【文章內(nèi)容簡介】 等級使用溫度允差鉑銠10鉑S正亮白較硬0~13001600III≤600177。負亮白柔軟600177。%t鉑銠13鉑R正較硬0~13001600II600177。負柔軟1100177。%t鉑銠30鉑B正較硬0~16001800III600~900177。4負稍軟800177。%t鎳鉻鎳硅K正不親磁0~12001300II40~1300177。負稍親磁III20040177。鎳鉻硅鎳硅N正不親磁200~12001300I40~1100177。負稍親磁II40~1300177。鎳鉻康銅E正暗綠200~760850II40~900177。負亮黃III200~40177。銅康銅T正紅色200~350400II40~350177。1負銀白色III200~40177。1鐵康銅J正親磁200~600750II40~750177。負不親磁非標準化熱電偶的發(fā)展很快，主要目的是進一步擴展高溫的測量范圍和低溫的測量范圍。但對這一類熱電偶的研究還不夠成熟，雖然已經(jīng)有產(chǎn)品，且能夠使用，但還沒有統(tǒng)一的分度表。 熱電偶的結(jié)構(gòu)形式⑴普通型裝配式結(jié)構(gòu)普通型裝配熱電偶由熱電極、絕緣套管、外保護套管和接線盒組成。，~；絕緣套管一般為單孔或雙孔瓷管；外保護套管要求氣密性好，有足夠的機械強度，還要求有良好的導熱性和穩(wěn)定的物理化學特性，最常用的材料為銅及銅合金、鋼和不銹鋼及陶瓷材料等。整支熱電偶的長度由安裝條件和插入深度決定，一般為350~2000mm。⑵柔性安裝性鎧裝結(jié)構(gòu) 鎧裝熱電偶的測溫元件是將熱電偶絲、絕緣材料（氧化鎂粉等）和金屬保護套管三者組合裝配后，經(jīng)拉伸加工而成的一種堅實的組合體。~8mm，其長度可以根據(jù)需要截取。鎧裝熱電偶測量端的熱容量小，響應速度快，擾性好，可彎曲，可以安裝在狹窄或結(jié)構(gòu)復雜的測量場合，而且耐壓、耐振、耐沖擊，因此在多種領(lǐng)域得到了廣泛的應用。第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計這套系統(tǒng)的設(shè)計選用了微處理器型熱電偶自動檢定系統(tǒng)的方案。以單片機為智能核心，組織外圍電路。通過單片機對主控軟件的執(zhí)行。共同完成對熱電偶的檢定。 冷端溫度補償根據(jù)公式可知當自由端溫度飽尺恒定時，則熱電偶熱電勢就變成了工作端溫度的單值函數(shù)。而我們經(jīng)常使用的分度表和顯示儀表都是以熱電偶自由端溫度位0時制定的。但實際使用熱電偶時，往往 由于環(huán)境和現(xiàn)場條件等限制，自由端溫度不能保持在0，因此 需要對熱電偶冷端溫度進行補償或修正。 冷端溫度補償方法㈠自由端保持為0的方法常用的冰點瓶是在保溫瓶內(nèi)盛滿冰水混合物，將標準熱電偶與被測熱電偶引線與補償導線的接點插入玻璃試管中，然后把玻璃試管放入盛滿冰水混合物的冰點瓶中。為了保持熱電偶自由端溫度為0，插入的玻璃試管要有足夠的深度，保溫瓶內(nèi)要有足夠數(shù)量的冰塊。并且為了防止短路，熱電極絲要分別插入各自的玻璃試管中然后放入冰點瓶的。㈡自由端溫度補償電橋自由端溫度補償器是一個不平衡電橋，他的輸出端與熱電偶串聯(lián)。 ： 補償電橋電路圖自由端溫度補償器中R1=R2=R3=1Ω，用錳銅絲繞制，其電阻值不隨溫度變化 。R4用銅導線繞制，其阻值隨溫度變化。當溫度為20時，使R4=1Ω，R5為供配用不同熱電偶時調(diào)整補償器的供電電壓之用。當溫度為20時，R1=R2=R3= R4，橋路平衡，,a,b端沒有電壓輸出。當溫度不等于20時，a,b兩端就會有一個不平衡電壓輸出。因此使用此熱電偶補償器時，必須把顯示儀表的起始點調(diào)到20的位置。㈢軟件補償法軟件補償法是在計算機或單片機里對熱電偶自由端溫度非0時的電勢值補償?shù)阶杂啥藴囟鹊扔?時的熱電勢?？梢韵葘犭娕甲杂啥税卜旁谝粋€溫度穩(wěn)定的地方，這樣冷端溫度便成了固定值，這樣送入到計算機或單片機中的熱電勢雖然不是自由端溫度為0的熱電勢，但通過CPU的運算,對采得的數(shù)據(jù)根據(jù)一定的算法進行補償。運算公式如式（）所示：。 （） 補償方法選擇考慮到本系統(tǒng)的設(shè)計主要是用來對新的或使用中的熱電偶進行校驗檢定，這些工作是在實驗室中進行的，而實驗室的環(huán)境比較容易控制，而且變化不大，可以采用冰點瓶的方法進行補償。冰點瓶設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，而且它能夠很好的達到對冷端溫度補償?shù)哪康?，完全能夠滿足系統(tǒng)對溫度補償?shù)囊?。所以本系統(tǒng)采用冰點瓶來實現(xiàn)溫度補償。 信號放大電路設(shè)計 信號放大電路功能在測量控制系統(tǒng)中，測量放大電路用來將傳感器輸出的微弱電壓、電流或電和信號放大到足以進行各種轉(zhuǎn)換處理，或推動指示器、記錄器以及各種控制機構(gòu)。 信號放大電路的選擇要求由于傳感器輸出的電信號是很微弱的，且與電路間的連接具有一定的距離。就要用電纜傳送輸出信號。傳感器有內(nèi)阻，電纜有電阻，這些電阻和放大電路產(chǎn)生的噪音，以及環(huán)境噪聲都會對放大電路造成干擾，影響它的正常工作。因此對測量放大電路的基本要求是：①測量放大電路的輸入阻抗應與傳感器輸出阻抗相匹配；②穩(wěn)定的放大倍數(shù)；③低噪聲；④低的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流，以及低的漂移；⑤足夠的帶寬和轉(zhuǎn)換速率；⑥高共模輸入范圍和高共模抑制比；⑦可調(diào)的閉環(huán)增益；⑧線性好、精度高；⑨成本低。 信號放大電路的類型按測量放大電路的結(jié)構(gòu)原理可分為：差動直接耦合式、調(diào)制式和自動穩(wěn)定式三大類。差動直接耦合時包括了單端輸入（同相或反相）運算放大電路、電橋放大電路、電荷放大電路等測量放大電路。按元件的制造方式可分為：分立元件結(jié)構(gòu)形式、通用集成運算放大器組成形式和單片集成測量放大器三種。相比而言，通用集成運算放大器組成形式具有體積小、精度高、調(diào)節(jié)方便、性價比高的優(yōu)點，單片集成測量放大器的 體積更小、精度更高、使用更為方便，但價格昂貴。但隨著集成工藝的發(fā)展，單片集成測量放大器的價格將大大降低，性能越來越好，在工藝生產(chǎn)中日益廣泛。系統(tǒng)中熱電偶測得的熱電勢信號為毫伏級，而TLC0832的輸入極信號是0~5V的標準電信號，所以也需要通過放大電路將熱電勢信號放大到0~5V的標準電信號，才能送給TLC0832進行A/D轉(zhuǎn)換。 三運放高共模抑制比放大電路圖三運放高共模抑制比放大電路是目前廣泛應用的放大電路。他由3個集成運算放大器組成，其中N1,N2為兩個性能一致（主要指輸入阻抗、共模抑制比和增益）的同相輸入通用集成放大器，構(gòu)成平衡對稱（或稱同相并聯(lián)型）差動放大輸入級，N3構(gòu)成雙端輸入單端輸出的輸出級用來進一步抑制N1,N2的共模信號，并適應接地負載的需求。 信號放大器放大倍數(shù)的設(shè)定本系統(tǒng)選用鎳鉻硅鎳硅（N型）熱電偶為特例作為被校對象來設(shè)計。選取（N型）熱電偶（0~1000）作為系統(tǒng)的檢溫段。查表得N型熱電偶(0~1000)對應的熱電勢為(0~),要將(0~)的輸出熱電勢放大為0~5V標準信號，則要： （）由式（）計算得到 放大倍數(shù)：K=138，a=0繪制得 ： 折線非線性補償圖 A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)選用TLC0832作為A/D轉(zhuǎn)換器，TLC0832是單片機控制系統(tǒng)中常用的A/D轉(zhuǎn)換芯片，它有2個輸入端口，可以分別與標準熱電偶和被測熱電偶的測得信號的輸出引線相連，我們通過對TLC0832多路器地址的配置選擇轉(zhuǎn)換通道，就可以分別對標準熱電偶和被測熱電偶的熱電勢信號依次在TLC0832中進行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后得到的數(shù)字信號再送到單片機處理。 TLC0832功能及特性簡介 A/D轉(zhuǎn)換電路采用TLC0832進行測量，A/D轉(zhuǎn)換器的輸入范圍是0~5V，8BIT串[5]行輸出，因此與微處理機接口與編程都十分方便。⑴TLC0832的基本特性：TLC0832是八位逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它有兩個可選擇的輸入通道。TLC0832的特點如下：①8位分辨率；②可和微處理器接口或獨立使用；③可滿量程工作或使用5V基準電源；④具有單通道或多路器選擇的雙通道，并可選擇單端或差分輸入；⑤采用單5V供電，輸入范圍為0～5V；⑥輸入和輸出與TTL和CMOS兼容；⑵ TLC0832的的工作原理：TLC0832處于工作狀態(tài)時，置CS端方便可啟動轉(zhuǎn)換，并使所有的邏輯電路使能。CS在整個轉(zhuǎn)換過程中必須置為低電平，接著從處理器接受一個時鐘。當一個時鐘的時間間隔被自動插入后，可以使多種轉(zhuǎn)換器選定的通道穩(wěn)定。而當DO脫離高阻狀態(tài)時，可提供一個時鐘的時間間隔的前導低電平，以使多路器穩(wěn)定。SAR比較器用于對電阻梯形網(wǎng)絡輸出的逐次信號和輸入模擬信號進行比較，比較器輸出則用于表示大于還是小于電阻梯形網(wǎng)絡的輸出。在轉(zhuǎn)換過程中，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)同時從DO端輸出，并以最高位(MSB)開頭。在經(jīng)過8個時鐘后，轉(zhuǎn)換完成，CS變高，內(nèi)部所有寄存器清零，此時，輸出電路變?yōu)楦咦锠顟B(tài)。如果希望開始另一個轉(zhuǎn)換，CS必須有一個從高到低的跳變，且后面應緊跟著輸入地址數(shù)據(jù)。 TLC0832的輸入配置可在多路器尋址時序中進行，多路器地址通過DI端移入寄存器。： 選擇模擬輸入通道信號通道號CH0CH1輸入數(shù)據(jù)流（bit）110111。 TLC0832的連接電路TLC ： TLC 0832連接電路①TLC0832的CH0，CH1為信號輸入端，分別與標準熱電偶和被測熱電偶輸出信號引線相連，負責接受要轉(zhuǎn)換的測量信號。②CLK是時鐘脈沖輸入端，連接單片機的P1. 1口，由單片機為TLC0832提供時鐘信號。③VCC和GND端口是電源輸入端，VCC接+5V電源，GND接地。④D0，D1口是輸入輸出端口，由于它們是分時工作的，DI口負責接收單片機送入的控制信號（多路器地址時序），DO口將轉(zhuǎn)換完成的數(shù)字信號輸出，送給單片機。 顯示接口電路設(shè)計 LED數(shù)碼管簡介系統(tǒng)選用七段LED數(shù)碼管來顯示單片機處理得到的數(shù)據(jù)。作為單片機控制系統(tǒng)中最常用的顯示器件， LED數(shù)碼管具有體積小，抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長，工作電壓低，功耗小，響應速度快等優(yōu)點。七段LED數(shù)碼管是將八個LED管芯組織在一起，就構(gòu)成特定的數(shù)碼的顯示器件。數(shù)碼管外觀及引腳如圖 ： LED數(shù)碼管外觀及引腳圖根據(jù)LED數(shù)碼管內(nèi)各筆段發(fā)光二極管的連接方式，可以將LED數(shù)碼管分為共陰極和共陽極兩大類。在共陽極LED數(shù)碼管中，所有筆段的發(fā)光二極管的正極連在一起而在共陰極LED數(shù)碼管中，所有筆段的發(fā)光二極管的負極連在一起。單片機處理得到的結(jié)果要送到LED顯示器中顯示，還需要通過LED顯示接口電路驅(qū)動LED數(shù)碼管才能完成。 LED數(shù)碼管驅(qū)動電路從LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)可以看出，不同筆段的組合就可以構(gòu)成不同的字符?？刂泣c亮一定的筆段二極管，就能顯示出要顯示的數(shù)字。而根據(jù)顯示驅(qū)動方式的不同可以將LED數(shù)碼管顯示電路分為靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示接口電路由筆段代碼鎖存器，筆段譯碼器等部分組成。靜態(tài)顯示接口電路顯示驅(qū)動程序簡單，且CPU占用率低，但每一個LED數(shù)碼管需要一個鎖存器來鎖存每一顯示位的筆段代碼，硬件開銷大的場合。當需要顯示的位數(shù)在 4~12時，多采用按為掃描硬件譯碼的動態(tài)顯示方式或按位掃描軟件譯碼的動態(tài)顯示方式。本系統(tǒng)采用串行口輸出的靜態(tài)顯示接口電路， 熱電偶檢定系統(tǒng)顯示接口電路（RXD0）將數(shù)據(jù)輸出送入到74LS164中，4個74LS164完成數(shù)據(jù)的串行——并行轉(zhuǎn)換，并依次將數(shù)據(jù)輸出送入下一個74LS164中轉(zhuǎn)得到的數(shù)據(jù)并行輸出送入LED顯示器，控制各筆段的二極管點亮，顯示數(shù)據(jù)。 控制鍵盤的設(shè)計由于LED顯示器功能的限制，一次只能顯示一個數(shù)據(jù)，而測量處理所得的數(shù)據(jù)需要顯示的有：被測熱電偶的輸出電壓，標準熱電偶的輸出電壓，被測熱電偶與標準熱電偶輸出電壓差。因此要將處理得到的數(shù)據(jù)線進行存儲，然后通過功能鍵盤，將數(shù)據(jù)分別在LED數(shù)碼管上顯示出來。 鍵盤接口技術(shù)簡介鍵盤使若干安鍵的集合，是向系統(tǒng)提供操作人員干預命令及數(shù)據(jù)的接口設(shè)備。鍵盤可分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種類型。前者能自動識別按下的鍵并能產(chǎn)生相應的代碼，以并行或串行方式發(fā)送給CPU。它使用方便，接口簡單，響應速度快，但需要專門的硬件電路。后者則通過軟件來確認按鍵并計算鍵值。這種方法雖然沒有編碼鍵盤速度快，但他不需要專用的硬件支持因此得到了廣泛的應用。鍵盤設(shè)計所要解決的問題:㈠按鍵的確認。鍵盤是一組按