【正文】 + 25V　引腳功能及內(nèi)部結(jié)構12345671 41 31 11 21 098I C L 8 0 3 8正弦波線性調(diào)節(jié)正弦波輸出三角波輸出恒流源調(diào)節(jié)正電壓恒流源調(diào)節(jié)調(diào)頻 1調(diào)頻 2方波輸出V s 電位負電源正弦波線性調(diào)節(jié)N CN C ICL8038的引腳功能排列圖一、熱電偶的應用原理熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測元件之一。其優(yōu)點是：①測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。②測量范圍廣。常用的熱電偶從50~+1600℃均可邊續(xù)測量，某些特殊熱電偶最低可測到269℃（如金鐵鎳鉻），最高可達+2800℃（如鎢錸）。③構造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護套管，用起來非常方便。1．熱電偶測溫基本原理將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來，構成一個閉合回路，如圖211所示。當導體A和B的兩個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來工作的。2．熱電偶的種類及結(jié)構形成（1）熱電偶的種類常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。所調(diào)用標準熱電偶是指國家標準規(guī)定了其熱電勢與溫度的關系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標準分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標準化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。標準化熱電偶我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為我國統(tǒng)一設計型熱電偶。(2)熱電偶的結(jié)構形式為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，對它的結(jié)構要求如下：①組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固；②兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣，以防短路；③補償導線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；④保護套管應能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。3．熱電偶冷端的溫度補償由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時），而測溫點到儀表的距離都很遠，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導線把熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補償導線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。在使用熱電偶補償導線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。二、熱電阻的應用原理熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱是阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應用于工業(yè)測溫，而且被制成標準的基準儀。 熱電阻測溫是基于金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開始采用甸、鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。本設計中溫度傳感器測量電路如下圖所示：該電路用到了AD590AD590簡介AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：流過器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度（開爾文）度數(shù)。AD590的測溫范圍為55℃～+150℃。AD590的電源電壓范圍為4V～30V。電源電壓可在4V~6V范圍變化，電流變化1mA，相當于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。輸出電阻為710MW。精度高。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在55℃～+150℃范圍內(nèi)，非線性誤差為177?！妗！　「鶕?jù)法拉第電磁感應原理，塊狀金屬導體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運動時，導體內(nèi)將產(chǎn)生呈渦旋狀的感應電流，此電流叫電渦流，以上現(xiàn)象稱為電渦流效應。而根據(jù)電渦流效應制成的傳感器稱為電渦流傳感器。 　　前置器中高頻振蕩電流通過延伸電纜流入探頭線圈，在探頭頭部的線圈中產(chǎn)生交變的磁場。當被測金屬體靠近這一磁場，則在此金屬表面產(chǎn)生感應電流，與此同時該電渦流場也產(chǎn)生一個方向與頭部線圈方向相反的交變磁場，由于其反作用，使頭部線圈高頻電流的幅度和相位得到改變（線圈的有效阻抗），這一變化與金屬體磁導率、電導率、線圈的幾何形狀、幾何尺寸、電流頻率以及頭部線圈到金屬導體表面的距離等參數(shù)有關。通常假定金屬導體材質(zhì)均勻且性能是線性和各項同性，則線圈和金屬導體系統(tǒng)的物理性質(zhì)可由金屬導體的電導率б、磁導率ξ、尺寸因子τ、頭部體線圈與金屬導體表面的距離D、電流強度I和頻率ω參數(shù)來描述。則線圈特征阻抗可用Z=F(τ, ξ, б, D, I, ω)函數(shù)來表示。通常我們能做到控制τ, ξ, б, I, ω這幾個參數(shù)在一定范圍內(nèi)不變，則線圈的特征阻抗Z就成為距離D的單值函數(shù)，雖然它整個函數(shù)是一非線性的，其函數(shù)特征為“S”型曲線，但可以選取它近似為線性的一段。于此，通過前置器電子線路的處理，將線圈阻抗Z的變化，即頭部體線圈與金屬導體的距離D的變化轉(zhuǎn)化成電壓或電流的變化。輸出信號的大小隨探頭到被測體表面之間的間距而變化，電渦流傳感器 就是根據(jù)這一原理實現(xiàn)對金屬物體的位移、振動等參數(shù)的測量。 工作過程　　當被測金屬與探頭之間的距離發(fā)生變化時，探頭中線圈的Q值也發(fā)生變化，Q值的變化引起振蕩電壓幅度的變化，而這個隨距離變化的振蕩電壓經(jīng)過檢波、濾波、線性補償、放大歸一處理轉(zhuǎn)化成電壓（電流）變化，最終完成機械位移(間隙)轉(zhuǎn)換成電壓（電流）。由上所述，電渦流傳感器工作系統(tǒng)中被測體可看作傳感器系統(tǒng)的一半，即一個電渦流位移傳感器的性能與被測體有關。 電渦流傳感器能靜態(tài)和動態(tài)地非接觸、高線性度、高分辨力地測量被測金屬導體距探頭表面的距離。它是一種非接觸的線性化計量工具。電渦流傳感器能準確測量被測體（必須是金屬導體）與探頭端面之間靜態(tài)和動態(tài)的相對位移變化。在高速旋轉(zhuǎn)機械和往復式運動機械的狀態(tài)分析，振動研究、分析測量中，對非接觸的高精度振動、位移信號，能連續(xù)準確地采集到轉(zhuǎn)子振動狀態(tài)的多種參數(shù)。如軸的徑向振動、振幅以及軸向位置。從轉(zhuǎn)子動力學、軸承學的理論上分析，大型旋轉(zhuǎn)機械的運動狀態(tài)，主要取決于其核心—轉(zhuǎn)軸，而電渦流傳感器，能直接非接觸測量轉(zhuǎn)軸的狀態(tài)，對諸如轉(zhuǎn)子的不平衡、不對中、軸承磨損、軸裂紋及發(fā)生摩擦等機械問題的早期判定，可提供關鍵的信息。 電渦流傳感器以其長期工作可靠性好、測量范圍寬、靈敏度高、分辨率高、響應速度快、抗干擾力強、不受油污等介質(zhì)的影響、結(jié)構簡單等優(yōu)點，在大型旋轉(zhuǎn)機械狀態(tài)的在線監(jiān)測與故障診斷中得到廣泛應用。 渦流式傳感器的測量電路如下圖 渦流式傳感器的測量電路3 可調(diào)直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要經(jīng)過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成。T 工 頻 交 流 脈 動 直 流 直 流整流 濾波 穩(wěn)壓 負載四個環(huán)節(jié)的工作原理如下：　　(1)電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定?！　?2)整流濾波電路：整流電路將交流電壓Ui變換成脈動的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓U1。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等?！　?3)濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓各濾波電容C滿足RLC＝（3~5）T/2，或中T為輸入交流信號周期，RL為整流濾波電路的等效負載電阻?！　?4)穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負載的變化而變化。常用的集成穩(wěn)壓器有固定式三端穩(wěn)壓器與可調(diào)式三端穩(wěn)壓器。常用可調(diào)式正壓集成穩(wěn)壓器有CW317（LM317）系列，－37伏可調(diào)，最簡的電路外接元件只需一個固定電阻和一只電位器。其芯片內(nèi)有過渡、過熱和安全工作區(qū)保護。其典型電路如下圖，其中電阻R1與電位器R2組成輸出電壓調(diào)節(jié)器，輸出電壓Uo的表達式為：Uo＝（1＋R2/R1）式中R1一般取120－240歐姆，輸出端與調(diào)整端的壓差為穩(wěn)壓器的基準電壓（）。根據(jù)實驗臺的需要，設計了該可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，它具有超載、輸出短路保護與報警功能，穩(wěn)壓精度較高，帶負載能力強，~24V，最大輸出電流為2A 。該可調(diào)直流穩(wěn)壓電源電路由輸入電路、穩(wěn)壓輸出電路、超載、輸出短路保護電路和閃光報警電路組成。 輸入電路由電源開關S1 、熔斷器 FUFU電源變壓器T、整流二極管VD1~VD濾波電容器C1 、C2 、限流電阻器R1和電源指示發(fā)光二極管VL1組成。壓輸出電路由晶體管V1～V３、可調(diào)穩(wěn)壓集成電路IC、電阻器R2~R電位器RP、電容器C3 、 C4組成。超載、輸出短路保護電路由電阻器R8~R晶閘管VT、電容器C復位按鈕S2組成。閃光報警電路由電子開關電路和多諧震蕩器兩部分組成。其中，電子開關電路由晶體管VV5和電阻器R11~R13組成；多諧振蕩器由VV電阻器R14~R1電容器CC7和發(fā)光二極管 VL2組成。接通電源開關S1 ，交流220V電壓經(jīng)T降壓為交流24V后分為3路：一路經(jīng)R1加至VL1上，將VL1 點亮；一路經(jīng)VD1~VD4 整流、C1 、C2濾波后，為閃光報警電路提供工作電壓；另一路經(jīng)V1~V3 、 RP和IC等穩(wěn)壓調(diào)整后輸出。調(diào)節(jié)RP 的阻值，可改變IC控制端電壓，從而改變輸出電壓的高低。在負載工作正常時，VT處于截止狀態(tài)， V4導通、V5截止，多諧振蕩器不正常工作，VL2不發(fā)光。當電源負載過重、引起工作電流增大時，R8上的電壓降也隨之增大，當該電壓降，VT受觸發(fā)而導通，使V1~V3 截止，輸出電壓消失；同時V4 截止，V5導通，多諧振蕩器工作，VL2發(fā)光，發(fā)出超載保護警報信號。在負載短路時，VT迅速導通，使輸出電壓為零。當短路故障排除后，只要按下復位按鈕S2，使VT 截止，穩(wěn)壓輸出電路即可恢復工作，同時，V4導通，V5截止，多諧振蕩器停振VL2熄滅。4 顯示部分 LCD 顯示電路設計在實際應用中有多種顯示器件，常用顯示器件有LED 數(shù)碼管顯示器，CRT 顯示器以及LCD 液晶顯示器等。根據(jù)本課題的實際顯示需要，設計了三種方案：方案一：常用的數(shù)碼管顯示器由八個發(fā)光二極管組成，其中七個發(fā)光二極管a~g 控制七個筆畫（段）的亮或暗，另一個控制一個小數(shù)點的亮和暗，這種筆畫式的七段顯示器能顯示的字符較少，字符的形式有些失真，但控制簡單，使用方便。 所示：方案二：還有一種點陣式的發(fā)光顯示器，發(fā)光二極管排成一個N M(例如57)的矩陣，一個發(fā)光二極管控制點陣中的一個點，這種顯示器顯示的字形逼真，能顯示的字符比較多，但控制比較復雜。方案三：液晶顯示器具有液體的流動性和晶體的某些光學特性，它本身不發(fā)光，而只是調(diào)制環(huán)境光，越是亮的地方顯示越清晰，黑暗中不能顯示。通過編程，可以清晰地顯示各種字符和漢字。因為前兩種方案所選擇的顯示器屬于數(shù)碼管顯示器，無法進行漢字的顯示而只能作為字符的顯示器件。雖然液晶顯示器的編程較為復雜，但是它可以滿足提出的設計要求，直觀便捷的進行操作編程和進行多種漢字、字符的顯示，可以實時顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并具有良好的“人機對話”界面。通過對以上顯示器件的比較，本次設計選擇了方案三液晶顯示器。液晶顯示器(LCD) ，具有功耗低、體積小、重量輕、超薄等許多其它顯示器無法比擬的優(yōu)點，近幾年來被廣泛用于單片機控制的智能儀器、儀表和低功耗電子系統(tǒng)中。LCD可分為段位式LCD、字符式LCD和點陣式LCD 。其中，段位式LCD 和字符式LCD 只能用于字符和數(shù)字的簡單顯示,不能滿足圖形曲線和漢字顯示的要求；而點陣式LCD 不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線及漢字，并且可以實現(xiàn)屏幕上下左右滾動、動畫功能、分區(qū)開窗口、反轉(zhuǎn)、閃爍等功能，用途十分廣泛，本次設計主要就是采用點陣式液晶屏幕。采用內(nèi)置T6963C 控制器的點陣式 LCD 顯示器，該顯示器采用了12864 點陣的屏幕。 T6963C 控制器介紹T6963C 液晶顯示控制器多用于中小規(guī)模的液晶顯示器件，常被裝配在圖形液晶顯示模塊上，以內(nèi)藏控制器型圖形液晶顯示模塊的形式出現(xiàn)。T6963C 控制器主要有以下幾方面的特點： T6963C 是點陣式液晶圖形顯示控制器，它能直接與 80 系列的8位微處理器接口； T6963C 的字符字體可由硬件或軟件設置，共字體有 4 種：58 、6788； T6963C 的占空比可從1/16 到1/128； T6963C 可以圖形方式、文本方式及圖形合成方式進行顯示，以及文本方式下的特征顯示，還可以實現(xiàn)圖形拷貝操作等等； T6963C 具有內(nèi)部字符發(fā)生器CGROM，共有128 個字符，T6963C 可管理64K 顯示緩沖區(qū)及字符發(fā)生器CGRAM。并允許MPU 隨時訪問顯示緩沖區(qū)，甚至可以進行位操作。液晶顯示模塊及其引腳介紹內(nèi)置T6963C 控制器的液晶顯示模塊實現(xiàn)T6963C 與行、列驅(qū)動器及顯示緩沖區(qū)RAM 的接口，同時也用硬件設置了液晶屏的結(jié)構（單、雙屏），數(shù)據(jù)傳輸方式，顯示窗口長