前导课-温度测量数显空控制仪设计实现.pptVIP

* * * * * * * 温度测量数显控制仪的设计实现 设计选题七 第一部分 设计综述 第二部分 模块电路设计 第三部分 实验注意事项 内容 第一部分 设计综述 设计背景 设计任务 设计目的 设计要求与指标 设计思路 设计框图 设计背景 温度测量是日常生活和工程领域经常需要解决的问题，在冷库、制冷设备、粮食储备等精度要求不特别高的场合，经常采用Pt100铂电阻来实现温度的采集与控制调节。温度测量数显控制仪能够满足对温度测量精度要求较高的场所的需求，其测量范围为-50℃~200℃，精度允许误差为±1℃，精度较高、设计简单而且经济实用。 设计任务 利用Pt100温度传感器设计制作一个可在一定温度范围进行温度测量与控制的温度测量数显控制仪。 设计目的 1、了解常用传感器的工作原理，掌握其设计使用方法 2、掌握电阻电压转换电路的设计使用 3、掌握ICL7107（双电源±5V供电,适合驱动发光二极管显示）模数转换原理 4、掌握显示电路的设计使用 5、掌握电子电路系统设计的基本方法，培养提高综合利用多学科相关知识进行初步工程设计与实际装调系统电路的能力 设计要求及指标 1、使用热敏类电阻铂Pt100。 2、该仪器测量温度的范围为-50～200℃，能够对温度值进行数字显示（可显示阈值温度和测量温度两种），其测量误差为±1℃。 3、当超过某一设定温度上限值时（如30℃），能声光报警提示。 4、测量结果用七段数码管显示。 设计框图 系统框图 设计思路 1、了解温度传感器的工作原理，掌握其工程设计实用方法。 2、设计电阻电压转换电路，对温度传感器输出的电阻信号进行电压转换。 3、采用AD转换电路对转换后的电压信号进行AD转换，将其转换成可以进行LED显示的数字信号。 4、显示电路，根据AD转换器的类型选择LED类型，接入电路需要考虑LED的电流值。 5、设定阈值，当温度超过该阈值时驱动三极管进行声光报警。 第二部分 模块电路设计 1、温度采集与电阻电压转换电路 2、A/D转换电路 3、显示电路 4、声光报警电路 1、温度采集电路 温度采集使用铂电阻Pt100。 Pt100铂电阻的阻值随着温度的变化成匀速增长。电路中使用电位器模拟温度传感器的阻值变化。 1、电阻电压转换电路 设计思路：电路中铂电阻转换后的输入电压范围应该在0~2V之间，以便ICL7107进行后续处理。电阻电压转换采用比例放大器。选择LM324芯片。 LM324系列器件带有真差动输入的四运算放大器，具有真正的差分输入。 单位增益内部频率补偿 大直流电压增益100 dB的 高带宽（单位增益）1兆赫（温度补偿） 电源范围宽：双电源±1.5V至±16V 低输入偏置电流45 NA（温度补偿） 低的输入失调电压为2 mV和失调电流5NA 输入共模电压范围包括地面 差分输入电压范围的电源电压等于 大输出电压摆幅0V至V + - 1.5V 1、电阻电压转换电路 电阻电压转换参数计算： 1、在输入端采用一个锗二极管控制输入电压在0.3V。 2、输入端电流为0，因此经过R12的电流基本与二极管相等，故R12选10K欧。 3、为了使输出电压满足ICL7107的输入2V范围，经过下列计算，选R9为33欧，使输出电压在1.0～1.9V间 当t=200℃时，运放输出Uo=(1+175.84/33)?×0.3=1.90V 当t=-50℃时，运放输出Uo=(1+80.31/33)?×0.3=1.03V? 4、在电阻/电压转换电路后，接一电压跟随器， 提高带负载的能力。 第二部分 模块电路设计 1、温度采集与电阻电压转换电路 2、A/D转换电路 3、显示电路 4、声光报警电路 2、A/D转换电路-ICL7107 位A/D转换器,可直接驱动LED数码管,内部设有参考电压、独立模拟开关、逻辑控制、显示驱动、自动调零功能等。具有两个量程选择,2V和200mV。本题中量程选用2V 2、A/D转换电路-ICL7107 引脚功能及元器件选择-1 V+（1脚）和V-（26脚）：电源的正极和负极（+5V和-5V） 振荡器元件（38-40脚）：用于系统定时。两种接法：外接振荡器到40脚 或者Oscl-OSc3外接电容电阻构成R-C振荡器。推荐使用100K电阻，根据公 式f=0.45/RC计算电容为100pf,此时主振频率为45kHz,采样时间为每秒3次 TEST:显示测试端，高电平是显示为“1888”，电流为15mA。 CREF:外接基准电容端，通常0.1μF的电容效果最佳。 COM :模拟信号公共端(模拟地)，与IN-以及VREF-相连。 INT:27是一个积分电容器。 AZ:积分器和比较器的反向输入端，接自动调零电容CAz 。2V满刻度时使 用0.047μF。 BUF:缓冲放大器