溫度是日常生活、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護、化工、石油等領(lǐng)域最常遇到的一個物理量，也是工業(yè)控制中主要的被控參數(shù)之一。對溫度的測量與控制在現(xiàn)代工業(yè)中也是運用的越來越廣泛。作為在各種控制場合經(jīng)常使用的傳感器，它的性能好壞會直接影響到系統(tǒng)性能。
因此，要選擇適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，不僅要掌握各種類型傳感器的結(jié)構(gòu)、原理及性能指標，還必須懂得傳感器的信號應(yīng)該如何控制、處理和現(xiàn)實，只有通過對傳感器應(yīng)用實例的分析了解，才能掌握傳感器的開發(fā)和應(yīng)用。
現(xiàn)在越來越多的傳感器被用于各個領(lǐng)域，且為了提高自身的功效、時效及生產(chǎn)力，各領(lǐng)域的專家們也在自主研發(fā)適用于該領(lǐng)域的傳感器，于是種類繁多的新型傳感器及傳感器系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。接下來我們主要來談?wù)凱T1000溫度檢測和控制部分的相關(guān)信息。
?。?）測溫電路部分
測溫環(huán)節(jié)電路輸出的電壓范圍為0.3-3.3V。下圖是我設(shè)計的測溫環(huán)節(jié)電路圖。選用PT1000（PT1000阻值變化幅度大，測溫的靈敏度較PT100高一些；PT100更適合大范圍測溫）。電橋電壓為TL431產(chǎn)生的基準電壓4V?；蛘哂肦EF3140產(chǎn)生一個穩(wěn)定的4.096V作為電橋的輸入電壓。R1和R2作為電橋的兩臂，考慮到流過PT1000的電流不超過0.5mA，選擇R1和R2阻值為7.5K。
電橋輸入送到由OP07組成的差動放大電路中。經(jīng)過放大后電壓輸出送到STM32的AD采樣端口。由電橋平衡的計算公式可以算出，R3+R4=984.4歐，取值985歐；差動放大電路放大倍數(shù)為45.13倍，取值45倍。此時根據(jù)選取的參數(shù)可以算出：在0攝氏度時：輸出電壓為287.366mV；15攝氏度時，輸出電壓為1.399V；40攝氏度時，輸出電壓為3.207V。
圖1 測溫部分電路圖
?。?）溫控部分
TEC驅(qū)動芯片采用BTS7960電機驅(qū)動芯片。BTS7960持續(xù)的漏極電流高達40A，能允許PWM的頻率從0Hz到25kHz之間任意變化。驅(qū)動電流可直接由輸入邏輯電平控制。輸入INH和IN引腳的電平在1.75V以上就可以識別為高電平，1.4V以下就可以識別為低電平；可以用STM32單片機直接驅(qū)動。其電平特性如圖2所示。
圖2 BTS7960電平特性
本身BTS7960可以組成半橋驅(qū)動電路，在實際應(yīng)用中，我將兩片BTS7960組成全橋驅(qū)動電路。可以實現(xiàn)對流通TEC電流的方向控制，即可以實現(xiàn)TEC制冷，也可以使TEC進行加熱。實際電路圖如圖3所示。
圖3 TEC驅(qū)動電路
PWM1接單片機定時器的PWM輸出端口，進行占空比的調(diào)節(jié)。CONTROL接單片機普通IO口，對BTS7960進行工作和休眠兩種狀態(tài)的控制（當(dāng)設(shè)定為低電平進入睡眠狀態(tài)）。DIR接單片機普通IO口，控制流通TEC的電流方向。當(dāng)IN輸入為1時，高端MOSFET開通，低端MOS-FET關(guān)斷，反之則高端關(guān)斷低端開通。
?。?）電平轉(zhuǎn)換部分
采用SN74LVC4245IO接口電平轉(zhuǎn)換芯片，共8路?？梢詫崿F(xiàn)3.3V和5V電平互轉(zhuǎn)。其封裝（也有貼片封裝）和功能列表如圖4所示。
圖4 SN74LVC4245芯片引腳圖和功能說明