温度测量控制仪(用模拟表头显示).doc

温度测量控制仪（用模拟表头显示） 测量： （1）测量范围：0~100℃； （2）测量精度：±1℃； （3）响应速度： 1 SPS； 控制： 加热容量：100ml水； 速度：10℃/10 min 可以用电位器（数码电位器更好）设定温度值。 提示 需要选择线性良好的传感器，或者通过电路将其线性化； 需要一支高精度的温度计来调试和校准电路 允许采用搅拌结构； 注意传感器与加热元件的隔离； 需要采用PID控制，至少需要采用P控制；所谓P方式是将温度测量值与设定温度的差值来控制加热的功率，即PWM的脉冲宽度与温度差值成正比。 鼓励采用单片机来控制，但需要注意自己的时间与精力是否足够！ 水温自动控制系统 【设计任务】 设计一个水温自动控制系统，控制对象为一容器内的净水。水温在一定范围内由人工设定，受环境影响降低时可以自动调整并保持温度基本不变。 【要求】 基本要求 稳定温度点为60℃，误差±3℃。 显示温度，误差±2℃。 提高部分 温度过高（70℃）或过低（40℃）时分别声光提示。 加热时有工作状态灯显示。 提高显示精度 改善控制方法，提高控制精度。 自由发挥。 【系统设计】 系统设计方案。 设定温度 图1.系统框图 温度检测模块：使用AD590做为温度传感器进行温度检测。AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源，流过器件的电流（uA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：灵敏度为1uA/K。其测温范围为-55℃~+150℃，电源电压范围为4V~30V。 处理计算模块：使用运算放大器组成的最基本的加减运算电路实现信号的处理。 显示提醒模块：水的温度由数字表头显示，加热时有灯光提醒，不加热时 小灯熄灭。 基于PWM的控制执行模块：使用脉宽调制技术实现加热器的功率控制。 SG3524是通用型脉宽调制器（PWM），属于数字、模拟混合型集成电路。输出方波占空比可在0~50%之间调节。 单元电路设计。 （1）温度检测部分（供选择的温度传感器有Pt100和AD590） 器件的选用： Pt100：铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。PT后的100即表示它在0时阻值为100欧姆，在100时它的阻值约为138.5欧姆。的阻值会随着温度上升它的阻值是成匀速增涨的。　 温度（℃） 阻值（Ohm） 温度（℃） 阻值（Ohm） -50 80.31 80 130.9 -40 84.27 90 134.71 -30 88.22 100 138.51 -20 92.1 110 142.29 -10 96.09 120 146.07 0 100 130 149.83 10 103.9 140 153.58 20 107.79 150 157.33 30 111.67 160 161.05 40 115.54 170 164.77 50 119.4 180 168.48 60 123.24 190 172.17 70 127.08 200 175.86 由上表可知，其阻值随温度的变化是非线性的，使得测量起来不是很方便。 AD590：AD590温度传感器是一种已经IC化的温度感测器，它会将温度转换为电流。其规格如下：1、 度每增加1，它会增加1μA输出电流 2、 可测量范围-55至150 3、 供电电压范围+4V至+30V AD590的管脚图及元件符号如下图所示： AD590的输出电流值说明如下： 其输出电流是以绝对温度零度（-273）为基准，每增加1，它会增加1μA输出电流，因此在室温25时，其输出电流Iout=（273+25）=298μA。 ???? AD590基本应用电路： 注意事项： 1、 Vo的值为Io乘上10K，以室温25而言，输出值为10K×298μA=2.98V 2、 测量Vo时，不可分出任何电流，否则测量值会不准。?? 其基本的测温电路如下： 图4.基本测温电路 电路及相关参数分析： AD590的输出电流I=（273+T）uA (T为摄氏温度)，因而测量的电压V=（273+T）uA X 10K=（2.73+T/100）V。为了将电压测量出来又不能使电流分流出来，这里使用电压跟随器，其输出电压等于输入电压。 由于一般电源是带杂波的，因此，使用稳压二极管作为稳压元件，再利用可变电阻分压，使其输出电压V5调整至2.73。 接下来使用差动放大器，输出V10=V6—V5=T/100,这样，如果现在温度为25℃，输出电压就为0.25V。 （2）处理计算单元，图见附录一 放大器U3是一个电压跟随器，其输出电压对应着设定温度值。实验 中U3的输出值为0.35V，对应的温度值为35℃。U4为一差动放大器，与实 际温度对应的电压值相减，得到差值，输入到SG3524中。 （3）控制执行单