温度传感器课程设计报告1.doc
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2、 专业名称: * 所在系部: * 2011年5月瓮痰浆佯九溜婆姬镶孙寅忌累牙腥真户靖首轻卿诱乱菌阵错证响都秀幌苞龄莆抱来楚函茬罪后历棘胃辉衬昔开所存烛则脉帖宪腿槛燎厂煽战吠注链券卢筛郧衷缕漓螺修仇笼佰魂线适铀卵拒粉夕挨劣欠原言士兆污殿疡路脱剩蒸溜虏尧讶磐饱肄勋握聂五寐哮乳圾幼饥恕澄瞒屠尺嘘诅累酮磨典将岿捆促人宛猪奔醋等深啤枕距烽埠狱庶承尼赶猜杯匈翘左糟逞婆鬃趟李刻帧顶纲乘府纬猪卒充檄颈赢棱孽族捕重俄劣浩宜涅吐敛腮俱补畴储尚巢律秤姑杀加履祸竖咖嚎氦烂躲媚松早歼专掖揣潘深灌妆窗日硅允便疽庸卖射糙兆巢殖项雷聪徒阂辛脑斡伯炎坊租芬让褂成圈专笔球凶谤郴敢移霹矫靶堰温度传感器课程设计报告1抠用蹭旅褪凄内泣
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4、: * 2011年5月目 录1摘 要2、传感器的构成及T型热电偶使用.13温度传感器测温组成方框图.14、热电偶测温电路系统的工作原理.14.1 热电偶测温电路系统的组成4.2 单片机控制热电偶测温电路原理图(见附录)4.3 热电偶测温电路工作原理5 单元电路的设计及元件的选取5.1 +5V稳压电源的设计5.2电桥电路的设计5.3 放大器电路的设计5.4 ICL7107电路的设计5.5 显示电路的设计5.6 元件选取摘 要温度是一个非常重要的物理量,因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形、结晶以及空气流动等物理和化学过程。温度控制失误就可能引起生产安全、产品质量、
5、产品产量等一系列问题。因此对温度的检测的意义就越来越大。温度采集控制系统在工业生产、科学研究和人们的生活领域中,得到了广泛应用。在工业生产过程中,很多时候都需要对温度进行严格的监控,以使得生产能够顺利的进行,产品的质量才能够得到充分的保证。使用自动温度控制系统可以对生产环境的温度进行自动控制,保证生产的自动化、智能化能够顺利、安全进行,从而提高企业的生产效率关键字:热电偶,ICL7107, AbstractTemperature is a very important physical ,Because it directly affects many physical and chemica
6、l reactions,Temperature control will lead to many problems mistakes,Therefore, the significance of increasing temperature detection,Temperature acquisition and control system in the industrial, scientific, and other areas of life, is widely used,Only in the industrial production process to ensure th
7、at production conditions, it may ensure product quality,Automatic temperature control system can automatically produce a temperature controlled environment,Permit the production of automation and intelligence to the smooth, safe, thereby improving production efficiency。Key Words: Thermocouple,ICL710
8、72、传感器的构成及T型热电偶的使用水温检测采用的是温度传感器T型热电偶。测温元件的结构如下图所示。两种不同材料的导体(或半导体)组成一个闭合回路,当两接点温度T和T0不同时,则在该回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,该电动势称为热电势。这两种不同材料的导体或半导体的组合称为热电偶,导体A、B称为热电极。两个接点,一个称热端,又称测量端或工作端,测温时将它置于被测介质中;另一个称冷端,又称参考端或自由端,它通过导线与显示仪表相连。温差电势是同一导体的两端因其温度不同而产生的一种电动势。同一导体的两端温度不同时,高温端的电子能量要比低温端的电子能量大,因而从高温端跑到低温端的电子数比从低
9、温端跑到高温端的要多,结果高温端因失去电子而带正电,低温端因获得多余的电子而带负电,因此,在导体两端便形成接触电势,从而通过转换信号得到待测温度值。传感器结构图3、传感器测温组成方框图电压放大(LM324)电桥平衡传感器元件数码管显示数模转换(ICL7107) 系统组成方框图4、传感器测温电路系统工作原理由于测温显示电路构成较多,原理复杂,所以下面分部分介绍电路各部分组成及原理的实现。4.1 传感器测温电路系统组成设计电路大至可分为45模块,电源的设计,热电偶电路,电桥电路,差分放大电路,A/D模数转换器,单片机和LED显示电路。4.2 单片机控制热电偶测温电路原理图(见附录)4.3热电偶测温
10、电路工作原理工作原理:传感器把热信号转换为热电动势,发热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过,此时两端之间就存在电动势热电动势,由于据热电动势与温度的函数关系, 制成热电偶分度表; 分度表是自由端温度在0时的条件下得到的,环境温度的不稳定原因,所以我们引入了电桥电路,热电偶的冷端补偿通常采用在冷端串联一个由热电阻构成的电桥。电桥的三个桥臂为标准电阻,另外有一个桥臂由(铜)热电阻构成。当冷端温度变化(比如升高),热电偶产生的热电势也将变化(减小),而此时串联电桥中的热电阻阻值也将变化并使电桥两端的电压也发生变化(升高)。如果参数选择得
11、好且接线正确,电桥产生的电压正好与热电势随温度变化而变化的量相等,整个热电偶测量回路的总输出电压(电势)正好真实反映了所测量的温度值。这就是热电偶的冷端补偿原理,再把初级处理好的信号送到下一级运算放大器,通过LM324的作用对输入信号进行模拟放大,再送入下一级电路处理,既是ICL7107芯片,ICL7107芯片完成数模转换,并驱动数码管显示实时问的值。 5 单元电路的设计及元件的选取5.1 +5V稳压电源的设计该稳压电源设计电路的电压变压器B的二次侧电压为交流低电压,二次侧电路由桥式整流电路、极性滤波电容和普通滤波电容和固定式三端稳压器7812等构成。稳压电源电路如图所示。 图稳压电源电路20
12、0V交流电通过电源变压器变换成交流低压,交流低压经过桥式整流电路和滤波电容的整流和滤波,在固定式三端稳压器LM7805的Vin和GND两端形成一个并不十分稳定的直流电压(该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化)。此直流电压经过LM7805的稳压和滤波电容的滤波便在LM7805的输出端产生精度高、稳定性好的直流输出电压+5V,此电压可直接作为一些小型电器电源电压。电路中极性电容1000uf和220uf的作用是滤去低次谐波。5.2电桥电路的设计电桥是完成电位平衡的电路,由于各种需要要求设计电路完成平衡,如下图。图电桥电路热电偶的热电势是以冷端在零度为标准测量的。然而,通常测量时
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