任务九 培养箱恒温恒湿控制器的设计.ppt

任务五培养箱恒温恒湿控制器的设计 一、任务描述 设计完成一种集温度和湿度测量、显示、报警、控制于一体的培养箱恒温恒湿控制器。主要功能:用4位LED实时显示温度和湿度，能够控制温度和湿度在规定的范围之内，当系统采集到的温度或湿度异常时，报警器会发出报警响声，方便对系统状态的监视。 二、任务目标 (1)掌握集成温度传感器和集成湿度传感器的工作原理。 (2)能够综合运用集成温度和湿度传感器进行电路的设计与制作。 下一页 返回 任务五培养箱恒温恒湿控制器的设计 三、知识链接 1.集成温度传感器 集成温度传感器是一种半导体集成电路，内部集成了温度敏感元器件和调理电路。按照输出信号的模式，可将集成温度传感器大致划分为三大类:模拟式集成温度传感器、 逻辑输出式集成温度传感器、 数字式集成温度传感器。 模拟式集成温度传感器将驱动电路、信号处理电路以及必要的逻辑控制电路集成在单片IC上，实际尺寸小、使用方便，它与热电阻、热电偶和热敏电阻等传统的传感器相比，还具有线性好、精度适中、灵敏度高等优点，常见的模拟式集成温度传感器有LM3911, LM335, M45, AD22103 , AN6701S电压输出型、AD590电流输出型。 上一页 下一页 返回 任务五培养箱恒温恒湿控制器的设计 在许多实际应用中，并不需要严格测量温度值，只关注温度是否超出了一个设定范围，一旦温度超出所规定的范围，则发出报警信号，启动或关闭风扇、空调、加热器或其他控制设备，此时可选用逻辑输出式温度传感器，其典型代表有LM56, MAX6501-MAX6504, MAX6509/6510。 数字式集成温度传感器集温度传感器与A/D转换电路于一体，能够将被测温度直接转换成计算机能够识别的数字信号输出，可以同单片机结合完成温度的检测、显示和控制功能，因此在控制过程、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电器及网络技术等方面得到广泛应用。 上一页 下一页 返回 任务五培养箱恒温恒湿控制器的设计 这里介绍几种典型的集成温度传感器。 1) AD590集成温度传感器 (1) AD590的结构和特性曲线。 AD590是美国AD公司研制的一种电流输出型模拟式集成温度传感器，其外形结构如图2-53所示，AD590的直流工作电压为+4~30 V,最佳使用温度范围为-55℃ ~150℃，在此测温范围内，测量误差为±0.5℃，测量分辨率为0.1℃，它的输出电流I为温度的关系，可用 式(2-23)表示，即 式中 I—输出电流，μA; KT—标定因子，AD590的标定因子为1 μA /℃; 上一页 下一页 返回 任务五培养箱恒温恒湿控制器的设计 T—热力学温度，K; t—摄氏温度，℃。 AD590的特性曲线如图2-54所示。 (2)AD590的应用。 基于AD590的特性，可以制作如图2-55所示的温度测量电路，将温度值转换为与之对应的输出电压信号。 上一页 下一页 返回 任务五培养箱恒温恒湿控制器的设计 式中 I—AD590的输出电流; U—测量的电压值; U2—电压跟随器的输出电压，目的是利用电压跟随器的输入阻抗高、输出阻抗低的特点进行电路隔离，减小电流I的损耗， U2—最后的输出电压，将被测量温度转化为与之对应的电压的大小。 如果现在为28℃，输出电压为2.8V，输出电压接A/D转换器，那么A/D转换输出的数字量就和摄氏温度成线性比例关系。 上一页 下一页 返回 任务五培养箱恒温恒湿控制器的设计 2)AN6701集成温度传感器 AN6701是日本松下公司研制的一种具有灵敏度高、线性度好、高精度和快速响应特点的电压输出型集成温度传感器，它有4个引脚，其中①、②脚为输出端，③、④脚接外部校正电阻RC，用来调整25℃下的输出电压，使其等于5V , Rc的阻值在3~30 kΩ,范围内。其接线方式有3种:正电源供电、负电源供电、输出反相，如图2-56所示。 实验证明，如果环境温度为20℃，当Rc为1 kΩ时，AN6701的输出电压为3.189V;当Rc为10kΩ时，AN6701输出电压为4.792 V;当RC为100kΩ时，AN6701输出电压为6.175 V。因此，使用AN6701检测一般环境温度时，适当调整校正电阻RC ，不用放大器可直接将输出信号送入A/D转换器，再给微处理器进行处理、显示、打印或存储。 上一页 下一页 返回 任务五培养箱恒温恒湿控制器的设计 3)DS 18B20集成温度传感器 DS 18B20是美国DALLAS公司在DS 1820基础上生产的单线式数字集成温度传感器，其特点是:可将被测温度直接转换成计算机能识别的9~12位(最高