電熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-電子信息工程課程論(編輯修改稿)
2025-07-11 05:50 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 U7ALM393AD48657U7BLM393ADGNDVCC1KR91KR12Res2GNDVCC1K水位傳感器100pFC2CapGND1KR11Res2 圖 3 水位檢測(cè) 電路 檢測(cè)電路 在溫度檢測(cè)電路采用 WZP 型 Pt100 溫度傳感器進(jìn)行設(shè)計(jì)，溫度的測(cè)量范圍為 0~+400℃之間，分辨率為 2℃，溫度顯示設(shè)置為小數(shù)點(diǎn)后 1 位數(shù)據(jù)。 Pt100 是模擬量輸出的溫度傳感器，隨溫度變化的是電阻，所以需要通過(guò)模擬電路將電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷海缓蠼?jīng)放大電路處理后再送入 A/D 轉(zhuǎn)換器。 Pt100 熱電阻是利用金屬導(dǎo)體再溫度變化時(shí)自身的電阻值也隨著發(fā)生變化的特性來(lái)測(cè)量溫度的。熱電阻的 7 受熱部分是用細(xì)金屬絲均勻地雙繞在絕緣材料制成的骨架上。當(dāng)被檢測(cè)介質(zhì)中有溫度梯度存在時(shí)，所測(cè)得的溫度是感溫元件所在范 圍內(nèi)介質(zhì)層中的平均溫度。 Pt100 溫度傳感器為正溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器，主要技術(shù)參數(shù)如下： 1. 測(cè)溫范圍： 200℃ ~+850℃； 2. 允許偏差值： A 級(jí)177。 (+|t|)， B 級(jí)177。（ +|t|）； 3. 最小置入深度：熱電阻的最小置入深度≥ 200mm； 4. 允許通過(guò)的通電流≤ 5mA。 5. 另外， Pt100 溫度傳感器還具有抗震動(dòng)、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、耐高壓等優(yōu)點(diǎn)。 Pt100 的線性好，在 0~100℃之間變化時(shí)，最大非線性偏差小于 ℃。 雖然 Pt100 的線性度比較好，但是可以從數(shù)據(jù)之間發(fā)現(xiàn) Pt100的電阻與 測(cè)量的溫度之間并不是完全的線性關(guān)系。因此在實(shí)際使用 Pt100 時(shí)，往往需要通過(guò)查表法或線性插值算法來(lái)計(jì)算出測(cè)量的溫度。 查表法是指在單片機(jī)的 ROM 存儲(chǔ)區(qū)間中建立一個(gè)電阻和溫度之間的分度表。當(dāng)測(cè)量溫度時(shí)，通過(guò)軟件先計(jì)算出 Pt100 的阻值，然后再去查詢分度表獲得該阻值所對(duì)應(yīng)的溫度值。顯而易見(jiàn) ，在檢測(cè)值的范圍內(nèi)對(duì)標(biāo)定的點(diǎn)數(shù)設(shè)置的越多表格越大，占用的的ROM 存儲(chǔ)容量也就越大，但是對(duì) Pt100 的描述也就越精確。 另一種計(jì)算溫度的方法就是采用線性插值算法。這種方法就是通過(guò)已知的 Pt100 分度表中的數(shù)據(jù)，將溫度的變化曲線分 為相應(yīng)的幾段。然后，找一個(gè)最佳的函數(shù)關(guān)系式來(lái)表示各段曲線上Pt100 的阻值與被測(cè)溫度之間的函數(shù)關(guān)系式。由于每個(gè)區(qū)間段都是用了一個(gè)函數(shù)解析式來(lái)進(jìn)行描述，因此這種方法在程序設(shè)計(jì)時(shí)十分方便。所以在此我們采用線性插值算法。 根據(jù)系統(tǒng)的溫度測(cè)量范圍先將曲線分為四段，每 100℃分為一段。每一段的溫度與阻值之間的關(guān)系如下： 當(dāng) 0℃≤ t≤ 100℃時(shí)， t=* 當(dāng) 100℃ t≤ 200℃時(shí)， t=* 當(dāng) 200℃ t≤ 300℃時(shí)， t=* 當(dāng) 300℃ t≤ 400℃時(shí)， t=* 8 圖 4 溫度測(cè)量電路圖 放大電路采用 LM358 集成運(yùn)算放大器，為了防止單級(jí)放大倍數(shù)過(guò)高帶來(lái)的非線性誤差，放大電路采用兩級(jí)放大，如圖 所示，前一級(jí)約為 10 倍，后一級(jí)約為 3 倍。溫度在 0~100 度變化，當(dāng)溫度上升時(shí)， Pt100 阻值變大，輸入放大電路的差分信號(hào)變大，放大電路的輸出電壓 Av 對(duì)應(yīng)升高。 ADC0801 是一個(gè) 8 位、單通道、低價(jià)格 A/D 轉(zhuǎn)換器，主要特點(diǎn)是：摸數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間大約 100us；方便的 TTL 或 CMOS 標(biāo)準(zhǔn)接口；可以滿足差分電壓輸入；具有參考電壓輸入端；內(nèi)含時(shí)鐘發(fā)生器；單電源工作時(shí)（ 0V～ 5V）輸入信號(hào)電壓范圍是 0V～ 5V；不需要調(diào)零等等。 CS：片選信號(hào)。低電平有效，高電平時(shí)芯片不工作。 RD：外部讀數(shù)據(jù)控制信號(hào)。此信號(hào)低電平時(shí) ADC0804 把轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)加載到 DB 口。 WR：外部寫(xiě)數(shù)據(jù)控制信號(hào)。此信號(hào)的上升沿可以啟動(dòng)ADC0804 的 A/D 轉(zhuǎn)換過(guò)程。 CLK IN：時(shí)鐘輸入引腳。 ADC0804 使用 RC 振蕩器作為 A/D時(shí)鐘， CLK IN 是振動(dòng) 的輸入端。 INTR：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號(hào)。 ADC0804 完成一次 A/D 轉(zhuǎn)換后，此引腳輸出一個(gè)低脈沖。對(duì)單片機(jī)可以稱為中斷觸發(fā)信號(hào)。 Vin（ +）：輸入信號(hào)電壓的正極。 Vin（－）：輸入信號(hào)電壓的負(fù)極?？梢赃B接到電源地。 AGND：模擬電源的地線。 9 Vref/2：參考電源輸入端。參考電源取輸入信號(hào)電壓（最大值）的二分之一。例如輸入信號(hào)電壓是 0V～ 5V 時(shí)，參考電源取2.；輸入信號(hào)電壓是 0V～ 4V 時(shí)，參考電源取 2. 0V。 DGND：數(shù)字電源的地線。 DB8～ DB0：數(shù)字信號(hào)輸出口，連接單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線。 CLK R：時(shí)鐘輸入端。 VCC： 5V 電源引腳。 補(bǔ)充說(shuō)明： CLKI 和 CLKR： ADC0801~0805 片內(nèi)有時(shí)鐘電路，只要在外 部“ CLKI”和“ CLKR”兩端外接一對(duì)電阻電容即可產(chǎn)生A/D 轉(zhuǎn)換所要求的時(shí)鐘，其振蕩頻率為 fCLK≈ 1/。其典型應(yīng)用參數(shù)為： R=10KΩ， C=150PF， fCLK≈ 640KHz，轉(zhuǎn)換速度為 100μｓ。若采用外部時(shí)鐘，則外部 fCLK 可從 CLKI 端送入，此時(shí)不接 R、 C。允許的時(shí)鐘頻率范圍為 100KHz～ 1460KHz。 圖 5 A/D 轉(zhuǎn)換器電路圖 蜂鳴器是 采用直流電壓供電的 一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器， 目前 廣泛應(yīng)用于 我們的生活中，比如說(shuō)在電腦 、 各種 報(bào)警器、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等 常見(jiàn)的 電子產(chǎn)品中作 為 發(fā)聲器。 本設(shè)計(jì) 采用的 蜂鳴器 為 電磁式蜂鳴器。電磁式蜂鳴器由振蕩器、磁鐵、電磁線圈、振動(dòng)膜片以及外殼組成，電磁式蜂鳴器 基本原理是在 電源接通后 ， 在電磁線圈和磁鐵的相互作用 下，振蕩膜片周期性地振動(dòng)發(fā)聲。 因?yàn)?
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