【正文】 多路選擇器選通其中一路進行 A/D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)存入AT89S52 單片機，然后多路選擇器選通下一路并對下一路信號進行 A/D 轉(zhuǎn)換。熱電偶測溫的缺點是 :熱電偶損耗比較大 ,增大了維護量 ,備件費用消耗大；熱響應有一定滯后。這就是熱電偶的電橋冷端補償原理。 熱電偶的冷端補償 由于熱電偶的材料一般都比較貴重 (特別是采用貴金屬時 ),而測溫點到儀表的距離都很遠 ,為了節(jié)省熱電偶材料 ,降低成本 ,通常采用補償導線把熱電偶的冷端 (自由端 )延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi) ,連接到儀表端子上。熱電偶測溫原理圖如下圖 22 所示。 熱電偶測溫基本原理 將兩種不同材料 (但符合一定要求 )的導體或半導體 A 和 B 的任意一端焊接在一起就構成了熱電偶。 兩種不同成份的導體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當接合點 的溫度不同時，在回路中就會產(chǎn)生電動勢，而這種電動勢稱為熱電勢。 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， 考慮到 本設計的控溫范圍是 0℃到 500℃，并且 K 型熱電偶具有以下優(yōu)點 ： (1)高溫廉金屬熱電偶，價格便宜，使用廣泛，年產(chǎn)量幾乎占全部金屬熱電偶的一半； (2)復現(xiàn)性好，熱電動勢與溫度關系近似線性； (3)熱電勢大，熱電勢率高， (4)抗氧化性能較好， 可在氧化性氣氛及空氣中長期使用 ； (5)產(chǎn)生的熱電勢較大，約為 41uV/℃，因而測溫精度相對較高。非標準熱電偶是指在使用哈爾濱理工大學學士學位論文 6 范圍或數(shù)量級上均不及標準熱電偶，它一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊的場合的測量。根據(jù)熱電動勢與溫度的函數(shù)關系，制成熱電偶分度表； 分度表 是自由端溫 度 在 0℃ 時的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。 熱電偶傳 感器分類 熱電偶（ thermocouple）是 溫度測量儀表 中常用的測溫元件，它直接測量溫度，并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號，通過電氣儀表（二次儀表）轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度。本章還進行了熱電偶控溫器電磁兼容性哈爾濱理工大學學士學位論文 4 設計。具體研究內(nèi)容如下： 第一章簡要說明了本課題的研究背景，以及在熱電偶測溫領域國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀。 英國的 Hamid 等將 PID 控制器應用到冰箱的溫度控制中，通過使用MATLAB/Simulink 軟件仿真和誤差分析圖的方式與傳統(tǒng)的 ONOFF 控制做了細致的比較。 ℃左右，才能保證器件輸出的 X射線波長不發(fā)生超出要求的飄移，否則， X 射線波長的超范圍飄移將使整個設備難以正常使用。 采用這種方法實現(xiàn)的溫度控制器，其控制品質(zhì)的好壞主要取決于三個 PID 參數(shù)（即比例值、積分值、微分值）。由于 PID 調(diào)節(jié)器模型中考慮了系統(tǒng)的誤差，誤差變化及誤差積累三個因素，因此，其控制性能大大地優(yōu)越于定值開關控溫法?，F(xiàn)代控制理論開始應用于實際的過程控制，但這需要對過程對象建立精確的數(shù)學模型，所以實際上往往難以得到精確的數(shù)學模型。然而，與此同時對控制系統(tǒng)的魯棒性和 靈敏度的關注有所降低。較為重要的是 Nyquist 和 Bode 在穩(wěn)定性理論上所取得的重要成就。本文就是基于此設計研究了新型的抗干擾熱偶控溫器設備。 但是，在實驗中總會遇到或多或少的問題。 在課題研制階段，為了驗證新設計產(chǎn)品的實際性能，需要對在研產(chǎn)品進行各種實驗，如溫度實驗、鹽霧實驗、交變濕熱實驗、力學實驗等實驗內(nèi)容。目前國際上用得較多的其他 溫標 有 華氏溫標 、 攝氏溫標 和 國際 實用溫標 。 Antidisturb 哈爾濱理工大學學士學位論文 IV 目錄 摘要 ..................................................................................................................... I Abstract ................................................................................................................ II 第 1 章 緒論 ........................................................................................................ 1 課題背景 ................................................................................................... 1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 ....................................................................................... 1 本設計技術指標 ....................................................................................... 3 本文主要研究內(nèi)容 ................................................................................... 3 第 2 章 熱電偶測量溫度原理 ............................................................................ 5 熱電偶傳感器分類 ................................................................................... 5 熱電偶的選取 ........................................................................................... 6 熱電效應與熱電勢 ................................................................................... 6 熱電偶測溫基本原理 ............................................................................... 7 熱電偶的冷端補償 ................................................................................... 7 本章小結 ................................................................................................... 8 第 3 章 熱電偶溫度控制 系統(tǒng)的硬件設計 ........................................................ 9 控溫器系統(tǒng)結構 ....................................................................................... 9 系統(tǒng)的信號選通及 A/D 轉(zhuǎn)換電路 .......................................................... 9 單片機 ..................................................................................................... 12 串行數(shù)據(jù)通信 ......................................................................................... 14 溫度控制電路 ......................................................................................... 18 本章小結 ................................................................................................. 23 第 4 章 熱電偶溫度控制系統(tǒng)的軟件設計 ...................................................... 24 軟件總體方案設計 ................................................................................. 24 查表法和插值法相結合求解溫度值 ..................................................... 26 數(shù)字濾波 ................................................................................................. 26 模糊控制算法 ......................................................................................... 27 本章小結 ................................................................................................. 28 結論 .................................................................................................................... 30 致謝 .................................................................................................................... 31 參考文獻 ............................................................................................................ 32 附錄 .................................................................................................................... 34 哈爾濱理工大學學士學位論文 1 第 1章 緒論 課題背景 溫度（ temperature）是表示物體冷熱程度的 物理量 ，微觀上來講是物體 分子熱運動 的劇烈程度。 為了達到提高測溫精度的目的，需要對熱電偶進行冷端補償，以彌補熱電偶冷端處于室溫環(huán)境時造成的誤差；在 PCB 電路設計中，從電源、電纜、印制板三個層次對熱電偶控溫器進行抗干擾設計；在軟件設計過程中，利用數(shù)字濾波技術進一步對干擾信號濾波處理、并用線性插值法求解溫度值，最后用模糊算法實現(xiàn)控溫器 對環(huán)境溫度的控制。哈爾濱理工大學學士學位論文 I 哈 爾 濱 理 工 大 學 畢 業(yè) 設 計 題 目： 基于熱電偶的控溫器設計 哈爾濱理工大學學士學位論文 II 基于熱電偶的控溫器設計 摘要 熱電偶（ thermocouple）是 溫度測量儀表 中常用的測溫元件，它直接測量溫度，并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號。 關鍵詞 熱電偶；冷端補償；控溫器；抗干擾 哈爾濱理工大學學士學位論文 III A Design of Thermocouple Based Temperature Controller Abstract Thermocouple (thermocouple) is a monly used temperature sensor temperature measurement instrument, It measure the temperature directly, and the temperature signal is converted into the thermal electromotive force shape of the thermocouple is not the same because the different needs. but their basic structure are roughly the same