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1、 上海上海 XXXXXXXXXX 学校学校毕业设计（论文）毕业设计（论文）温度温度传传感器在恒温恒湿箱中的感器在恒温恒湿箱中的应应用用姓 名： 系 部： 医用电子信息系 专 业： 医用电子仪器与维护班 级： 指导教师： 温度传感器在恒温恒湿箱中的应用温度传感器在恒温恒湿箱中的应用温度传感器在恒温恒湿箱中的应用Pt100 温度传感器- 1 -摘摘 要要本文主要设计基于 Pt100 铂电阻温度传感器在恒温恒湿箱中的温度测量系 统。温度是被广泛用来测量的物理量，在恒温恒湿箱中温度测量是重要的组成 部分。热电阻、热敏电阻、热电偶、二极管都可以用来测量温度和控制温度。 出于传感器的感温精度、线性、稳定性
2、、成本、生产过程等因素的考虑，Pt100 铂电阻渐渐的取代了其他类型的传感器。铂电阻的测量范围-200至+650， 完全可以满足恒温恒湿箱中的温度要求。 典型的温度测量过程分为收集采集环境温度信号，经过放大器吧小信号放 大，经过 A/D 转换器吧模拟信号转换成数字信号，经单片机处理显示在液晶屏 上，通过键盘控制箱体内温度，再由上述过程把结果反馈到液晶屏上。 本文开始对铂电阻温度测量作了概述，之后对整体设计思路进分析，再通 过硬件软件两方面整理，最后进行测试。关键词：关键词：Pt100，铂电阻传感器，恒温恒湿箱温度测量，铂电阻传感器，恒温恒湿箱温度测量温度传感器在恒温恒湿箱中的应用Pt100 温
3、度传感器- 2 -Temperature Sensor In The Case Of Constant Temperature And HumidityABSTRACTABSTRACTIn this paper， design is based on Pt100 platinum resistance temperature sensor in constant temperature and humidity box temperature measurement system. Temperature is widely used to measure physical quantitie
4、s， measured in constant temperature and humidity chamber temperature is an important component. Thermal resistance， thermal resistance， thermocouple， diode can be used to measure temperature and control temperature. Temperature sensors for precision， linearity， stability， cost， production process an
5、d other considerations， Pt100 platinum resistance gradually replaced the other types of sensors. Platinum resistance measurement range -200 +650 ， constant temperature and humidity box can meet the temperature requirements. The typical temperature measurement acquisition process is divided into temp
6、erature collected signals， small signal amplification through the amplifier it， after A / D converter， right analog signals into digital signals， the microcontroller processing displayed on the LCD ， keyboard control cabinets by temperature， The process then the results fed back to the LCD .This beg
7、an an overview of platinum resistance temperature measurement， then the overall design concept into the analysis， then finishing by both hardware and software， the final test. Key words： Pt100; platinum resistance sensor; Humidity Chamber Temperature measurement温度传感器在恒温恒湿箱中的应用Pt100 温度传感器- 3 -目目 录录摘
8、要- 1 -ABSTRACT.- 2 -目 录.- 3 - 引 言.- 4 - 第 1 章 概 述.- 5 - 1.1 Pt100 温度测量概述.- 5 - 1.2 本设计方案思路.- 6 - 1.3 研发方向和技术关键.- 6 - 1.4 主要技术指标.- 6 - 第 2 章 总体设计.- 7 - 2.1 温度的检测.- 7 - 2.2 信号放大.- 8 - 2.3 A/D 及温度显示.- 11 - 2.4 其他说明.- 11 - 第 3 章 硬件设计.- 12 - 3.1 恒流源驱动模块.- 12 - 3.1.1 三端可调分流基准源- 13 - 3.1.2 集成运算放大器 LM324.-
9、15 - 3.2 信号放大电路.- 16 - 3.2.1 集成运算放大器 0P07.- 17 - 3.3 A/D 转换电路和 LCD 显示电路.- 17 - 3.3.1 A/D 转换电路- 18 - 3.3.2 LCD 显示电路.- 21 - 第 4 章 软件设计.- 25 - 4.1 总体方案.- 25 - 4.2 程序流程.- 25 - 4.3 模块说明- 26 - 4.4 基于 OCTAVE 的线性化处理- 28 - 第 5 章 制作调试.- 31 - 5.1 硬件电路的布线和焊接.- 31 - 5.1.1 总体布局- 31 - 5.1.2 电路划分- 31 - 5.1.3 连线焊接-
10、31 - 5.2 调试.- 31 - 5.2.1 调试过程- 31 -温度传感器在恒温恒湿箱中的应用Pt100 温度传感器- 4 -结 论.- 33 - 谢 辞.- 34 - 参考文献.- 35 - 附 录.- 36 -引引 言言温度测量是恒温恒湿箱中重要的组成部分。热电阻、热敏电阻、热电偶、二极管都可以用来测量温度和控制温度。出于传感器的感温精度、线性、稳定性、成本、生产过程等因素的考虑，Pt100 铂电阻温度传感器（Pt100）渐渐的取代了其他类型的传感器。Pt100 是铂热电阻，它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。故而只要读出 Pt100 的电阻阻值就可以计算出 Pt100 所处的环境
11、温度。其中 Pt100 还具有以下特征：1）熔点高达 1768， 无论是化学性质还是电性质都非常稳定；2）富有良好的延展性，容易加工；3）成本低，可以广泛用于各行业。以上优点是 Pt100 能够迅速现身各个行业的主要因素。温度传感器在恒温恒湿箱中的应用Pt100 温度传感器- 5 -第第 1 1 章章 概概 述述1.1 Pt100 温度测量概述Pt100 设计原理： Pt100 是铂热电阻，它的阻值跟温度的变化成正比。Pt100 的阻值与温度变 化关系为：当 Pt100 温度为 0时它的阻值为 100 欧姆，在 100时它的阻值约 为 138.5 欧姆。它的工业原理：当 Pt100 在 0 摄
12、氏度的时候他的阻值为 100 欧姆， 它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。Pt100 分度表： 温度 （）电阻 （）温度 （）电阻 （）温度 （）电阻 （）温度 （）电阻 （） -5080.3120107.7990134.71160161.05 -4084.2730111.67100138.51170164.77 -3088.2240115.54110142.29180168.48 -2092.1650119.40120146.07190172.17 -1096.0960123.24130149.83200175.86 0100.0070127.08140153.58400247.09 10
13、103.9080130.90150157.33600313.71表 2.1 Pt100 分度表温度传感器在恒温恒湿箱中的应用Pt100 温度传感器- 6 -1.2 本设计方案思路本设计以实现能够正确的检测出恒温恒湿箱中的环境温度，并能够显示在 LCD 显示器上。1.3 研发方向和技术关键1）确定 Pt100 的安装位置，可以最好的体现箱体内温度；2）微弱信号的放大和滤波；3）A/D 转换；4）把实时数据在 LCD 上显示。1.4 主要技术指标1）测量精度：0.1 2）线性度：0.2% 3）重复性：良好 4）测量与实际温度偏差：1图图 2.1 Pt100 温度电阻关系曲线温度电阻关系曲线Pt10
14、0 驱动电 路Pt100 采集箱 内信息信号放大A/D 转换LCD 显示图 2.2 Pt100 温度测量系统原理框图温度传感器在恒温恒湿箱中的应用Pt100 温度传感器- 7 -第第 2 2 章章 总体设计总体设计Pt100 具有下特征：1）熔点高达 1768， 无论是化学性质还是电性质都非常稳定；2）富有良好的延展性，容易加工；3）成本低，可以广泛用于各行业；4）测量范围-200 650。铂电阻其测量公式 1：RTD(T)RTD0(1+T)其中 RTD(T)表示温度为 T时铂电阻的电阻值，RTD0为温度为 0时铂电阻的电阻值。利用公式 1 很容易计算-100 200时铂电阻所对应的电阻值（误
15、差3.1） 。如果要求更高的精度和范围我们可以选用下面的公式，公式 2：RTD(T)=RTD0(1+AT+BT2+CT3(T100)。其中 RTD(T)表示温度为 T 时铂电阻的电阻值，RTD0为温度为 0时铂电阻的电阻值，根据 ITS90 标准值RTD0=100，A=3.908310-3，B=-5.77510-72，T0时C=0，T0时 C=-4.18310-123。2.1 温度的检测由于恒温恒湿箱内部结构是一个近立方体结构，如图 3.1 所示。箱体内热空温度传感器在恒温恒湿箱中的应用Pt100 温度传感器- 8 -由底部进入箱内，中上部出去，所以箱体顶部最能代表箱内温度，所以 Pt100
16、要安装在箱体顶部。 要通过 Pt100 采集温度信号，驱动电路是少不了的。驱动电路就是将传感器 的输出信号转化成处理起来比较方便的电信号。像热电偶那样本身就会产生电 压的传感器自然不用驱动电路，然而我们这次并没有应用这类传感器，所以我 们一定要为 Pt100 设计它的驱动电路。而通常的驱动电路分为： 1）恒电压驱动电路； 2）恒电流驱动电路。 其中恒电压驱动电路结构比较简单，通常是一个电桥电路，铂电阻就是其中的 一个桥臂，而所谓的恒电压就是在电桥的两端加一个稳定的电压，通常是稳压 二极管或者是集成稳压芯片。其中恒电流驱动电路相对结构比较复杂，因为所 需的恒电流要精心设计，产生恒电流的电路也是五花八门，通常是利用集成运 算放大器结合稳
