【正文】 ..................... 10 硬件電路構(gòu) 成 ..................................................................................................................... 10 微型計算機的選擇 ............................................................................................................ 10 熱電偶的選擇 .................................................................................................................... 11 測量原理及電路圖 ............................................................................................................ 11 冷端溫度補償及信號處理 ................................................................................................ 13 AD590 ........................................................................................................................... 13 AD590 在熱電偶冷端補償中的應(yīng)用 .......................................................................... 14 CD4051 ......................................................................................................................... 15 放大單元 ............................................................................................................................ 15 OP07 .............................................................................................................................. 15 ICL7650......................................................................................................................... 15 2. 7 A /D 轉(zhuǎn)換 ........................................................................................................................... 16 AD574 的外特性 ......................................................................................................... 16 AD574 與 89C51 的接口電路 ...................................................................................... 18 第 2 頁 共 47頁 串口輸出單元 .................................................................................................................... 18 MAX220........................................................................................................................ 18 MAX220 的引腳圖見圖 .............................................................................................. 19 串行輸出電路 .............................................................................................................. 19 LED 選擇及顯示電路 ........................................................................................................ 19 電源設(shè)計 ........................................................................................................................... 21 3 軟件設(shè)計 ................................................................................................................................. 22 主程序流程圖 ..................................................................................................................... 23 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 .................................................................................................................. 24 串口輸出子程序 ................................................................................................................ 24 顯示子程序 ......................................................................................................................... 24 誤差分析 ............................................................................................................................ 25 總結(jié) ............................................................................................................................................... 26 致謝 ............................................................................................................................................... 27 參考文獻 ....................................................................................................................................... 28 附錄 ............................................................................................................................................... 29 附錄 1. 整機電路圖 ................................................................................................................. 29 附錄 2 .程序 .............................................................................................................................. 30 第 3 頁 共 47頁 摘要 介紹了一種熱電偶線性溫度變送裝置，該裝置由 AD590M、標準電阻、放大器、 AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)、串行輸出端口、數(shù)碼顯示、 DA 轉(zhuǎn)換及 4～ 輸出等組成。另外，該裝置實現(xiàn)了熱電偶全溫度分度范圍的溫度測量。 本文論述了一種基于 K分度熱電偶的線性測溫裝置，該裝置在單片機的控制下，先精確測出熱電偶的熱電勢 Et，再 由 Et的值查熱電阻分度表得出溫度值，然后由串 行端口輸出，實現(xiàn)了真正意義上的線性化，且實現(xiàn)了熱電阻全溫度范圍 的測量，并獲得了較高的測量精度。利用微機對溫度進行測控的技術(shù)，也便隨之而生，并得到日益發(fā)展和完善，越來越顯示其優(yōu)越性 [1]。 ，國產(chǎn)紅外輻射溫度計的價格與 B型熱電偶相當。用同時測量多個波長的信號，加上已知的、用其他方法得到的對象發(fā)射率的知識，按定的數(shù)學模型計算后，就可自動補償發(fā)射率的影響而得到較真實的溫度。 (2)光纖測溫 光學纖維的抗電噪聲和其它外來下擾的能力特別好對于克服工業(yè)現(xiàn)場的電噪聲及光路中多種外來干擾的影響十分有效。 (3)黑體傳感器式輻射溫度計 將光纖技術(shù)、接觸式與非接觸式測溫技術(shù)結(jié)合起來，即將套管、透鏡及光纖組成一體，構(gòu)成接觸式輻射溫度汁，也稱黑體傳感器式輻射溫度汁。國內(nèi)采用碳化硅，剛玉管，插入熱電偶測溫的相應(yīng)位置，形成黑體空腔，再用光電高溫計或輻射溫度計，通過光纖瞄準黑體空腔底部 (靶面 )。其次，黑體空腔的質(zhì)量對測量精度影響很大。 新型溫度傳感器 近年來，在溫度檢測技術(shù)領(lǐng)域，多種新的檢測原理與傳感器的開發(fā)應(yīng)用，已取得了具有實用性的巨大進展 。 接觸式溫度傳感器 接觸式溫度傳感器正在向標準化、小型化、集成化、復合化與智能化方向發(fā)展。為引進設(shè)備中傳感器的國產(chǎn)化及出口創(chuàng)匯奠定基礎(chǔ)，最近，中國溫度儀表行業(yè)協(xié)會又組織全國統(tǒng)一設(shè)計，無疑將進一步推動我國溫度傳感器標準化的進程。測溫元件不僅要小型化，而且向薄膜化發(fā)展。新型薄膜熱電偶 (R型 )的使用溫度可達 1500℃ ，壽命為 50h，可用于升溫速率極高的場合(2500℃ /s)。目前，一體化溫度變送器已經(jīng)系列化，規(guī)格齊全，既有熱電偶型變送器，又有熱電阻型變送器，既有溫度變送器，又有毫伏變送器及溫差變送器。例如，對于 N型鎧裝熱電偶，如用 N型熱電偶的正極作鎧裝保護管材料，可長期用于 1200℃ ，其變化小于 2℃ 。但是，推廣應(yīng)用卻很困難。呈現(xiàn)出日益廣闊的應(yīng)用前景。國產(chǎn)消耗型鎢錸熱電偶每年用量在 500萬支以上在世界上處于領(lǐng)先地位。它的基本原理是，將光纖的端部插入被測對象 (如金屬熔體 )中，由端部將人射的輻射光通過 光纖傳輸?shù)捷椛錅囟扔嬤M行測量。將兩種不同的導體或半導體連接成如圖 1 的閉合回路，如果兩個節(jié)點的溫度不同 (tt0)，則在該回路內(nèi)就會產(chǎn)生熱電勢。 K 型熱電偶作為一種主要的測溫元件 ,具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、使用方便、測溫范圍寬、測溫精度高等特點。計算法是通過分析熱電偶的分度曲線和分度表 , 然后采用簡單的、能夠滿足具體精度要求的分段線性公式代替分度表 , 然后由程序計算結(jié)果。因此 ,若將熱電偶應(yīng)用于單片機系統(tǒng)時 ,須進行復雜的信號放大、 A/D 轉(zhuǎn)換、查表線性化、溫度補償及數(shù)字化輸出接口等軟硬件設(shè)計 [3]。常用的方法有： (1)補償導線法 由于熱電偶接線盒與監(jiān)測點之間的長度有限，一般為 150mm左右（除鎧裝熱電偶以外），這樣熱電偶的冷端距離被測對象較近，冷端會受到被測對象溫度及環(huán)境溫度影響，使其溫度發(fā)生變化。c）與所配接的熱電偶具有相同的熱電特性的特殊導線。 (2) 冰點法 冰點法是將補償導線末端放入冰水混合物或零度恒溫器中 , 這樣 , 熱電偶冷端的溫度就是0 ℃ , 可直接測出熱端溫度。 此法測量精確但工作繁瑣 , 冷端溫度變化頻率較高時 , 測量效率