常用溫度傳感器測量電路設(shè)計實驗指導(dǎo)書解讀

常用溫度傳感器測量電路設(shè)計試驗指導(dǎo)書自動化工程學(xué)院常用溫度傳感器測量電路設(shè)計試驗指導(dǎo)書一、試驗?zāi)康模罕驹囼炓笤O(shè)計并制作一個常用溫度傳感器測量電路，要求測量溫度在常溫～100℃熱電偶溫度測量。溫度測量過程原理：1信號處理局部：負(fù)責(zé)對信號進(jìn)展放大，整形，降噪,標(biāo)準(zhǔn)化等處理。相關(guān)的物理量。該局部可以是計算機或數(shù)碼管或顯示儀表等。該試驗只涉及信號采集，信號處理局部的相關(guān)電路設(shè)計，安裝，調(diào)試等內(nèi)容。設(shè)計思路:顯示表頭顯示檢測到的溫度信號。2傳感器局部：熱電偶傳感器：AB3。ABTT0CAB不同種材料)。TT的溫差愈大，0熱電偶的輸出電動勢愈大；溫差為0時，熱電偶的輸出電動勢為0；因此，可以A、B0℃時的測量端溫度與熱電動勢的對應(yīng)關(guān)系表；可以通過測量熱電偶輸出的熱電動勢值再查分度表得到相應(yīng)的溫度K1：K測量端0123測量端0123456789溫 度〔℃〕熱電動勢〔mV〕00.0000.0390.0790.1190.1580.1980.2380.2770.3170.357100.3970.4370.4770.5170.5570.5970.6370.6770.7180.758200.7980.8380.8790.9190.9601.0001.0411.0811.1221.162301.2031.2441.2851.3251.3661.4071.4481.4891.5291.570401.6111.6521.6931.7341.7761.8171.8581.8991.9491.981502.0222.0642.1052.1462.1882.2292.2702.3122.3532.394602.4362.4772.5192.5602.6012.6432.6842.7262.7672.809702.8502.8922.9332.9753.0163.0583.1003.1413.1833.224803.2663.3073.3493.3903.4323.4733.5153.5563.5983.639903.6813.7223.7643.8053.8473.8883.9303.9714.0124.0541004.0954.1374.1784.2194.2614.3024.3434.3844.4264.4671104.5084.5494.5904.6324.6734.7144.7554.7964.8374.8781204.9194.9605.0015.0425.0835.1245.1645.2055.2465.2871305.3275.3685.4095.4505.4905.5315.5715.6125.6525.6931405.7335.7745.8145.8555.8955.9365.9766.0166.0576.0971506.1376.1776.2186.2586.2986.3386.3786.4196.4596.4991606.5396.5796.6196.6596.6996.7396.7796.8196.8596.8991706.9396.9797.0197.0597.0997.1397.1797.2197.2597.2991807.338E(t,t)=E(t,t＇)+E(tt0 0 0 0E(t,tｔ，t=0℃時的熱電勢值；0 0E(t,tｔ，參考端溫度為t0℃時的熱電勢值；0 0E(tttt=0℃時的熱電勢值。0 0 0 0例：用一支分度號為Ｋ(鎳鉻-鎳硅)熱電偶測量溫度源的溫度，工作時的參考端溫度(室溫)t=20℃，而測得熱電偶輸出的熱電勢(經(jīng)過放大器放大的信號，0A=10)32.7mv，E(t,t＇)=32.7mV/10=3.27mV，那么熱電0偶測得溫度源的溫度是多少呢?1查得：E(t＇,t)=E(20,0)=0.798mV0 0已測得 E(t,t＇)=32.7mV/10=3.27mV0故 E(t,t)=E(t,t＇)+E(t＇,t)=3.27mV+0.798mV=4.068mV0 0 0 0熱電偶測量溫度源的溫度可以從分度表中查出，與4.068mV所對應(yīng)的溫度是100℃。40～500℃RttRt=Ro(1+At+Bt2RoRo＝100Ω)。A＝3.9684×10－3／℃，B＝－5.847×10－7／℃2根引線，主要為遠(yuǎn)距離測量消退引線電阻對橋臂的影響(近距離可用二線制，導(dǎo)線電阻無視不計)。455V=V1-V2；V1=［R3/(R3+Rt)］Vc；V2=［R4/(R4+R1+RW1)］Vc；V=V1-V2=［R3/(R3+Rt)］－［R4/(R4+R1+RW1)｝Vc；Pt100于測量、掌握＜600℃的溫度。本試驗由于受到溫度源及安全上的限制，所做的試驗溫度值＜100℃。表2：Pt100分度號：Pt100溫 度 0鉑電阻分度表(t—RtRo=100Ω α=0.0039101 2 3 456789〔℃〕電阻值〔Ω〕0100.00100.40100.79101.19101.59101.98102.38102.78103.17103.5710103.96104.36104.75105.15105.54105.94106.33106.73107.12107.5220107.91108.31108.70109.10109.49109.88110.28110.67111.07111.4630111.85112.25112.64113.03113.43113.82114.21114.60115.00115.3940115.78116.17116.57116.96117.35117.74118.13118.52118.91119.3150119.70120.09120.48120.87121.26121.65122.04122.43122.82123.2160123.60123.99124.38124.77125.16125.55125.94126.33126.72127.1070127.49127.88128.27128.66129.05129.44129.82130.21130.60130.9980131.37131.76132.15132.54132.92133.31133.70134.08134.47134.8690135.24135.63136.02136.40136.79137.17137.56137.94138.33138.72100139.10139.49139.87140.26140.64141.02141.41141.79142.18142.66110142.95143.33143.71144.10144.48144.86145.25145.63146.10146.40120146.78147.16147.55147.93148.31148.69149.07149.46149.84150.22130150.60150.98151.37151.75152.13152.51152.89153.27153.65154.03140154.41154.79155.17155.55155.93156.31156.69157.07157.45157.83150158.21158.59158.97159.35159.73160.11160.49160.86161.24161.62160162.00162.38162.76163.13163.51163.89表2是該傳感器在不同溫度下的電阻值。測量電橋在4V供電狀況下溫度為30mV信號處理局部：以便于測量與處理。差分放大電路6,Vi1、Vi2VoR2VoVi1 R1 -VoVi2 R3 +R46根本差動放大器輸出電壓Vo=-V+(1+ ) Vi1 i2本試驗中運算放大器承受本試驗中運算放大器承受OP07芯片,OP07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零OP07有輸入偏置電流低和開環(huán)增益高的特點，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得OP07OP07管腳7圖圖7 op07管腳圖OP07芯片引腳功能說明：OP07芯片引腳功能說明：和856為輸出，7接正電源。試驗中承受的差分放大電路如圖8所示.Vi132

R2 i718U1R46R3R1 4iVi2 32

op07R2 i718U26

718U33 R56 Vo2op07R3 4R4op0748差分放大電路、Vo2VoR2、R1i，Vo.i= 〔1〕V=V+Ri 〔2〕o1 i1 2V=V-Ri 〔3〕o2 i2 2Vo=(V-V)= )(V-V

) 〔4〕o1 o2 i1 i2由式4知差分放大電路的放大倍數(shù)為 )，主要由 及的值打算，R1R3R4R2,R4=51kΩR11kΩ10kΩRb替，即放大倍數(shù)為5.1(1+。差分放大電路具有以下優(yōu)點：源內(nèi)阻的影響，必需提高放大器輸入阻抗。2〕高共模抑制比。電路對共模信號幾乎沒有放大作用,共模電壓增益接近零。能夠使輸出穩(wěn)定。電路的增益可以通過轉(zhuǎn)變電阻R1阻值來調(diào)整。二級放大電路999VinVout=〔式Vout= 〔6〕試驗總體電路：試驗整體電路如附圖1所示。三、需用器件與單元：傳感器、試驗臺、試驗元件箱。四、試驗內(nèi)容及步驟試驗內(nèi)容及步驟〔一：電路安裝與調(diào)試路能正常工作。按附圖1要求認(rèn)真選擇，統(tǒng)計各需要的原件。能電路相對分開的原則安排原件，便于查找和排解故障。確。特別是電解電容極性和運算放大器的電源極性。通電后先觀看各電子原件有無特別反響，供電電源有無特別反響。一切正常后進(jìn)展電路調(diào)零。方法如下：短接A,B兩端，輸出端接數(shù)字表，調(diào)整RW2使數(shù)字表顯示為零。電路增益的調(diào)整方法按試驗不同分為兩種：一圈即可。K試驗內(nèi)容及步驟〔二：掌握儀表及溫度掌握軟件的使用的試驗數(shù)據(jù)采集作預(yù)備。試驗箱等局部組成，主要任務(wù)是為溫度檢測試驗供給穩(wěn)定的溫度源。溫度掌握設(shè)備接線圖如圖10所示。10：溫度掌握設(shè)備接線圖10：溫度掌握設(shè)備接線圖22V〔可由掌握臺電表監(jiān)測。試驗臺“掌握對象”選擇：RtVipt1001，2，3RS232連接“加熱掌握”線。檢查1-5溫度掌握軟件運行參數(shù)的計算機調(diào)整從而大大簡化了操作過程，降低了儀器設(shè)備的損壞率。掌握儀表是一種智能型掌握儀表，可應(yīng)用于多種掌握場合。其內(nèi)部參數(shù)如表3所示。3：內(nèi)部參數(shù)表序號符號名稱 說 明SP 給定值

取值范圍 出廠值儀表量50.0程范圍AL-1第一 測量值大于AL-1值時儀表將產(chǎn)生上限報警。測量 同上; 0.0報警 值小于ALM1(固定0.5)值時，儀表將解除上限報警。Pb 傳感 當(dāng)測量傳感器引起誤差時，可以用此值修正器誤 0～±20.0 0.0差修正P 速率 P值類似常規(guī)PID調(diào)整器的比例帶,但變化相參數(shù) 反,P值越大,比例、微分的作用成正比增加,P值1～9999 100越小,比例、微分的作用相應(yīng)減弱,P參數(shù)值與積分作用無關(guān)。P=0I 保持 I參數(shù)值主要打算調(diào)整算法中的積分作用,與常參數(shù) 規(guī)PID算法中的積分時間類同,I值越小,系統(tǒng)積分0～3000 500作用越強,I值越大,積分作用越弱。設(shè)置I=0系統(tǒng)取消積分作用,儀表成為一個PD5d滯時后間D,D越小,則比例和積分作用均成正比增加;反之,D越大,則比例和積分作用均減弱,而微分作用相對增加。此外D還影響超調(diào)抑制功能的發(fā)揮,其設(shè)置對掌握效果影響很大。0～2023S100S6FILT濾波為儀表一階滯后濾波系數(shù)，其值越大，抗瞬間干擾系數(shù)性能越強，但響應(yīng)速度越滯后，對壓力、流量掌握0～9920其值應(yīng)較小，對溫度、液位掌握應(yīng)相對較大。7dp小數(shù)當(dāng)儀表為電壓或電流輸入時，其顯示上限、顯示下0點位限、小數(shù)點位置及單位均可由廠家或用戶自由設(shè)1置dp=0dp=1～0～3或按3需求當(dāng)儀表為熱電偶或熱電阻輸入時,當(dāng)dp=0定數(shù)點在個位不顯示，當(dāng)dp=1時，小數(shù)點在十位。8outH輸出當(dāng)儀表掌握為電壓或電流輸出〔如掌握閥位時〕，outL～按需上限儀表具有最小輸出和最大輸出限制功能。200求定9outL輸出同上0～outH按需下限求定10AT自整 0:關(guān)閉;1:啟動定狀0～10態(tài)11LocK密碼010～500鎖給定值S，大于1時，制止修改全部參數(shù)12Sn輸入Cu50–50.0～150.0℃；Pt100(Pt1)–199.9～分度號按需方式200.0℃；求定Pt100(Pt2)–199.9～600.0℃；K-30.0～1300℃；E-30.0～700.0℃；J-30.0～900.0℃；T-199.9～400.0℃；S-30～1600℃；R-30.0～1700.0℃； WR25-30.0～2300.0℃；N-30.0～1200.0℃；0～50MV； 10～50MV； 0～5V(0～10mA)；1～5V(4～20mA)；頻率f； 轉(zhuǎn)速u13OP-A主輸方控出式‘0’無輸出；‘12’固態(tài)繼電器輸出；‘3’過零觸發(fā)； ‘4’移相觸發(fā)；‘5’0～10mA0～5V；‘6’4～20mA1～5V；‘7’閥位掌握0～714OP-B副輸方控出式‘’RS232或RS485通訊信號；0～415ALP報警‘0’無報警； ‘1’上限報警；‘2’下限報警； ‘4’正偏差報警； ‘5’負(fù)偏差報警；‘6’正負(fù)偏差報警〔注①〕‘7’區(qū)間外報警；0～1018P-SL顯下示限同上-1999P-SH～按需求定19Addr通地訊址儀表在集中掌握系統(tǒng)中的編號0～631方式方式‘9’〔注①〕16COOL正反控‘10’下下限報警〔注①〕0:反向掌握,如加熱;1:正向掌握,如制冷0～1017P-SH顯示上限當(dāng)儀表為熱電偶或熱電阻輸入時,顯示上限、顯示下限打算了儀表的給定值、報警值的設(shè)置范圍,但不影響顯示范圍。P-SL～按需9999 求定當(dāng)儀表為電壓、電流輸入時，其顯示上限、顯示下限戶自由打算。20bAud通訊波1200；2400；4800；96009600特率度掌握界面。掌握界面如圖11所示。11出”等選項組成。運行時，先點擊菜單欄“通訊設(shè)置”進(jìn)展通訊設(shè)置。點擊“通訊設(shè)置”后，12界面。注：通訊設(shè)置界面的參數(shù)選擇一般為默認(rèn)值點擊“確定”后，進(jìn)入“掌握界面”溫度掌握設(shè)置項溫度“掌握界面”如圖13所示。溫度掌握設(shè)置項13儀表參數(shù)的設(shè)置：進(jìn)入儀表參數(shù)設(shè)置界面，按下面各項要求設(shè)置參數(shù)。SnPt1oP-A2〔固態(tài)繼電器〕oP-b1ALP1〔上限報警〕CooL0〔反向掌握〕P-SH100P-SL(顯示下限)：08AL-1(上限報警)：100℃9Pb010P28011I380d70FILt2dp1outH110outL0At0〔關(guān)閉〕LoCK0試驗溫度設(shè)定：留意：試驗時只調(diào)整溫度設(shè)置參數(shù)，不要調(diào)整其他參數(shù)，以免影響試驗數(shù)據(jù)。試驗內(nèi)容及步驟〔三：溫度測量電路試驗數(shù)據(jù)采集及處理該局部主要任務(wù)：對已安裝調(diào)試好的溫度測量電路進(jìn)展溫度測量實驗、記錄試驗數(shù)據(jù)、畫出試驗曲線、分析試驗結(jié)果、完成