熱電阻溫度測量系統(tǒng)

1、電子電路綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn) 9 熱電阻溫度測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 摘要一、熱電阻溫度檢測原理純金屬和大多數(shù)合金的電阻率都隨溫度升高而增加 , 即具有溫度系數(shù)。 熱電 阻溫度計(jì)就是利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而改變的特性來進(jìn)行溫度測量 的。也就是說在一定溫度范圍內(nèi),電阻 -溫度關(guān)系是線性的。溫度的變化,可導(dǎo) 致金屬導(dǎo)體電阻的變化。這樣,只要測出電阻值的變化,就可達(dá)到測量溫度的目 的。二、熱電阻的分類熱電阻常規(guī)使用一般有三種:名稱 代號(hào) 分度號(hào) 測量范圍 0度值鉑熱電阻 WZB BA1/BA2 -200650 46/100銅熱電阻 WZG Cu50/Cu100 -50150 50/100鎳熱電阻

2、WZN Ni50/Ni100 -60180 50/100關(guān)鍵詞熱敏電阻,電子測溫, A/D轉(zhuǎn)換,濾波電路,放大電路,傳感器電路報(bào)告正文一、 基本要求設(shè)計(jì)一個(gè)利用熱電阻 Pt100為溫度測量元件設(shè)計(jì)一個(gè)電子測溫系統(tǒng)。1、溫度測理范圍 0-100攝氏度;2、用發(fā)光二極管顯示 A/D的輸出狀態(tài), 0度時(shí)輸出“ 0000000” , 100度時(shí) 輸出為“ 1100000” ,自擬檢驗(yàn)方案。3、用體溫檢測系統(tǒng)的工作狀況,顯示結(jié)果基本吻合。4、設(shè)計(jì)該電路的電源電路(不要求實(shí)際搭建 ,用 PROTEL 軟件繪制完整的 電路原理圖(SCH 及印制電路板圖(PCB 。二、提高要求1輸出端加入 50Hz , 10

3、mV 的正弦波干攏信號(hào),系統(tǒng)能正常工作;2用數(shù)碼管顯示測量結(jié)果。三、探究要求a 在本系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,經(jīng)過簡單改造,設(shè)計(jì)出其他用途的測量系統(tǒng)。請給 出盡可能詳細(xì)的設(shè)計(jì)方案;b 請進(jìn)一步完善本系統(tǒng)的功能或性能,給出具體方案或進(jìn)行實(shí)際演示;c 能否給出功能或性能更好、性價(jià)比合理且與本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案具有明顯 差異的、全新的溫度測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案;d 在不使用微處理器的情況下,能否尋找到克服 Pt100的阻值與溫度的關(guān) 系存在非線性的方法。請給出具體方案。四、實(shí)驗(yàn)所用儀器1、 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器2、 示波器3、 晶體管毫伏表4、 萬用表5、 直流穩(wěn)壓電源五、實(shí)驗(yàn)可選器件Pt100熱電阻和若干精密電阻及電位器,

4、 LM324、 OP07、 LM741、 ADC0804、 LM555、發(fā)光二極管、數(shù)碼管、變壓器、整流橋、 7812、 7912、 7805、 IN4148、 二極管、電阻、電容等六、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解掌握熱電阻的特性和使用方法2、掌握利用運(yùn)算放大器組成儀用放大器3、了解模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法4、了解電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法和基本步驟。七、實(shí)驗(yàn)原理利用熱電阻 Pt100為溫度測量元件設(shè)計(jì)一個(gè)電子測量系統(tǒng),如圖 1所以,本 系統(tǒng)包括傳達(dá)感器電路、 放大電路、 濾波電路、 AD 轉(zhuǎn)換電路、 顯示電路和電 源電路六個(gè)單元構(gòu)成。其中, 傳感器電路采用 Pt100熱電阻和若干精密電阻及電位器夠成的橋式溫

5、 度測量電路進(jìn)行設(shè)計(jì);放大電路采用 LM324設(shè)計(jì)的三運(yùn)放差分放大器構(gòu)成; 濾波電路為采用高精度運(yùn)放 OP07設(shè)計(jì)的 2階低通有源濾波器。 A|D轉(zhuǎn)換電路 采用 ADC0804進(jìn)行設(shè)計(jì);顯示電路采用發(fā)光二級管進(jìn)行設(shè)計(jì);電源電路采用 變壓器、穩(wěn)壓模塊和整流橋等器件進(jìn)行設(shè)計(jì)。熱電阻溫度測理系統(tǒng)原理框圖1:電源電路的設(shè)計(jì)在電子電路和電氣設(shè)備中,通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電,直流 電源可分為兩在類,一類是化學(xué)電源,各種各樣的干電池、蓄電池、充電電 池等電源; 其優(yōu)點(diǎn)是體積小、 重量輕、 攜帶方便等, 缺點(diǎn)是成本高, 易污染。 另一類是穩(wěn)壓電源,它是把交流電網(wǎng) 220V 的電壓降為所需的數(shù)值,然后通

6、 過整流、濾波和穩(wěn)壓電路,得到穩(wěn)定的直流電壓,這是現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)手比較 廣的一類。 直流穩(wěn)壓電源的姐成一般是由電源變壓器、 整流電路、 濾波電路、 穩(wěn)壓電路四部分組成。電源變壓器的功能交流電壓變換部分, 將電網(wǎng)電壓變?yōu)樗璧慕涣麟妷? 并將直流電源與交流電網(wǎng)隔離; 整流部分的作用產(chǎn)將變換后的交流電壓轉(zhuǎn)為 單方身的脈動(dòng)電壓。單方向在脈動(dòng)電壓存大很大的脈動(dòng)成份,不能直接提供 給負(fù)載,脈動(dòng)諧波成份成為紋波。電路形式有半波整流、全波整流、橋式整 流等形式;濾波電路的作用是濾除交流分量,得到更純凈的直流電源;穩(wěn)壓 部分的作用是維持輸出直流電壓的基本穩(wěn)定。 經(jīng)過濾波電路后的電壓和穩(wěn)定 性比較差。電壓受溫度、

7、負(fù)載、電網(wǎng)電壓波動(dòng)等因素的影響較大,故需要穩(wěn) 壓電路來保持電壓的恒定。直流穩(wěn)壓電源的性能指標(biāo):1、最大輸出電流2、輸出電壓和電壓調(diào)節(jié)范圍;3、保護(hù)特性4、效率5、過沖幅度單片集成穩(wěn)壓器是最常用的穩(wěn)壓器件之一。它把穩(wěn)壓電路的調(diào)整管、誤差放 大器、 取樣電路、 啟動(dòng)電路、 保護(hù)電路等集成在一個(gè)芯片上的專用集成電路。 單 片集成穩(wěn)壓器品種繁多, 我們只介紹應(yīng)用最多、 最簡單的一種:固定輸出一三端 集成穩(wěn)壓器。固定輸出的三端穩(wěn)壓器有輸出正壓和輸出負(fù)壓兩種系列,分別用 CW78XX 和 CW79XX 表示。CW78XX系列(輸出正壓 :它又分為 CW78XX 、 CW78MXX 和 CW78LXX 三類

8、。 CW78XX 表示輸出電流為 1.5A ; CW78MXX 表示輸出電流為 0。 5A ; CW78LXX 表示輸出電流僅為 0。 1A 。 其中表示輸 出的電壓值,實(shí)際有 0。 5、 0。 6、 0。 8、 12、 15。 20。 24幾種規(guī)格,分別表示 輸出電壓為 5V 、 6V 、 8V 、 12V 、 15V 、 20V 和 24V 。 其外型封裝及接線圖如圖所示。 CW79XX 系列(輸出負(fù)壓 :CW79XX 系列與 CW78XX 系列意義完全相同。所不同的是輸出為負(fù)電壓。在使 用單片集成穩(wěn)壓器應(yīng)注意輸入電壓 VI 比輸出電壓 VO 高 2 3V 。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的 電源電路如圖所

9、示,共有 +5V、 +12V和 -12V 三個(gè)直流輸出端。 2.1:放大電路設(shè)計(jì)在進(jìn)行放大電路設(shè)計(jì)時(shí),主要應(yīng)該考慮盡可能提高輸入阻抗和共模抑制比, 盡可能減小輸出噪聲和溫漂, 從而盡可能減小信號(hào)的失真。 測理技術(shù)中常需要把 橋路的雙端差模小信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換為單端輸也的信號(hào), 而且既要對共模信號(hào)具有相當(dāng)強(qiáng)的抑制能力又要盡可能地減小溫漂。 差分放大電路的特點(diǎn)正好能夠滿足這 些需求, 差分放大電路的設(shè)計(jì)可以采取三極管、 場效應(yīng)管和集成運(yùn)放等多種方案 進(jìn)行。 在工程實(shí)際中, 為了提高系統(tǒng)的抗干攏能力, 以獲得純凈的信號(hào), 一般使 用運(yùn)算放大器來設(shè)計(jì)差分放大電路。這里我們采用集成運(yùn)放來設(shè)計(jì)差分放大器。如圖

10、所示, 為三運(yùn)放構(gòu)成的差分電路, 這是一種現(xiàn)代工程常用的差分放大器 的結(jié)構(gòu)。運(yùn)放 A1和 A2構(gòu)成輸入放大部分, A3為差分放大部分。從電路結(jié)構(gòu)可 知, 該電路具有輸入阻抗高、 共模抑制比高、 溫漂影響小和二級放大信號(hào)失真小 等優(yōu)點(diǎn)。 圖 3 三運(yùn)放差分放大器電路行為特性(1差分輸出部分在理想運(yùn)算放大器條件下,根據(jù)電路圖和差分放大器行為特征,得到 A3運(yùn) 算放大器差分電路的輸出為:2001021( R v v v R =- (1(2輸入放大部分對于信號(hào)輸入端,可以得到有關(guān)電阻 w R 上電流的方程2201112i o i i i V V V V V V RRR-= (2從上式可以解出:1122

11、21(1 (1 o i i w w o i i wwR R V V V R R R R V V V R R =+-=+-(3把上式帶入(1式后可得:201212(1( i i wR R V V V R R =+- (4式 (4 就是理想運(yùn)算放大器條件下, 三運(yùn)放差分放大器的行為特征。 其中,21R R 是差分放大部分的差分信號(hào)放大倍數(shù), 21wR R +是輸入放大部分的差分信號(hào)放大倍數(shù)。對式(4的討論如下:1 如果設(shè)輸入信號(hào)由差模信號(hào)和共模信號(hào)疊加組成, ,則在理想條件下(理想的運(yùn)放和對稱的電阻元件 ,電路的共模抑制比可以 達(dá)到無窮大;2設(shè)輸入共模信號(hào)為 co m V ,在式(3中令 12co

12、m i i V V V =,可以得到12com o o V V V =。這說明在三運(yùn)放組成的差分放大器中, A1和 A2組成的輸入放大部分對共模信號(hào)沒有任何放大作用。以上分析還說明, 在理想條件下, 如果考慮 上電流代數(shù)和為零, 對于輸入 的差分信號(hào)來說, 可以認(rèn)為 A1和 A2組成的輸入放大部分相當(dāng)于兩個(gè)相互獨(dú)立的 同相放大器,同相放大器的反相輸入端的接地電阻為2wR ,由此也可以得到式(4 。 但由于忽略了電流的抵消的原理, 所以這種分析方法不適合于對共模輸入 信號(hào)的分析。2.2:電路參數(shù)分析(1電路的輸入輸出電阻根據(jù)圖 2的等效電路, 對三運(yùn)放差分放大電路來說, 其輸入端對信號(hào)源來說 具

13、有相當(dāng)高的電阻,輸出電阻則是輸出差分放大電路的輸出電阻。 (2偏置電流和失調(diào)電壓圖 2表明,三運(yùn)放差分放大電路并沒有提供直流偏置電流通道。盡管電阻 RW 是運(yùn)算大器 A1和 A2的同相端各加一個(gè)接電阻,才能構(gòu)成偏置電流通道。實(shí) 際上, 在 A1和 A2中任何一個(gè)同相輸入端加上一個(gè)接電阻即可, 但為了保持較小 的失調(diào)電壓,應(yīng)當(dāng)各加一個(gè)電阻。 (3共模抑制比三運(yùn)放差分放大電路的共模抑制比 KCMR 由差分電路的電阻決定。目前工程 中經(jīng)常使用的是集成化的三運(yùn)放差分放大電路,共模抑制比可以達(dá)到 100dB 以 上。除此之外, 還必須注意共模信號(hào)的幅度一般比較大, 需要考慮運(yùn)算放大器對 輸入信號(hào)最大值的

14、承受能力,保證每個(gè)輸入端的最大輸入信號(hào)幅度在允許范圍 內(nèi)。如圖所示,本系統(tǒng)中采用四運(yùn)放 LM324N 設(shè)計(jì)三運(yùn)放差分電路。各參數(shù)值如 圖所以, R=51 k , R1=1 k , R2=20 k , RW 由 20 k 的電位器與 10 k 的 固定電阻串聯(lián)而成。 圖 4 利用 LM324N 設(shè)計(jì)的三運(yùn)放差分電路由式 (4 可得, 該三運(yùn)放差分電路的放大倍數(shù)為 88 224。 在實(shí)際使用時(shí)可 以根據(jù)需要調(diào)整放大倍數(shù)的大小,靈活方便,通用性強(qiáng),極具實(shí)用價(jià)值。 3.1:濾波器電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中,為了去掉 50Hz 信號(hào)和其他隨機(jī)噪聲的干擾,在對測量信號(hào)進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換和顯示之前對放大后的信號(hào)進(jìn)行濾波

15、。 從濾波效果好和電路盡可能簡單 的角度考慮,如圖 4所示,本系統(tǒng)采用高清度運(yùn)放 OP07設(shè)計(jì)了一個(gè)二階壓控電 壓源低通濾波電路。圖 5 二階壓控電壓源低通濾波電路3.2:通帶電壓放大倍數(shù) LPF 的通帶電壓放大倍數(shù)就是 f=0是輸入電壓與輸出電壓之比。而對于直流 信號(hào)而言,電路中的電容相當(dāng)于開路,因此它的通帶電壓放大倍數(shù)就是同相 比例電路的電壓放大倍數(shù),即:11f up R A R =+(53.3:傳遞函數(shù)集成運(yùn)放同相輸入端的對地電壓與輸出電壓的關(guān)系是01( ( upU s U s A +=(6( U s +與M 點(diǎn)的電位關(guān)系是1( ( 1m U s U s sC R+=+ (7由節(jié)點(diǎn)電流法

16、(M 點(diǎn)可得:0( ( ( ( 0i m m m U s U s U s U s U s U s sC RR+-= (8將式(6 、 (7 、 (8聯(lián)立求解,圖 4所示的濾波電路的傳遞函數(shù)是 2( 1(3 (upu up A A s A sC R sC R =+-+ (9上式表明電路的通帶電壓放大倍數(shù)應(yīng)小于 3,否則將有極點(diǎn)處于右半 S 平面 或虛軸上,電路不能穩(wěn)定工作。 3.4:頻率特性將式(9中的 s 換成 j ,并令 0012f R C=,可得21(3upu up A A f f j A f f =-+- (10當(dāng) 0f f =時(shí),式(10可化簡為 0(3up uf f up A A j

17、 A =- (11當(dāng) 0f f =時(shí)電壓放大倍數(shù)的模與通帶電壓放大倍數(shù)之比成為 Q 值。13upQ A =- (12當(dāng)二階壓控 LPF 的幅頻特性可知, 當(dāng) Q =0.7時(shí)濾波效果最好, 此時(shí) up A =1.57.正是從這一點(diǎn)考慮,加上本系統(tǒng)濾波的需要設(shè)計(jì)了圖 9-4所示的二階壓控LPF ,此二階壓控 LPF 的上截止頻率 0 7.96f H z=。4:A/D轉(zhuǎn)換與顯示電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中, A/D轉(zhuǎn)換電路的采用 ADC0804進(jìn)行設(shè)計(jì), 顯示電路采用發(fā)光二 極管進(jìn)行設(shè)計(jì)。 555振蕩電路產(chǎn)生 1KHz 的脈沖信號(hào)觸發(fā) ADC0804的 WR 完成 A/D轉(zhuǎn)換操作。ADC0804是分辯率為 8位

18、的逐次逼近型的 A/D轉(zhuǎn)換器,完成一次轉(zhuǎn)換大約需要 100us , 輸入電壓為 0-5V 引出端refU 是芯片內(nèi)部電阻所用的基準(zhǔn)電源 電壓,為芯片電源電壓的 1/2,即 2.5V 。如果要求基準(zhǔn)電源電壓的穩(wěn)定度較高時(shí),refU 也可由外部穩(wěn)定度輸高的電源提供。 CS 為片選端,低電平有效。 RD 、 W R 為讀寫控制端,低電平有效,在 W R 上升沿后約 100 us 轉(zhuǎn)換完成。 中斷請求信號(hào) INTR 輸出自動(dòng)變?yōu)榈碗娖? RD =0, 送出數(shù)字信號(hào)。 在 RD 的 上升沿出現(xiàn)后 INTR 又自動(dòng)變?yōu)楦唠娖?。?ADC0804的 8位數(shù)字輸出端口各接一個(gè)發(fā)光二極管,通過發(fā)光二極管 的亮滅

19、就可以讀出 ADC0804輸出的二進(jìn)制數(shù)據(jù),從而顯示出測量結(jié)果。 555振蕩電路的設(shè)計(jì)同時(shí)見下圖圖 6 A/D轉(zhuǎn)換與顯示電路5:傳感器電路的設(shè)計(jì)熱電阻是利用物質(zhì)在溫度變化時(shí)本身電阻也隨著發(fā)生變化的特性來測理溫 度的,在工業(yè)上被廣泛地應(yīng)用于測量中低溫區(qū)(-200C 500C 的溫度。 目前主工的熱電阻有鉑、 銅、 鎳等, 為適應(yīng)低溫測量的需要, 還研制出川銦、 錳、碳等作為熱電阻材料。鉑熱電阻 鉑電阻在氧化性介質(zhì)中,甚至在高溫下,物理、化學(xué)性能比較穩(wěn)定,因此, 它有很好的穩(wěn)定性和測量精度,主要用于高精度的溫度測量和標(biāo)準(zhǔn)測溫裝置中。鉑電阻與溫度的關(guān)系,在 0630.740C 以內(nèi)為2(1 t R

20、C A t B t =+ (13 在 -1930C 00C 以內(nèi)為2301(100 t R R At Bt C t t =+- (14式中 t R 是溫度為 o t C 時(shí)的電阻值; 0R 是溫度為 00C 時(shí)的電阻值; t 為任一溫 度值; A 、 B 、 C 為分度系數(shù), A=3.940 310-/ 0C , B=-5.84 710-/ 0C , C=-4.22 1210-/ 0C 。由上式可知, 要確定 0R 與 t 的關(guān)系, 首先要確定 0R 的數(shù)值。 在工業(yè)上將相應(yīng) 于 0R =50 和 0R =100的 t R t的關(guān)系制成分度表, 稱為熱電阻分度表, 供讀者 查閱。熱電阻溫度傳感

21、器的連線方式熱電阻由于溫度高, 性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)測量中得到廣泛應(yīng)用。 但其缺點(diǎn)是 熱慣性大,需輔助電源。另外,值得注意的是,流過熱電阻絲的電流一般為 45mA,不能過大,否則會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)生的熱量過多而影響測量精度。由于熱電阻的阻值很小, 所以以它的測量誤差與其接線電阻有關(guān)。 如 50 的 鉑電阻, 1 的導(dǎo)線電阻將產(chǎn)生 5 o C 的誤差。一般為了降低導(dǎo)線的電阻影響。 如下圖 7所示,實(shí)際溫度測量中,常用電橋作為熱電阻的車來那個(gè)電路。因此, 利用電橋接線法能精確的測量溫度。 由于這種方法精確并且簡單, 所以, 在工業(yè) 上用鉑電阻測溫時(shí),幾乎都是這種接線方法。 圖 7:電橋接線法電阻電橋輸出的電

22、壓信號(hào)反應(yīng)了兩個(gè)輸出端之間的電壓信號(hào)看成是由差摸 信號(hào) (兩個(gè)輸出端之間的信號(hào)變化 和共模信號(hào) (每一個(gè)輸出端靜態(tài)時(shí)的對地電 壓所組成。根據(jù)電路的基本構(gòu)造,可以得到:341134552255o cc o cc R R U V R R R R R U VR R R +=+=+(15 當(dāng) 溫 度 為 0C橋 平 衡 時(shí) 有34512; 55, R R R R R R R +=為 溫 度 變 化 引 起 阻 值 的 變 化 量 。 將 34512;, R R R R R +=帶入上式可得250020125255(cc R R U U U V R R R R R =-=+ (16當(dāng) 525R R R

23、<<+時(shí)有2500201225(ccR R U U U V R R =-+ (17即電橋輸入電壓與熱電阻的變化量成正比,并且輸出電壓與 5R 之間是線性 關(guān)系。所以,在設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中一定要注意要滿足 5R << 25R R +這一條件。 6:溫度測量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的溫度測量范圍是 0100 0C ,通過查找鉑熱電阻分度表可知 Pt100熱電阻的阻值變化范圍應(yīng)該是 100138.5 0C ,取 2R =7.5 0k C , 由式(17可得2500201225(025.67 (ccR R U U U V m V R R =-=+ (18為了保留一定的超調(diào)能力, 設(shè)溫度為 100

24、時(shí), ADC0804的輸入電壓為 3.75V , 則輸出為“ 1100000” ,溫度為 0時(shí), ADC0804的輸入電壓為 0V ,則輸出為 “ 0000000” 。由式(18可求出系統(tǒng)的放大倍數(shù)應(yīng)調(diào)整為 146。 08,本系統(tǒng)中的 差分放大器的放大倍數(shù)調(diào)節(jié)范圍是 88224,完全符合要求。值得注意的是濾波 電路的放大倍數(shù)為 1.57,調(diào)試時(shí)也須予以考慮,故在 ADC0804在輸入端設(shè)計(jì)了 一個(gè)比例電路,這樣可以提高系統(tǒng)調(diào)試的靈活性。為了減小直流電源對測量電路的影響, 在電橋的參考電壓輸入端設(shè)計(jì)了一個(gè) 跟隨電路,從而進(jìn)一步提高測量的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。電路中多處使用了電容進(jìn)行濾波。電容是一個(gè)能儲(chǔ)

25、存電荷的元件。有了電 荷, 兩極板之間就有電壓 c QU C =。 在電容量不變時(shí), 要改變兩端電壓就必須改變得越慢, 而電荷改變的速度, 取決于充放電時(shí)間的常數(shù)。 時(shí)間常數(shù)越大, 電荷 改變越慢,由電壓變化也越慢,即交流分量越小,也就“濾除”了交流分量。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的二階壓控 LPF 的上截頻為 0f =7.96 Hz ,有效地濾除了輸入端 加入的 50Hz , 10mV 的正弦波干擾信號(hào),系統(tǒng)能正常工作。整個(gè)電路圖如下所示 上面的圖依次為整個(gè)電路的原理以及 PCB 板上的圖7:熱敏電阻 pt100的介紹(1 pt100的原理,尺寸及物理特性M222 系列 薄膜鉑電阻 PT100 或 PT10

26、00德國賀利氏(Heraeus 原裝進(jìn)口· 70 -500·100 或 1000 歐, DIN 鉑電阻·A 級、 B 級·低價(jià)大包裝M 系列是大規(guī)模使用的薄膜元器件。這些元器件具有特別 小的尺寸,長期穩(wěn)定性很好,寬 家電, HVAC ,食品加工業(yè)、醫(yī)療行業(yè)。標(biāo)稱電阻 R0:100 歐 0執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) :DIN EN60751 A 級DIN EN60751 B 級技術(shù)指標(biāo):溫度系數(shù):TCR=3850ppm/K溫度范圍:B 級:-70 -500A 級:-50 -300電線:鍍鉑鎳線 規(guī)范:DIN EN 60751(符合 IEC751尺寸:2.3mm×2

27、.1mm×0.9mm (長 ×寬 ×高線長 10mm長期穩(wěn)定性:R0 漂移小于等于 0.04%(500, 1000 小時(shí)后抗振動(dòng)等級:至少 40g 加速度(10-2000Hz 絕緣電阻:>100M, 20時(shí)>2M, 500時(shí)抗沖擊等級:至少 100g 加速度(波動(dòng) 8.5mS 后自熱系數(shù):0.4K /mW (0時(shí)響應(yīng)時(shí)間:水 0.4m/s t0.5=0.05S t0.9=0.15S空氣 2m/s t0.5=3.0S t0.9=10.0S環(huán)境條件:未保護(hù)時(shí)只能用于干燥環(huán)境包裝:大包裝 1000 件測量電流:PT100 0.3-最大 1.0mA(2 Pt1

28、00的結(jié)構(gòu)圖: 8.熱敏電阻 mz2的介紹因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)室并沒有 pt100,而用了 mz2來代替,所以這里介紹下 mz2。MZ2型節(jié)能燈軟啟動(dòng)用熱敏電阻器的主要特性參數(shù)見表,其外形及接線原理圖分別見圖 a 和圖 b MZ2型節(jié)能燈軟啟動(dòng)用熱敏電阻器主要特性參數(shù) MZ2型熱敏電阻器接線原理圖產(chǎn)品簡介品 名:MZ2型 過流保護(hù)用 PTC 熱敏電阻器應(yīng)用范圍 : 配線架、電動(dòng)機(jī)、變壓器特 性 :1. 影響電路常態(tài)工作2. 復(fù)性保護(hù)、反復(fù)保護(hù)3. 工作可靠注 意:也可根據(jù)用戶要求調(diào)整性能指標(biāo)。產(chǎn) 品 主 要 參 數(shù)·常溫電阻值 R25 ·不動(dòng)作特性 (溫度 40攝氏度 +-2

29、 ·耐工頻電流能力 注:耐壓 250V 的 PTC 熱敏電阻器對應(yīng)項(xiàng)目 1耐壓 300V 的 PTC 熱敏電阻器對應(yīng)項(xiàng)目 2·過電流動(dòng)作特性(附圖表·耐強(qiáng)電感應(yīng)能力 注:耐壓 600V 的 PTC 熱敏電阻器或用在無初級保護(hù)線路上的 PTC 熱敏電阻器要求檢驗(yàn)此項(xiàng)目 ·耐沖擊電流能力 注:用在初級過壓保護(hù)后面的 PTC 熱敏電阻對應(yīng)項(xiàng)目 1用在初級過壓保護(hù)后面的 PTC 熱敏電阻對 ·耐工頻電壓能力 注:耐壓 250伏的 PTC 熱敏電阻器對應(yīng)項(xiàng)目 1耐壓 300伏的 PTC 熱敏電阻器對應(yīng)項(xiàng)目 2耐壓 600伏的 PTC 熱敏電阻器對應(yīng)項(xiàng)目

30、3特性 :·用于過流保護(hù)作用而用通訊及交流電路中。 FEATURES:· Compact for telecommunicalion and AC circuit.使用環(huán)境條件 :·環(huán)境溫度:-10 -+60·相對濕度:40%-75%(+40±2·大氣壓力:86-106KPa APPLICATION ENVIROMENTAL CONDITIONS:· Environmental tepmerature:-10 -+60· Relative humidity:40%-75%(+40±2· Atmo

31、sphere pressure:85-10KPa產(chǎn)品特點(diǎn) FEATURESMZ2 系列 PTC 是一種自動(dòng)保護(hù),自動(dòng)恢復(fù),反復(fù)使用,無觸點(diǎn),無噪音,無火花的 “ 萬次保 器 ” 。當(dāng) PTC 處于常態(tài)時(shí),阻值很小,不會(huì)影響到變壓器初、次級線圈等被保護(hù)電路的正常工作。當(dāng)電路出現(xiàn)故障時(shí), PTC 陡然發(fā)熱,阻值聚增至高阻態(tài),使電路 處于相對 “ 斷開 ” 狀態(tài),保 護(hù)電路。主要應(yīng)用 APPLICATIONS小型變壓器初級線圈,充電器、通信設(shè)備程控交換機(jī)保安單元、雷電浪涌保護(hù)電路及線路的過流過 載保護(hù)電能表,數(shù)字萬用表 RS485 接口專用的過流保護(hù),數(shù)字萬用表的過流保護(hù),微電機(jī)、晶 體管的過流保護(hù)

32、9. 基本要求的實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中,我們按照實(shí)驗(yàn)的要求連接好電路后,因?yàn)槭?mz2,其開關(guān)溫度為 60多度,所以我們用加熱的電烙鐵去加熱 mz2,并用示波器檢測 A/D轉(zhuǎn)換與顯示電路的輸入端電壓 V ,在加熱過程中,可見 V 從 0緩慢增加,但隨后越來越快,并最后增加到 5v 不動(dòng)了,而于此同時(shí), A/D轉(zhuǎn)換與顯示電路的輸出端接的 8個(gè)燈的亮暗發(fā)生了變化,從一開始的一個(gè)沒亮變化到最后的全部都亮,說明熱敏電阻的阻值發(fā)生了變化,反應(yīng)了熱敏電阻受到了加熱。10. 提高要求的實(shí)現(xiàn)在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)做完后,我們在輸入端加入了一個(gè) 50Hz , 10mv 的正弦波干擾信號(hào),然后再次連接好電路,因?yàn)橄到y(tǒng)設(shè)計(jì)的二階壓控 LP

33、F 的上截頻 f 適當(dāng),故有效的濾除了輸入端加入的干擾信號(hào),從而完成了提高要求。11. 故障及問題分析(1實(shí)驗(yàn)中我們用老師發(fā)的器件卻無法做出相應(yīng)的結(jié)果,也就是最后的輸出老是固定不變,即 只亮一組不變的燈,后來經(jīng)過我們的努力和老師的指導(dǎo),我們發(fā)現(xiàn)原來老師在發(fā)器件時(shí)將 mz2 發(fā)成了 pt100,但并為和我們說明,而 mz2的物理特性與 pt100的差的很多,所以做不出相應(yīng)的 結(jié)果,后來在上網(wǎng)查閱了 mz2的相關(guān)物理特性后并經(jīng)過改良后終于做出了相應(yīng)的結(jié)果。(2用 mz2中我們發(fā)現(xiàn)網(wǎng)上的資料上寫的 mz2最低的開關(guān)溫度都到達(dá)了 60,這讓我們很郁 悶,這個(gè)用手摸肯定是沒反應(yīng)的,即使運(yùn)放做的再大,后來

34、我們思量后并請教了老師,決定用 電烙鐵來給 mz2加熱,最后終于做出了正確的結(jié)果。12.總結(jié)和結(jié)論通過本次實(shí)驗(yàn)我了解并掌握了熱敏電阻 pt100及 mz2的特性和使用方法,掌握并利用運(yùn)算放大器組成儀用放大器,了解了模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法,并進(jìn)一步了解了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法和基本步驟。 在此次實(shí)驗(yàn)中, 我從中了解了實(shí)驗(yàn)是要靠大家合作的硬道理, 特別是給我們發(fā)錯(cuò)實(shí)驗(yàn)器件后, 我們實(shí)驗(yàn)小組的4個(gè)人每天都在一起進(jìn)行討論,并上網(wǎng)查資料,終于在最后的期限內(nèi)完成了該實(shí)驗(yàn), 當(dāng)時(shí)我才發(fā)覺原來團(tuán)隊(duì)的力量是無窮的。 當(dāng)然, 從這個(gè)實(shí)驗(yàn)中我也學(xué)到了很多東西, 比如說熱敏電阻的特性和使用方法啊等等, 都非常的寶貴, 讓我的動(dòng)手能力進(jìn)一步加強(qiáng)了。13. 元器件清單IN4148: