对流体热物性的测量,低温恒温槽是不可或缺的设备,低温恒温槽的测温精度直接影响相关测量参数的精度。目前国内市场上的低温恒温槽控制精度不高,高精度低温恒温槽设备多为订制。该研究针对低温恒温槽的温度测量和显示系统进行设计,温度测量精度高,温度显示分辨率可达到0.0625 ℃,采用触摸式LCD,显示直接、美观,操作方便。为打开我国低温恒温槽的高精度市场铺平道路。考虑到测量精度和显示分辨率的要求,该文采用DS18B20 温度传感器进行温度采集。该传感器采用1-wire 技术进行通信,只需一线直接连接ARM 的GPIO 口,接上拉电阻。测量时设置为以12位数字量进行传输,其中小数部分4 位,分辨率0.0625℃,低温(-10 ℃) 测量精度为0.5 ℃。温度测量程序流程,首先对温度传感器进行初始化,拉低通信线480 ms 以上,产生复位脉冲后释放该线,释放时产生上升脉冲,延时60 μs 产生应答脉冲,器件即工作。
再对其发送ROM 命令和温度转换命令,延时1 s 再次初始化芯片,等到应答脉冲后读出暂存器中温度数据,经过处理后送入LCD 屏显示。25 次未能读到应答脉冲,设置读取失败标志后返回。LCD 显示内容包含设置温度、测量温度、测量时间和加热、制冷、循环选择等的显示和输入。订制的数显LCD 触摸屏采用HT1621 进行多路驱动实现显示。一对一的触摸按键通过ADPT008 进行转换后送入ARM。LCD 驱动结构框图,触控部分电路原理图,其中B1 ~ B7 接触摸屏输出引脚,P20 ~ P25 接ARM 的GPIO 口。LCD无触摸操作为高电平状态,进行相应操作时ADPT008 的TOUCH 口输入为0,对应OUT 口输出0送入ARM,即可判断相应操作。串入电阻R8 ~ R14为配合电容调节触控灵敏度。触控灵敏度由电容C17、C107 进行调节,电容容量越大,灵敏度越高。芯片的通电需要在其他器件通电后单独通电,以防过大的浪涌电流。
整体运行测试,液晶屏的显示为4 位公共端,以1 /3 偏压显示亮度最为合适; 触摸灵敏度电容C17、C107 分别选10 nF、4. 7 nF。温度的测试精度为± 0. 5 ℃。低温恒温槽的测温和显示充分利用了ARM 的软件和硬件资源,从而实现了温度的测量和显示以及其他控制信息量的显示。