大学机电类《自动检测技术及应用》（第二章第五节多媒体课件）.ppt

放大器电源电压的选取和退耦 考虑到常用的单片机A/D转换器的最大转换电压为5V，本项目的放大器正、负电源取标称电压±6V。放大器的饱和输出略大于5V，不至于使A/D转换器的输入端产生过电流。 放大器的正负电源VCC、VEE端还应并联约0.1μF的磁介退耦电容C3、C4，滤除电源上的尖峰干扰电压。 三、系统的调试和测试 1．系统的预调零 将铂热电阻置于冰水混合物中（称为“冰点槽”），将不共地的2.5V标称电压源施加到电桥的电源端子上,RP1置于中间值,反复调节“调零电位器” RP1，使第二级放大器的输出Uo2=0.00V。 冰点槽 2．半满度和100~200℃段的校验 在已经调零的基础上，将铂热电阻从冰点槽中取出，将铂热电阻大部分插入电热水桶中。开启加热电源，从室温开始，至水沸腾时，静置半个小时。调节“调满度电位器”RP2，使Uo2为2.00V。 在校验了“半满度”后，再使水逐渐降温，每隔10℃，以“工业级” 0~150℃水银温度计为准（最小分度为0.5℃ ，允许误差为0.5℃ ），记录放大器在100~0℃“半程段”对应的输出电压值。 3 ．100~200℃段的校验 为了测量100~200℃段的输出电压值，将铂热电阻从水槽中取出，插入电烘箱的测温孔。换一根 50~300℃的工业级水银温度计，从室温开始，逐渐升温，按20℃/小时的速率，直到接近100℃时，停止加热。当温度自然缓慢到达100℃时，放大器应该重复出现上一步骤（“半满度”校验）时的2.00V。然后从100℃开始，每隔20℃，直至199℃（200℃ ）为止，记录放大器的输出测量值（绝对不会等于4.00V），得到非线性误差的修正值，为“铂热电阻软件线性化程序”提供纠偏数据。 计算机可以采用分段折线法计算被测温度，也可以引用拟合曲线方程来计算被测温度。 阶段练习 （1）测试系统为何应先调零后调满度？ （2）并联在运放反馈电阻两端的反馈电容的容量越大，则对50Hz工频干扰的滤波效果就越_______。根据第一章动态误差的分析，Cf取得越大，放大电路的上升时间就越_______ （长/短） ，系统对温度变化的反应就越_______（快/慢）。 在下图电路上标出电阻的阻值、RP的数值以及正负电源的数值。 （3）先自由选取R11＝R12＝_______kΩ。根据K=10.82，可以计算出Rf1＝R13＝_______kΩ，取标称阻值为_______kΩ 。 （注：E24系列电阻的标称值为1.0、1.1、1.2、1.3、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.3、4.7、5.1、5.6、6.2、6.8、7.5、8.2、9.1） 1 b d 2 1 若希望第二级放大器在满载后的输出电压为4000mV，则第二级的放大倍数必须为_______倍。 （4）设R21＝20kΩ，则Rf2应为_______kΩ。 设RP2＝20kΩ，则R22＝（Rf2—?RP2）＝_______kΩ 取标称阻值为_______kΩ。 （5）当RP2调节到0Ω时，第二级的放大倍数为___倍； 当RP2调节到20kΩ时，第二级的放大倍数为_______倍。Uo的调节范围为_______～_______V。 （6）Rf2两端必须并联一只_______电容，以滤除50Hz的干扰。根据Rf·Cf≥20T50Hz=400ms（式中，R的单位为kΩ，C的单位为μF），则Cf取_______μF，可取标称值_______μF。 （注：电容的标称值为1.0、2.2、3.3、4.7、6.8×10n） 4. 烘箱温度的控制 1 PWM方式控制电路（仅供参考） 由输出来控制电炉,电炉可以近似建立为具有滞后性质的一阶惯性环节数学模型。其传递函数形式为 主程序说明 电烘箱的温度变化缓慢，采用PID数字控制算法，可以实现的温度控制指标为： 准确度优于±1％，超调整量小于±4％。 主程序中，首先给定PID算法的参数值，然后通过循环显示当前温度,并且设定键盘外部中断为最高优先级，以便能实时响应键盘处理。软件设定定时器T0为5秒定时,在无键盘响应时每隔5秒响应一次，用以采集经过A／D转换的温度信号。设定定时器T1为嵌套在T0之中的定时中断，初值由PID算法子程序提供。 温度控制主程序及键盘中断子程序（仅供参考） PID控制算法子程序 （仅供参考） 5. 本安型仪表——本质安全性仪表 本项目的热电阻插入到充满绝缘油蒸汽的、有爆炸危险的电烘箱中，所以必须使用防爆式热电阻，并配套本安型仪表。并应符合《爆炸性环境用防爆电气设备》的有关规定。 无论在正常状态下和故障状态下，仪表电路以及系统产生的过流和所达到的温度都不应引燃爆炸性混合物。 本安型仪表的防爆功能主要由以下措施来实现：①采用