溫度控制電路設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-09-03 00:02 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 應(yīng)的電信號(hào)的變化 ,由于熱電偶的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,制造容易 ,測(cè)量范圍廣,在高溫測(cè)量中有較高的精度 ,所以選用熱電偶做熱電傳感器，熱電偶把測(cè)量的電烤箱溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成弱電壓信號(hào) ,經(jīng)過(guò)信號(hào)放大電路 ,送入低通濾波電路主器件 ,以消除噪音和干擾 ,濾波后的信號(hào)輸人到轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入主機(jī)單片機(jī)主機(jī)對(duì)電烤箱溫度和設(shè)定溫度進(jìn)行比較后輸出控制脈沖 ,該控制脈沖與單穩(wěn)態(tài)同步觸發(fā)器輸出的同步脈沖送人控制門與非門 ,門電路信號(hào)輸人熱電偶管轉(zhuǎn)換成電流信號(hào) ,經(jīng)過(guò)三級(jí)放大電路輸人可控硅的門極 ,可控硅導(dǎo)通由程序控制同步觸發(fā)脈沖的來(lái)臨時(shí)間 ,從而控制可控硅的通斷時(shí)間 ,以達(dá)到對(duì)電烤箱加熱絲溫度的調(diào)節(jié)和功率的改變 ,實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度控制。但該控制方案雖精度較高，但電路較為復(fù)雜，制作困難，易受干擾。方案二：模擬電路溫度控制系統(tǒng)原理：以模擬電路為主，通過(guò)溫度電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系通過(guò)電壓比較器控制可控硅，從而控制電熱元件來(lái)達(dá)到控制溫度的目的。LM35是一種內(nèi)部電路已校準(zhǔn)的集成溫度傳感器，其輸出電壓與攝氏溫度成正比根據(jù)LM35的輸出特性可知，當(dāng)溫度在0150176。C之間變化時(shí)，其輸出端對(duì)應(yīng)的電壓為0150V，可通過(guò)芯片ICL7107及相關(guān)電路組成顯示部分。通過(guò)電位器控制輸出可變電壓值，該電壓值與控制溫度相對(duì)應(yīng)。通過(guò)該電位器的輸出電壓與環(huán)境對(duì)應(yīng)電壓LM35的輸出通過(guò)電壓比較器比較后控制可控硅控制電熱元件，并通過(guò)一定的校正電路從而達(dá)到較高精度的溫度控制。由于采用模擬電路的控制方法，可能在電路制作過(guò)程中的調(diào)節(jié)和校正會(huì)遇到一定的問(wèn)題，但通過(guò)校正電路的調(diào)節(jié)，相信會(huì)達(dá)到預(yù)期的控制精度。為了解決日常生產(chǎn)生活中的溫度控制問(wèn)題，本著達(dá)到鍛煉檢驗(yàn)所學(xué)知識(shí)的目的，考慮到實(shí)際實(shí)驗(yàn)條件、經(jīng)費(fèi)、人力、個(gè)人知識(shí)程度等各方面的限制，本設(shè)計(jì)采用第二種實(shí)現(xiàn)方式，以模擬電路為主，使用優(yōu)于用開爾文標(biāo)準(zhǔn)的LM35線性溫度傳感器。通過(guò)溫度與電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系達(dá)到對(duì)溫度的控制目的。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，達(dá)到對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握鞏固與檢測(cè)的目的。2基于模擬電路的溫度控制電路LM35是一種內(nèi)部電路已校準(zhǔn)的集成溫度傳感器，線性度好，靈敏度高，精度適中．其輸出電壓與攝氏溫度成正比，／℃，℃．其測(cè)量范圍為55——150℃。在靜止溫度中自熱效應(yīng)低(℃)．工作電壓較寬，可在4——20V的供電電壓范圍內(nèi)正常工作，且耗電極小，工作電流一般小于60uA．輸出阻抗低。根據(jù)LM35的輸出特性可知，當(dāng)溫度在0——150℃之間變換時(shí)，其輸出端對(duì)應(yīng)的電壓為0——150V，此電壓經(jīng)電位器W3分壓后送到3位半數(shù)字顯示表頭(由ICL7107及有關(guān)電路組成)的檢測(cè)信號(hào)輸入端．在輸入端輸入的電壓為150V時(shí)，,經(jīng)調(diào)整后數(shù)顯表頭顯示的數(shù)值就是實(shí)測(cè)的溫度值。原理圖如下：溫度控制選擇可通過(guò)電位器W2來(lái)實(shí)現(xiàn)，電位器W1為預(yù)控溫度調(diào)節(jié)，通過(guò)電壓比較器的的輸出端控制可控硅的通斷控制電熱元件的導(dǎo)通，達(dá)到控制環(huán)境溫度的目的。 所用器件介紹 精密攝氏溫度傳感元件LM35LM35系列是精密集成電路溫度傳感器，它們的輸出電壓與攝氏溫度線性成比例，因而LM35有優(yōu)于用開爾文標(biāo)準(zhǔn)的線性溫度傳感器，LM35無(wú)需外部校準(zhǔn)或微調(diào)來(lái)提供177。1/4℃的常用的室溫精度，在55～+150℃溫度范圍內(nèi)為177。3/4℃，LM35的額定工作溫度范圍為55～+150℃，同時(shí)LM35C在40℃到+110℃之間（10℃用于改進(jìn)度）。電壓溫度轉(zhuǎn)換公式如式：0176。C 時(shí)輸出為0V，每升高1176。，輸出電壓增加10mV。LM35有多種不同封裝型式，外觀如圖所示。其電源供應(yīng)模式有單電源與正負(fù)雙電源兩種，其接腳如圖所示，正負(fù)雙電源的供電模式可提供負(fù)溫度的量測(cè)；兩種接法的靜止電流溫度關(guān)系如圖所示，在靜止溫度中自熱效應(yīng)低(℃)，單電源模式在25176。C下靜止電流約50μA，工作電壓較寬，可在4—20V的供電電壓范圍內(nèi)正常工作非常省電。LM35主要特點(diǎn)： （1）直接用攝氏溫度校準(zhǔn)（2）線性+℃比例因數(shù)； （3）℃精度（在+25℃時(shí)）； ?。?）55～+150℃額定范圍； ?。?）適用于遙控設(shè)備； ?。?）因晶體片微調(diào)而低費(fèi)用； ?。?）工作在4～30V； （8）小于60μA漏泄電流； （9）較低自熱，℃； （10）只有177。1/4℃非線性值； ?。?1）低阻抗輸出，ICL7107是高性能，低功耗的三維半A/D轉(zhuǎn)換電路。它包含有段譯碼器，顯示驅(qū)動(dòng)器，參考源和時(shí)鐘系統(tǒng)?？芍苯域?qū)動(dòng)發(fā)光二極管（LED）。ICL7107將高精度、通用性很好的結(jié)合在一起，有低于10μV的自動(dòng)效零功能，零漂小于1μ V /176。C。主要特點(diǎn)：(1)保證零電平輸入時(shí)，各兩量程的讀值均為零(2)很低的噪聲(3)差動(dòng)輸入和差動(dòng)參考源，直接LED顯示驅(qū)動(dòng)(4)不需外接有源電路 (5)低功耗管教排列如圖：功能說(shuō)明：1模擬部分：2自動(dòng)效零階段分為三步驟。第一，內(nèi)部高端輸入和低端輸入與外部管腳脫開，在內(nèi)部與模擬公共管腳端接。第二：參考電容充電到參考電壓值第三,圍繞整個(gè)系統(tǒng)過(guò)程一個(gè)閉合回路，對(duì)自動(dòng)效零電容CAZ進(jìn)行充電，以補(bǔ)償緩沖放大器、積分器和比較器的失調(diào)電壓。3差動(dòng)參考源參考電壓能夠在轉(zhuǎn)換器的電源電壓范圍內(nèi)的任意位置上產(chǎn)生。共模誤差的主要來(lái)源是翻轉(zhuǎn)電壓，這是由于參考電容對(duì)其接點(diǎn)上的分布電容充電或放電而造成的。如果有以較大的共模電壓，在正電壓輸入下進(jìn)行反向積分時(shí)，參考電容回充電（電壓增加）。反之，在負(fù)電壓如上進(jìn)行反向積分時(shí)，參考電容會(huì)失去電荷。這種由于正負(fù)輸入電壓而在參考電容上造成的電壓差異會(huì)導(dǎo)致翻轉(zhuǎn)誤差。 4采用外部參考源接法5顯示部分3 溫度信號(hào)的檢測(cè)和信號(hào)調(diào)整溫度傳感器一般分為接觸式和非接觸式兩大類。所謂接觸式就是傳感器直接與被測(cè)物體接觸進(jìn)行溫度測(cè)量，這是溫度測(cè)量的基本形式。而非接觸方式是遙測(cè)，主要是紅外測(cè)溫，這是接觸方式做不到的。紅外測(cè)溫是通過(guò)測(cè)量物體熱輻射發(fā)出的紅外線，從而測(cè)量物體的溫度，紅外輻射的物理本質(zhì)是熱輻射。熱輻射是由于內(nèi)外原因使物體內(nèi)部帶電粒子不斷運(yùn)動(dòng)，使物體具有一定溫度(高于絕對(duì)零度)而產(chǎn)生懂得一種熱輻射現(xiàn)象。雖然紅外測(cè)溫傳感器有諸多的優(yōu)點(diǎn)，但其市場(chǎng)價(jià)格昂貴LM35集成溫度傳感器接觸式熱電型的溫度傳感器，它將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電勢(shì)信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量和溫度信號(hào)的轉(zhuǎn)換。LM35溫度傳感器 LM35是NS公司生產(chǎn)的集成電路溫度傳感器系列產(chǎn)品之一，它具有很高的工作精度和較寬的線性工作范圍，該器件輸出電壓與攝
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