畢業(yè)論文：基于pt100溫度傳感器課設(shè)-文庫(kù)吧資料
2024-11-24 18:42本頁(yè)面
【正文】 調(diào)用減鍵調(diào)時(shí) 調(diào)用顯示程序 返回主程序 Key2 0 Key3 0 開(kāi)始 初始 化函數(shù) DS1302 數(shù)據(jù)的寫(xiě)入 DS1302 數(shù)據(jù)的讀取 返回 開(kāi)始 初始化函數(shù) AD 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換 將轉(zhuǎn)換后的電壓轉(zhuǎn)換為溫度 返回 開(kāi)始 系統(tǒng)初始化 調(diào)用時(shí)間溫度子程序 調(diào)用顯示子程序 調(diào)用掃描按鍵程序 開(kāi)始 將時(shí)間溫度數(shù) 據(jù)寫(xiě)入到數(shù)碼管 讀取時(shí)間溫度值 顯示時(shí)間溫度值 返回 。 RB 這里的 AB 是上述不同溫度段的系數(shù)而 R 值由于在輸出為 0V 時(shí)實(shí)際上有個(gè)對(duì)應(yīng)于 100 歐姆的偏置電路因此根據(jù) RR0 UI 而 I 2500V1500K 而 ADUG 40964900V 這里的 AD 值為 AD 轉(zhuǎn)換得結(jié)果 G 為放大器的增益本設(shè)計(jì)中的二級(jí)放大器放大的倍數(shù)為 80 倍將上述條件代入得 T A 01綜合價(jià)格以及后續(xù)的電路決定采用線性度相對(duì)較好的 PT100 作為本課題的溫度傳感器具體的型號(hào)為 WZP 型鉑電阻該傳感器的測(cè)溫范圍從－ 200～＋ 650 具體在 0～ 100的分度特性表見(jiàn)附錄 A 所示 方案論證 溫 度測(cè)量的方案有很多種可以采用傳統(tǒng)的分立式傳感器模擬集成傳感器以及新興的智能型傳感器 方案一采用模擬分立元件 如電容電感或晶體管等非線形元件該方案設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單易懂操作簡(jiǎn)單且價(jià)格便宜但采用分立元件分散性大不便于集成數(shù)字化而且測(cè)量誤差大 方案二采用溫度傳感器 通過(guò)溫度傳感器采集溫度信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大器放大后送到 AD 轉(zhuǎn)換芯片將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量傳送給單片機(jī)控制系統(tǒng)最后經(jīng)過(guò) LED 顯示溫度 熱電阻也是最常用的一種溫度傳感器它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高性能穩(wěn)定使用方便測(cè)量范圍為 200～ 650 完全 滿足要求考慮到鉑電阻的測(cè)量精確度是最高的所以我們?cè)O(shè)計(jì)最終選擇鉑電阻 PT100 作為傳感器該方案采用熱電阻 PT100做為溫度傳感器 AD620 作為信號(hào)放大器 TLC2543 作為 AD 轉(zhuǎn)換部件對(duì)于溫度信號(hào)的采集具有大范圍高精度的特點(diǎn)相對(duì)與方案一在功能性能可操作性等方面都有較大的提升在這里我選用方案二完成本次設(shè)計(jì) 測(cè)溫的模擬電路是把當(dāng)前 PT100 熱電阻傳感器的電阻值轉(zhuǎn)換為容易測(cè)量的電壓值經(jīng)過(guò)放大器放大信號(hào)后送給 AD 轉(zhuǎn)換器把模擬電壓轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)后傳給單片機(jī) AT89S51 單片機(jī)再根據(jù)公式換算把測(cè)量得的溫度傳感器的電阻值轉(zhuǎn)換為 溫度值并將數(shù)據(jù)送出到數(shù)碼管進(jìn)行顯示另外外接一個(gè)時(shí)鐘芯片 DS1302 產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)送入到單片機(jī)中進(jìn)行處理控制并將時(shí)間顯示出來(lái)以實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控 溫度信號(hào)的數(shù)據(jù)采集單元部分包括溫度傳感器溫度信號(hào)的獲取電路采樣放大電路 AD 轉(zhuǎn)換電路 系統(tǒng)的總結(jié)構(gòu)框圖如圖所示 圖 1 系統(tǒng)的總結(jié)構(gòu)框圖第二章 硬件設(shè)計(jì) 電阻式溫度傳感器 RTD Resistance Temperature Detector 是指一種物質(zhì)材料作成的電阻它會(huì)隨溫度的改變而改變電阻值 PT100 溫度傳感器是一種以鉑 Pt 做成的電阻式溫度傳感器屬于正電阻系數(shù) 其電阻阻值與溫度的關(guān)系可以近似用下式表示 在 0～ 650 范圍內(nèi) Rt R0 1AtBt2 在 200～ 0 范圍內(nèi) Rt R0 1AtBt2C t100 t3 式中 ABC 為常數(shù) A 39684710 3 B 584710 7 C 42210 12 由于它的電阻溫度關(guān)系的線性度非常好因此在測(cè)量較小范圍內(nèi)其電阻和溫度變化的關(guān)系式如下 R Ro 1α T 其中α 000392 Ro 為 100Ω 在 0 的電阻值 T 為華氏溫度因此鉑做成的電阻式溫度傳感器又稱(chēng)為 PT100 PT100 溫度傳感器 的測(cè)量范圍廣 200～ 650 偏差小響應(yīng)時(shí)間短還具有抗振動(dòng)穩(wěn)定性好準(zhǔn)確度高耐高壓等優(yōu)點(diǎn)其得到了廣泛的應(yīng)用本設(shè)計(jì)即采用 PT100 作為溫度傳感器主要技術(shù)指標(biāo)測(cè)溫范圍 200～ 650 攝氏度測(cè)溫精度 01 攝氏度穩(wěn)定性01 攝氏度 Pt100 是電阻式溫度傳感器測(cè)溫的本質(zhì)其實(shí)是測(cè)量傳感器的電阻通常是將電阻的變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流等模擬信號(hào)再將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)再由處理器換算出相應(yīng)溫度采用 Pt100 測(cè)量溫度一般有兩種方案 方案一設(shè)計(jì)一個(gè)恒流源通過(guò) Pt100 熱電阻通過(guò)檢測(cè) Pt100 上電壓的變化來(lái)?yè)Q算出溫度 方案二采用惠 斯頓電橋電橋的四個(gè)電阻中三個(gè)是恒定的另一個(gè)用 Pt100 熱電阻當(dāng) Pt100 電阻值變化時(shí)測(cè)試端產(chǎn)生一個(gè)電勢(shì)差由此電勢(shì)差換算出溫度 兩種方案的區(qū)別只在于信號(hào)獲取電路的不同其原理上基本一致 信號(hào)調(diào)理電路 調(diào)理電路的作用是將來(lái)自于現(xiàn)場(chǎng)傳感器的信號(hào)變換成前向通道中 AD 轉(zhuǎn)換器能識(shí)別的信號(hào)作為本系統(tǒng)由于溫度傳感器是熱電阻 PT100 因此調(diào)理電路完成的是怎樣將與溫度有關(guān)的電阻信號(hào)變換成能被 AD 轉(zhuǎn)換器接受的電壓信號(hào) 從上述關(guān)于 PT100 傳感器測(cè)溫原理可知由 PT100 構(gòu)成信號(hào)的獲取電路常用的方法有 2 種一種是構(gòu)成的十分常見(jiàn)的電橋 電路當(dāng)然在本系統(tǒng)中考慮成本的問(wèn)題一般采用單臂橋還有一種是運(yùn)用恒流源電路將恒流源通過(guò)溫度傳感器溫度傳感器兩端的電壓即反映溫度的變化 1 圖表 2 A 圖單臂橋式 B 圖恒流源式 圖 21 兩種信號(hào)獲取的結(jié)構(gòu)電路 根據(jù)測(cè)試技術(shù)的有關(guān)知識(shí)圖 21 中的 a 圖的輸出與電阻的阻值不是個(gè)正比的關(guān)系因而數(shù)據(jù)處理起來(lái)特別麻煩尤其是用單片機(jī)來(lái)處理這些非線性的問(wèn)題而圖B 的由于恒流源的作用使得電壓輸出與電阻成良好的線性關(guān)系因此本系統(tǒng)采用恒流源電路來(lái)獲取溫度信號(hào) 恒流源電路的設(shè)計(jì)有用三極管構(gòu)成的有用專(zhuān)門(mén)的恒流管也有 用價(jià)格低廉的器件通過(guò)比較巧妙的設(shè)計(jì)構(gòu)成的本系統(tǒng)是采用價(jià)格低廉的運(yùn)放為核心來(lái)構(gòu)成的恒流效果十分理想系統(tǒng)設(shè)計(jì)的恒流源電路見(jiàn)下圖 22 所示 3 圖 22 由運(yùn)放構(gòu)成的恒流源電路 上圖中由于運(yùn)放虛地的結(jié)果造成 OP07 的反相輸入端為 0V 而圖中 15K 電阻
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