课程设计
课程名称传感器原理及应用
实验项目热电偶温度传感器的设计
实验地点信息学院传感器实验室
专业班级电科1401班学号学生姓名
2018年12月26日
f太原理工大学课程设计任务书
1课程设计完成后学生提交的归档文件应按照封面任务书说明书图纸的顺序进行装订上交大张图纸不必装订。
2可根据实际内容需要续表但应保持原格式不变。
f一、设计方案
设计中采用了两个方案具体的方案见方案一和方案二。
方案一分立元气件冷端补偿方案
该方案的热电偶冷端温度补偿器件是由分立元件构成的其体积大使用不够方便而且在改变桥路电源或热电偶类型时需要重新调整电路的元件值。主要包括温度采集电路、信号放大电路、AD转换电路、热电偶冷端补偿电路、数码管显示电路等。其系统框图如图1。
图1分立元气件冷端补偿
方案二集成电路温度补偿方案
采用热电偶冷端补偿专用芯片MAX6675MAX6675温度转换芯片具有冷端温度补偿及对温度进行数字化测量这两项功能。一方面利用内置温度敏感二极管将环境温度转换成补偿电压另一方面又通过模数转换器将热电势和补偿电压转换为代表温度的数字量将二者相加后从串行接口输出测量结果即为实际温度数据。主要包括温度采集电路、MAX6675温度转换电路、数码管显示电路等。其系统框图如图2。
图2集成电路温度补偿方案AD590冷端补偿电路模块单片机模块热电偶转换和放大电路模块模
数
转
换
LED显示模
块
热端冷端
f测温的模拟电路是把当前K型热电偶传感器的电阻值转换为容易测量的电压值经过放大器放大信号后送给AD转换器把模拟电压转为数字信号再传给单片机AT89S51单片机再根据公式换算把测量得的温度传感器的电阻值转换为温度值并将数据送出到数码管进行显示。
综合对比以上两种方案方案一电路复杂且测量不精确照成误差较大方案二采用集成温度转换芯片不仅能很好的解决冷端温度补偿及温度数值化问题并消除由热电偶非线性而造成的测量误差且精确度高可实现电路的优化设计。故最后采用方案二。
二、传感器的选择
物体的冷热水平可以通过温度来衡量从分子水平看又可以表示物体分子运动状态温度越高分子运动越猛烈。物体温度改变后显示出的一些特点只可以由温度间接测量。最基本的环境方法温度对周边环境会产生重要影响、和人们的衣食住行、农业生产等方面密不可分。温度的测量在工业、农业生产中必不可少在工业生产中甚至需要时刻观察温度的变化。所以通过对温度的测量和测温设备的研究具有非比寻常的意义。
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