPROM器件时,复位不充分会改变EEPROM的内容;

  (6) 在单片机空单元写上胶带拉力实验机00H,并在最后放跳转指令到ORG 0000H,可避免程序跑飞。

  5、结束语

  利用AT89S52单片机和DSl8B20嵌入式数字温度传感器等设计的V-T曲线控制补偿系统,可以方便地进行数据收集、计算和调理。实验结果表明,该控制系统完全可以到达设计要求,以实现数字化的数据收集、数据处理和控制要求。该方法与传统的摹拟硬件控制系统相比,可以很好地解决卫星慢速率应变应力腐蚀实验电机源分系统的小型化、高精度、高可靠性和低功耗等问题。可以预感,该设计方案在我国的航天领域将有很大作为。

数字温度传感器在卫星电源系统中的应用
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