【正文】 ................................................ 21 電源電路的電路圖 .............................................. 21 電路分析 ...................................................... 21 結(jié) 論 .............................................................. 23 致 謝 .............................................................. 25 參 考 文 獻 ........................................................ 26 附錄 A ............................................................. 27 附錄 B ............................................................. 28 1 引 言 溫度是一個基本物理量，也是一個與人們的生活環(huán)境、生產(chǎn)活動密切相關(guān)的重要物理量。溫度的測量和控制技術(shù)應用十分廣泛。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學研究中，經(jīng)常需要對某一系統(tǒng)的溫度進行測量，并能自動地控制、調(diào)節(jié)該系統(tǒng)的溫度。通過該設計我們可以直觀看到溫度視數(shù)變化，根據(jù)實際系統(tǒng)的需要調(diào)節(jié)系統(tǒng)溫度。 、設計任務 進一步熟悉模擬和數(shù)字設計方法和規(guī)范，并進一步鞏固所學模擬電子及相關(guān)知識， 達到綜合應用電子技術(shù)的目的，培養(yǎng)設計開發(fā)以及動手實踐等能力，學會閱讀相關(guān)科技文獻，查找器件手冊與相關(guān)參數(shù)，獨立思考分析，完整理總結(jié)設計報告。了解溫度傳感器件的功能，學會在實際電路中應用。進一步熟悉集成運算放大器的線性和非線性應用。 了解檢測溫度的傳感器種類不同，采用的測量電路和要求不同，執(zhí)行器、開關(guān)等的控制方式也不同 。 運用電子技術(shù)來實現(xiàn)溫度測量和控制任務，完成溫度測量和控制電路的連接和調(diào)試。學會對電子電路的檢測和排除電路故障，進一步熟悉常用電子儀器的使用，提高分析問題和解決問題的能力。 、設計要求 1) 能把 溫度量轉(zhuǎn)換成比例的模擬電信號（電壓或電流）； 2) 把模擬電信號變換成數(shù)字信號； 3) 最后通過數(shù)字電路（計數(shù)、譯碼和顯示）直接指示出溫度值； 4) 被測溫度和控制溫度均可數(shù)字顯示； 5) 測量溫度為 0?8000C，精度為 ?0． 50C； 2 設計方案： 圖 ：熱電偶溫度控制方框圖 比較器：選用運放構(gòu)成的遲滯比較器 A/D 轉(zhuǎn)換、顯示電路：選用 ICL7107 熱電偶可采用冷端補償（冷端恒溫法、補償導線法），經(jīng)過非線性反饋進行校正，形成線性凋零電路，量程調(diào)整采用定位器，設定值采用外圍硬件，用 7107芯片 A/D 轉(zhuǎn)換，用共陽數(shù)碼管驅(qū)動。 比較器 設定值 控制開關(guān) 冷端補償 溫度傳感器 A/D 轉(zhuǎn)換器 顯示 線性校正 放大電路 驅(qū)動電路 電源 3 溫度傳感器 本次采用 K型熱電偶。 K型熱電偶作為一種溫度傳感器， K型熱電偶通常和顯示儀表，記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用。 K 型熱電偶可以直接測 量各種生產(chǎn)中從 0℃ 到 1300℃ 范圍的液體蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體的表面溫度。 圖 ： K 型熱電偶 K 型熱電偶通常由感溫元件、安裝固定裝置和接線盒等主要 部件 組 成。 K 型熱電偶具有線性度好，熱電動勢較大，靈敏度高，穩(wěn)定性和均勻性較好，抗氧化性能強，價格便宜等優(yōu)點，能用于氧化性惰性氣氛中廣泛為用戶所采用。 、 熱電偶的測溫原理 熱電偶測溫必須由熱電偶、連接導線及顯示儀表三部分組成。下圖是最簡單的熱電偶測溫示意圖。 圖 ： 熱電偶溫度計示意圖 按右圖組成的熱電偶蕊及測溫電偶絲 1 ，如果將熱電偶的熱端加熱，使得冷、熱兩端的溫度不同，則在該熱電偶回路中就會產(chǎn)生熱電勢，這種物理現(xiàn)象就稱為熱電現(xiàn)象 (即熱電效應 )。在熱電偶回路中產(chǎn)生的電勢由溫差 電勢和相接觸電勢兩部分組成 接觸電勢：它是兩種電子密度不同的導體相互接觸時產(chǎn)生的一種熱電勢。當兩種不同的導體 A 和 B 相接觸時，假設導體 A和 B的電子密度分別為 Na和 Nb 并且 NaNb，則在兩導體的接觸面上， 4 電子在兩個方向的擴散率就不相同，由導體 A擴散到導體 B 的電子數(shù)比從 B擴散到 A 的電子數(shù)要多。導體 A 失去電子而顯正電，導體 B 獲很電子而顯負電。因此，在 A、 B 兩導體的接觸面上便形成一個由 A 到 B 的靜電場，這個電場將阻礙擴散運動的繼續(xù)進行，同時加速電子向相反方向運動，使從 B到 4 的電子數(shù)增多，最后達到動態(tài)平衡狀態(tài)。此時 A、 B 之間也形成一電位差，這個電位差稱為接觸電勢。此電勢只與兩種導體的性質(zhì)相接觸點的溫度有關(guān)，當兩種導體的材料一定，接觸電勢僅與其接點溫度有關(guān)。溫度越高，導體中的電子就越活躍，由 A 導體擴散到 B 導體的電子就越多，致使接觸面處所產(chǎn)生的電場強度越高，因而接觸電勢也就越大。這樣將 1 產(chǎn)生的溫差熱電勢通過連接導線 2 在顯示儀表 3 中顯示出來。 、 K 型熱電偶特點 檢出 (測溫 )元件熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測元件之一。必須配二次儀表，其優(yōu)點是： ① 測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。 ② 測量范 圍廣。常用的熱電偶從 50~+1600℃ 均可連續(xù)測量，某些特殊熱電偶最低可測到 269℃ （如 金鐵 鎳鉻），最高可達 +2800℃ （如鎢 錸）。 ③ 構(gòu)造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護套管，用起來非常方便。 表 1： K 型熱電偶分度表 溫度 0 10 30 50 70 90 100 0 0 100 200 300 400 500 600 700 5 冷端補償 熱電偶測量溫度時要求其冷端（測量端為熱端，通過引線與測量電路連接的端稱為冷端）的溫度保持不變，其熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測量時，冷端的（環(huán)境）溫度變化，將影響嚴重測量的準確性。在冷端采取一定措施補償由于冷端溫度變化造成的影響稱為熱電偶的冷端補償。 熱電偶的熱電勢是以冷端在零度為標準測量的。然而，通常測量時儀表是處于室溫之下的，由于冷端不為零度，造成熱電勢差減小，使測量不準，出現(xiàn)錯誤。 不補償會出現(xiàn)測量錯誤。例如用毫伏計測量溫度，熱電偶冷端為 50度，接補償導線，補償導線冷端為室 溫 20度，如果不采取調(diào)整零點的方法，測量顯示溫度為實際溫度減去 20 度。 圖 4 .1：補償電路 6 放大電路 “ 放大 ” 的本質(zhì)是實現(xiàn)能量的控制，即 能量的轉(zhuǎn)換 ：用能量比較小的輸入 信號 來控制另一個能源，使輸出端的負載上得到能量比較大的信號。放大的對象是變化量，放大的前提是傳輸不失真。 放大 —— 把微弱的電信號的幅度放大。 一個微弱的電信號通過放大器后，輸出電壓或電流的幅得到了放大，但它隨時間變化的規(guī)律不能變，即不失真。 根據(jù)放大電路輸入信號的條件和對輸出信號的要求，放大器可分為四種類型，所以有四種放大倍數(shù)的定義。 （ 1）電壓放大倍數(shù)定義為 : AU=uo/ui （ 2）電流放大倍數(shù)定義為 : AI=io/ii （ 3）互阻