【文章內容簡介】 實驗結果分析………………………………………………………………（16）……………………………………………………（16）……………………………………………………（17）8 改進意見、收獲、體會與總結……………………………………………（18）9 儀器儀表清單………………………………………………………………（19）參考文獻………………………………………………………………………（20）一、 課題簡介1關于溫度測控溫度是一個與人們的生活環(huán)境、生產活動密切相關，也是儀器科學和各類工程設計中必須精確測定的重要物理量。隨著科學技術的發(fā)展，使得測溫技術迅速發(fā)展，測溫范圍不斷拓寬，測溫精度不斷提高，新的溫度傳感器不斷出現(xiàn)，如光纖溫度傳感器、微波溫度傳感器、超聲波溫度傳感器等。由于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、開關等的控制方式不同，所以相應的硬件和軟件也就不同。溫度與溫標溫度不能直接加以測量，只能利用冷熱不同的物體之間的熱交換，以及物體的某些物理性質隨著冷熱程度不同而變化的特性進行間接測量。為了定量描述溫度的高低，必須建立溫度標尺，即溫標。它是溫度的數(shù)值表示。溫度不僅是熱學中主要熱學量，而且也是國際單位制(SI)中七個基本量之一。國際溫標規(guī)定熱力學溫度(T)單位為開[爾文](K)，1K等于水三相點熱力學溫度的1/273．16。而習慣上把水的冰點定為0℃，它比水三相點低0．01℃，所以攝氏度(t)與熱力學溫度(71)的關系為t= 2 溫度測量的主要方法和分類溫度傳感器由現(xiàn)場的感溫元件和控制室的顯示裝置兩部分組成。溫度測量方法按感溫元件是否與被測介質接觸分成接觸式測溫和非接觸式測溫兩大類。接觸式測溫是使測溫敏感元件和被測介質接觸，當被測介質與感溫元件達到熱平衡時，感溫元件與被測介質的溫度相等。這類溫度傳感器結構簡單、工作可靠、精度高、穩(wěn)定性好、價格低、應用廣泛。非接觸式測溫是應用物體的熱輻射能量隨溫度的變化而變化的原理。它可測高溫、腐蝕、有毒、運動物體和固體、液體表面的溫度，但精度偏低。二、 設計要求及技術指標1設計的目的和設計的任務通過設計了解如何運用電子技術來實現(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，提高分析電路設計、調試方面問題和解決問題的能力。掌握傳感器選擇的一般設計方法；掌握模擬IC器件的應用；掌握測量電路的設計方法；培養(yǎng)綜合應用所學知識來指導實踐的能力 課程設計的任務應用1N4148二極管的溫度傳感器與集成運放設計溫度測量與控制控電路，測量溫度的范圍為65℃～200℃，工作電路輸出二值輸出；電路輸出控制繼電器工作，實現(xiàn)加熱與制冷的轉換控制，把控制對象溫度控制在要求的范圍之內（40℃～60℃）。要求測控電路具有加熱和制冷的指示功能。2 課程設計的要求及技術指標 通過設計了解如何運用電子電路來實現(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，提高分析電路設計、調試方面問題和解決問題的能力。 課程設計的技術指標設計、組裝、調試測控電路； 溫度控制范圍：40～60℃；使用環(huán)境溫度：常溫 輸出信號：二值輸出控制繼電器工作；溫度范圍控制，制熱和制冷指示功能；非線性誤差：177。1％。3 總方案及原理框圖 設計總方案如圖1所示，電路的總體設計思路為：將二極管因為溫度不同而不同的電流值通過轉換電路轉換成電壓值，再通過差動放大器，之后分成兩路。一路通過同相比較器，當電壓值大于設定值，則綠色指示燈亮，并通過驅動電路使制冷繼電器帶動電器工作。而另一路通過反相比較器，當電壓值小于設定值時紅指示燈亮，通過驅動電路帶動制熱繼電器工作。使輸出電壓和溫度維持在一定的范圍之內。 原理框圖圖321 總原理框圖4 電路各組成部分的工作原理 溫度轉換電路的工作原理 圖411 溫度轉換電路原理圖 圖412 IN4148電流隨溫度變化特性曲線 如圖411，該電路將二極管IN4148隨溫度變化的電流值轉換為電壓值。該電路為反向輸入型轉換電路， LM243為運算放大器，其輸出電壓正比于二極管電流，從而實現(xiàn)I/V轉換。為保證一定的轉換精度和適應范圍，要求該轉換電路有低的輸入阻抗和輸出阻抗。轉換后的電壓值與輸入電流值成線性關系 差動放大電路的工作原理圖421 差動放大電路原理圖 如圖421所示為差分比例放大電路，輸入電壓、+12V的Vcc分別加在運放的反相端和同相端，為了保證運放輸入平衡，要求輸入電阻相等，故在實際操作時應當調節(jié)RP1使其左邊電阻加上R6與R4相等，右邊電阻加上R7與R5加上RP2的值相等。該電路的放大倍數(shù)為，這個值可以通過調節(jié)RP2來變化。電路的輸出與兩個輸入端電壓的差值成比例，實現(xiàn)差分比例運算。差分輸入電路可有效地抑制共模干擾電壓的影響。 圖431 同相比較器電路原理圖 圖432 反相比較器電路原理圖 如圖431所示為同相比較器，所設定進行檢測的門限電平由RP3調節(jié)，接至比較器的反相輸入端，用來和同相輸入端的輸入電壓進行比較，當輸入電壓大于設定值時輸出正電壓。圖432所示為反相比較器，所設定進行檢測的門限電平由RP4調節(jié)，接至比較器的同相輸入端，用來和反相輸入端的輸入電壓進行比較，當輸入電壓小于設定值時輸出正電壓。 圖441 驅動電路原理圖 如圖441所示電路，當輸入電壓為