2022年数显温度测量仪电路设计参考 .pdf
《2022年数显温度测量仪电路设计参考 .pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2022年数显温度测量仪电路设计参考 .pdf(18页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、1,.大学课程设计说明书2011/2012 学年第1 学期学院:电子与计算机科学技术学院专业:电子科学与技术学生姓名:JJJJK 学 号:VHGGHJHH 课 程 设 计 题 目:数显温度测量仪电路设计起迄日期:2011 年 12 月 19 日 2012 年 1 月 5 日课 程 设 计 地 点:电子科学与技术系机房指导教师:KLJKLJ 系主任:JKL 下达任务书日期:2011年 12 月 19 日名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页,共 18 页 -2 目录:1.课程设计目的3 2.课程设计内容和要求3 3.设计方案3 4.设计流程图5 5.工作原理6 5.1 测温部分
2、65.2 温度检测电路模块 7 5.3电压放大电路模块8 5.4 温度数字显示9 6.课程设计总结15 7.参考文献16 8.附录17 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页,共 18 页 -3 一.课程设计目的(1)、了解数显温度测量仪电路的基本实现原理;(2)、掌握计数器、显示等中规模数字集成器件的逻辑功能和使用方法;(3)、掌握利用 protel绘制电路原理图与制作PCB图的方法。(4)、Protues 仿真。二课程设计内容和要求(1)查阅所用器件技术资料,详细说明设计的数显温度测量仪电路工作流程;(2)温度测量范围:20100,测量精度为 0.1,数字显示位数四位。(
3、3)选择适当的传感器,设计恰当的放大电路,且具有调零电路。(4)为减少或消除干扰,电路应具有低通功能。三设计方案本次课程设计任务为数显温度测量仪:测温范围 20100,用 CC7107(ICL7107 可用TC7107代替)组装 312位数字电压表显示。测温传感器铂-100 热电阻(Pt-100)。热电阻变换电路用全桥测量电路。通过网上查找资料以及自身理解我选择用ICL7107 芯片,经过铂金属的传热和中间电路将热信号转换为电压信号再经放大后输入到ICL7107 芯片,最后经数字显示电路将温度信号显示。采用铂金属温度传感器来检测温度的变化,铂金属温度传感器的电阻值会随着外界温度的变化而变化,并
4、且近似为线性关系。利用这种线性关系,可以组成温度测量电路。从这个电路中将会得到跟随外界温度变化而变化的带有当前温度特征的电压信号。温度测量电路模块输出的电压信号的伏值一般较小,不能直接用于后续电路模块的输入信号。因此,要在温度测量电路模块后面加上电压放大电路。将温度测量电路输出的带有当前温度特征的电压信号进行放大,使得其输出的电压伏值能够满足后续电路模块的输入要求。放大电路模块输出的电压信号分为两路:一路直接用于数字显示电路模块的输入信号,从而得到直观的温度数据。另一路将输出的电压信号作为继电器驱动电路模块中的电压比较器的一个输入信号。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页,
5、共 18 页 -4 温度控制电路模块的输出电压信号也分为两路:一路直接送到数字显示电路模块的输入端,这样即可显示出当前要设置的温度值。另一路送入继电器驱动电路模块中的电压比较器的另一个输入端,与放大电路模块输出的电压信号进行比较,从而由这两路输入的电压信号决定电压比较器的输出电压信号。电压比较器的输出电压信号由其两路输入电压信号所决定。当两路输入信号的输入电压不相等时,则继电器驱动电路模块工作,从而控制外界温度的变化,并将变化结果输入到数字显示电路模块中;当两路输入信号的输入电压相等时,则继电器驱动电路模块不工作,从而控制外界温度向相反方向变化,并将变化结果输入到数字显示电路模块中。数字显示电
6、路模块的输出显示内容,由其输入的电压信号所决定,并且其输出显示的段码数字与输入的电压信号呈一定的线性关系。这样就可由其输入的电压信号的伏值大小来控制其显示的内容,从而得到当前温度下的数字输出显示,从而可以直观的得到当前的温度值。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页,共 18 页 -5 四设计流程图4.1 数字显示温度测量仪电路设计流程图Pt-100 温度测量电压放大电路温度数字显示电路电压比较电路电压是否相等是继电器电路导通控制温度变化带有当前温度特征的电压信号经过放大电路放大的电压信号继电器电路不导通控制温度变化否温度控制电路图 1 数字显示温度测量仪电路设计流程图4.2
7、 流程图简单说明该数显温度计主要由pt-100 温度传感器,电压放大器,312位数字 A/D转换器和数字显示器组成。先由铂金属传递温度信号,因为温度信号较小,因此要在电路中加入电压放大电路将信号放大,以满足测量的要求。信号经过放大之后分为两路:一路直接输入数字显示电路模块的显示信号,另一路经继电器驱名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页,共 18 页 -6 动电路模块中作为电压比较器的一个输入信号。通过A/D 转换器进行转换后由数字显示器显示。五功能模块5.1 测温部分测温部分采用全桥电路,12DCBA618U2TL 431R21kR31kPT 100R1100R16200V
8、C C图 2 测温全桥电路铂电阻 PT100温度传感器导体的电阻值随温度变化而变化,通过测量其电阻值推算出被测环境的温度,利用此原理构成的传感器就是热电阻温度传感器。能够用于制作热电阻的金属材料必须具备以下特性:(1)电阻温度系数要尽可能大和稳定,电阻值与温度之间应具有良好的线性关系;(2)电阻率高,热容量小,反应速度快;(3)材料的复现性和工艺性好,价格低;(4)在测量范围内物理和化学性质稳定,目前,在工业中应用最广的材料是铂和铜。铂电阻与温度之间的关系,在0630.74范围内可用下式表示:RT=R0(1+A*T+B*T2),在-2000的温度范围内为RT=R0(1+A*T+B*T2+C*(
9、T-100)T3),式中:R0和 RT分别为在0和温度T 时铂电阻的电阻值,A、B、C 为温度系数,有实验确定,R0=100,A=3.90802e-3-1,B=-5.80195e-7-2,C=-4.27350e-12-4。铂电阻广泛应用于-200850范围内的温度测量,工业中通常在600以下。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页,共 18 页 -7 图 3 铂电阻阻值随温度变化曲线5.2 温度检测电路模块电阻电桥的两个输出端电压的差值(此即为 Pt 电阻在温度变化时导致的电阻变化所引起的电压值的改变量)可由以下公式求得。4*04040()()RR UeRRR RR其中,U为
10、 10V,R0为 100,R为 Pt 电阻在不同温度下的电阻值与在0时标称电阻的差值,并且当铂电阻传感器所处温度为零下时,差值为负值;当铂电阻传感器所处温度为零上时,差值为正值。下图为铂热电阻的分度表。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页,共 18 页 -8 表 1 铂热电阻分度表由此表可知,当温度为0时,铂电阻传感器的电阻值为100;当温度为20时,铂电阻传感器的电阻值为107.79,与标称电阻值的差值为R=7.79;当温度为100时,铂电阻传感器的电阻值为138.51,与标称电阻值的差值为R=38.51。5.3 电压放大电路模块图 4 电压放大的仪用放大电路图名师资料总
11、结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页,共 18 页 -9 由于信号较于微弱,常采用仪用放大电路,它是差模输入,有较高的共模抑制比,高电压增益,低输入阻抗,低噪声。仪用放大器的原理是采用3 个性能一致的运放和精密电阻共同构成闭环放大器,输入级的两个运放采用同相输入,输入阻抗高,输出级的一个运放与精密电阻构成减法器。所以仪用放大器是靠匹配和牺牲放大倍数来获得高共模抑制比的。左边两个由高输入阻抗的同相放大器,右边的是一个差动放大器,采用电路理论中的叠加原理以及虚短虚断概念OP07系列输入失调电压温度系数较小,偏置电流较低,增益带宽积较小,高开环增益这种性能使其能够适用于高增益的测量设备以及
12、放大传感器的微弱信号,由于性能匹配困难,仪用放大器一般都是集成的.因为(Uo1-Ui1)/R6=(Ui1-Ui2)/R7,所以 Uo1=(1+R6/R7)*Ui1-R6*Ui2/R7;因为(Uo2-Ui2)/R8=(Ui2-Ui1)/R7,所以 Uo2=(1+R8/R7)*Ui2-R8*Ui1/R7;因为 R6=R8,所以 Uo1-Uo2=(1+2R6/R7)*(Ui1-Ui2);因为 R4=R9,R5=R10,所以 Uo=-R5(Uo1-Uo2)/R4;Ao=Uo/(Ui1-Ui2)=-R5(1+2R6/R7)/R4;5.4.温度数字显示部分5.4.1 ICL7107 电路部分4554Tit
13、leNumberSizeBDate:15-Jan-2010File:C:Docume nts and SettingsAdministV+1D12C13B14A15F16G17E18D29C210B211A212F213E214D315B316F317E318AB419PO L20GND21G322A323C324G225V-26INT27BUFF28A-Z29IN L030IN H131COMMON32CREF-33CREF+34REF L035REF H136TEST37OSC338OSC239OSC140U1ICL7107R12100kC40.22uFC50.1uFC1100pFC30.
14、01uFC20.47uFR1447KR101MR1124KR1325K+5-5DS1DS2DS3DS3图 5 ICL7107/TC7107A/D 转换器部分电路图ICL7107 简介(1)31/2位双积分型 A/D 转换器 ICL7107的基本特点 ICL7107是 31/2位双积分型 A/D 转换器,属于 CMoS 大规模集成电路,它的最大显示值为士 1999,最小分辨率为 100uV,转换精度为 0.05 士 1 个字。能直接驱动共阳极LED 数码管,不需要另加驱动器件,使整机线路简化,采用士5V 两名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页,共 18 页 -10 组电源供电
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2022年数显温度测量仪电路设计参考 2022 年数显 温度 测量仪 电路设计 参考
限制150内