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1、实验十九温度源的温度控制、调节实验一、实验目的了解温度控制的基本原理及熟悉温度源的温度调节过程，学会智能调节器和温度源的使用，为以后的温度实验打下基础。二、基本原理当温度源的温度发生变化时温度源中的Ptioo热电阻的阻值发生变化，将电阻变化量作 为温度的反馈信号输给智能调节仪，经智能调节仪的电阻/电压转换后，与温度设定值比较 再进行数字PID运算，输出可控硅触发信号（加热）或继电器触发信号（冷却），使温度 源的温度趋近温度设定值。温度控制原理框图如图6-1所示。图6-1温度控制原理框图二、实验器材主机箱、温度源、PtlOO温度传感器。四、实验步骤1、调节器操作说明在温度源的电源开关关闭（断开）
2、的情况下，按图6-3示意接线。检查接线无误后，合上主机箱上的总电源开关。将主机箱中的转速调节旋钮（024V）顺时针转到底（24V）,再将控制对象开关拨到Rt.Vi 位置后再合上调节器电源开关。仪表上电后，仪表的上显示窗口（PV）显示随机数或HH；下显示窗口 （SV）显示控制给定值（实验值）。如设置中途间隔10秒未操作，仪表将自动保存数据，退出设置状态。2、温度控制参数的设置步骤(1)PV窗显示Sn （输入方式），SV窗显示Ptlo(2)PV窗显示oP-A（主控输出方式），SV窗显示6o(3)PV窗显示oP-b（副控输出方式），SV窗显示lo(4)PV窗显示ALP（报警方式），SV窗显示lo(5
3、)PV窗显示CooL（正反控制选择），SV窗显示0o(6)PV窗显示P-SH（显示上限），SV窗显示200。(7)PV窗显示P-SL（显示下限），SV窗显示-1999o（8）PV窗显示Addr （通讯地址），SV窗显示1。图6-3温度源的温度调节控制实验接线示意图（9）PV窗显示bAud （通讯波特率），SV窗显示9600。（10）PV窗显示AL-1 （上限报警），SV窗显示实验给定值（如100C）。（11）PV窗显示Pb （传感器误差修正），SV窗显示0。（12）PV窗显示P （速率参数），SV窗显示280。（13）PV窗显示I （保持参数），SV窗显示380。（14）PV窗显示d （滞后时
4、间），SV窗显示70。（15）PV窗显示FILt （滤波系数），SV窗显示2。（16）PV窗显示dp （小数点位置），SV窗显示lo（17）PV窗显示outH （输出上限），SV窗显示110。（18）PV窗显示outL （输出下限），SV窗显示0。（19）PV窗显示At （自整定状态），SV窗显示0。（20）PV窗显示LoCK （密码锁），SV窗显示0。（21）长按SET键快捷退出，温度控制参数设置完毕。3、实验温度值的设置步骤首先设置AL-1 （上限报警）。使SV窗显示新的AL-1数值（如100.CTC）。再设置SP （实验温度给定值）。使SV窗显示的实验温度给定值与AL-1 （上限报 警）
5、值一致（如1000C）。注：通常在实际应用中，AL-1（上限报警） SP（给定值）。此处设置是为了体现报警功能。4、合上图6-3中的温度源的电源开关，较长时间观察PV窗测量值的变化过程（最终在SV 给定值左右调节波动）。5、如果要做其它温度值实验时，只要重新设置AL-1 （上限报警）和SP （给定值）即可。6、大范围改变控制参数P、I或d的其中之一设置值（注：其它任何参数的设置值不改 动），观察PV窗测量值的变化过程（控制调节效果）。这说明了什么问题？实验完毕，关闭电源。实验二十Pt100钳电阻测温特性实验一、实验目的了解伯热阻的特性与应用。二、基本原理利用导体电阻随温度变化的特性，可以制成热
6、电阻，要求其材料电阻温度系数大，稳定性 好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。常用的热电阻有钮电阻（650C以内）和铜电阻（150C以内）。钮电阻是将0.050.07mm的伯丝绕在线圈骨架上封装在玻璃或陶瓷管等保护管内构成。在065CTC以内，它的电阻Rt与温度t的关系为：Rt = Ro （1+At+Bt2）式中：Ro系温度为0C时的电阻值（本实验的伯电阻Ro=100Q ） , A=3.9684X10 3 / C, B=-5.847X 10-7 / C2o钳电阻一般是三线制，其中一端接一根引线而另一端接二根引线，主要是为远距离测量消 除引线电阻对桥臂的影响（近距离可用二线制，导线电阻忽略
7、不计）。实际测量时将钳电阻 随温度变化的阻值通过电桥转换成电压的变化量输出，再经放大器放大后直接用电压表显刀 O三、实验器材主机箱、温度源、Ptioo热电阻二支（一支用于温度源控制、另外一支用于温度特性实验）、 温度传感器实验模板、万用表（自备）。温度传感器实验模板简介：图6-4中的温度传感器实验模板是由传感器接入口、电桥（传感器信号转换电路）、测量 放大电路及放大器工作电源引入口构成。其中Rwl为电桥平衡电位器；Rw2为放大器的增益电位器；Rw3为放大器电平移动电位 器；a b传感器符号接热电偶（K热电偶或E热电偶）；双圈符号接AD590集成温 度传感器；Rt接热电阻（PtlOO伯电阻或Cu
8、50铜电阻）。四、实验步骤1、用万用表欧姆档测出PtlOO三根线中其中短接的二根线（同种颜色的线），设为1、2, 另一根设为3,并测出它在室温时的大致电阻值。2、在主机箱总电源、调节器电源都关闭的状态下，根据图6-4示意图接线，温度传感器实验模板中Rt （ a、b ）两端接传感器，这样传感器Rt与R3、Rl、Rwl、R4组成直流电 桥，这是一种单臂电桥工作形式。3、放大器调零将温度传感器实验模板中放大器的两输入端引线（一根为传感器1引线、另一根为桥路 输出即Rwl活动触点输出）暂时不要引入，而用导线直接将它们相连（短接）；将主机箱上的电压表量程切换到2V档，合上主机箱电源开关，调节温度传感器实
9、验模板 中的Rw2增益电位器（逆时针转到底），使放大器增益最小（增益5倍左右）； 再调节Rw3 （调零电位器）使主机箱的电压表显示为0。4、关闭主机箱电源开关，将实验模板中放大器的输入端引线按图6-4连接，检查接线无误后, 合上主机箱电源开关。5、将主机箱上的转速调节旋钮（0-24V）顺时针转到底（24V），将调节器控制对象开关 拨到Rt.Vi位置。图6-4 PtlOO钳电阻测温特性实验接线示意图6、参考实验十九（实验步骤）中的参数设置。合上调节器电源开关和温度源电源开关。在常温基础上，可按每步At = 10C增加温度，最 高在200C范围内设定温度源温度值，待温度源温度动态平衡时读取主机箱电
10、压表的显示 值并填入表6-1。表6-1钳电阻温度实验数据T (C)2030405060708090100V (mV)T (C)110120130140150160170180190V (mV)7、根据表6-1数据，画出实验曲线并计算其非线性误差。实验二十一集成温度传感器(AD590)的温度特性实验一、实验目的了解常用的集成温度传感器基本原理、性能与应用。二、基本原理集成温度传感器将温敏晶体管与相应的辅助电路集成在同一芯片上，它能直接给出正比于 绝对温度的理想线性输出，一般用于一50C + 120C之间温度测量。集成温度传感器有电压型和电流型二种，电流输出型集成温度传感器，在一定温度下，它 相当
11、于一个恒流源。因此它具有不易受接触电阻、引线电阻、电压噪声的干扰。具有很好的 线性特性。本实验采用的是AD590电流型集成温度传感器，其输出电流与绝对温度(T)成正比，它的 灵敏度为IftA/K,所以只要串接一只取样电阻R( lk)即可实现电流IjiA到电压ImV的 转换，组成最基本的绝对温度(T)测量电路(ImV/K)。AD590工作电源为DC +4V- +30V,它具有良好的互换性和线性。国际实用温标也称绝对温标，用符号T表示，单位是K (开尔文)。开氏温度值和摄氏 温度的分度值相同，即温度间隔1K等于1C。绝对温度T与摄氏温度t的关系是： T = 273.16 + t 273 + t (
12、K)显然，绝对零点即为摄氏零下273.16C ( t r273+T C)。三、实验器材主机箱、温度源、PtlOO热电阻(用于温度源温度控制)、集成温度传感器AD590 (用于 温度特性实验)、温度传感器实验模板，万用表。四、实验步骤1、按图6-5示意接线，温度源温度控制传感器为PtlOO热电阻，温度特性实验传感器为集 成温度传感器AD590。2、调节温度传感器实验模板放大器的增益为10倍由上述基本原理可知，传感器AD590的灵敏度为1 nA/K ,因分度值1K=FC,所以灵敏度为IfiATC。温度传感器实验模板的采样电阻R1为Ik,则得到采样电压lmV/C。根据图6-5,检查接线无误后合上主机
13、箱电源开关（温度源电源关闭），用电压表（2V档） 测量传感器AD590处于室温时的采样电压即放大器输入端电压，设为Vi；再用电压表（20V档）测量放大器V。输出端电压，调节Rw2使Vo=10Vi （如室温为0 C时：（1 nA/K） X （1000） X （273 K） X 10 倍= 2.73V）,则放大器的灵敏度为 10mV/K。3、绝对温度T转换成摄氏温度t因分度值1K=1C,所以转换很方便，只要电平移动一下就行。用电压表（2V档）测量Vo,调节Rw3使Vo为室温对应的电压值即与调节仪显示值 （合上调节仪电源开关，温度源电源关闭）一致。4、将主机箱上的转速调节旋钮（2-24V）顺时针转到底（24V）,合上温度源电源开关和 调节仪电源开关，将调节仪控制方式（控制对象）拨到Rt.Vi位置。5、参考实验十九（实验步骤）中的参数设置。在常温基础上，可按每步At= 10C增加温度，最高在100C范围内设定温度源温度值， 待温度源温度动态平衡时读取主机箱电压表的显示值并填入表6-2。图6-5集成温度传感器AD590温度特性实验接线示意图表6-2 AD590温度特性实验数据T (C)2030405060708090100V (mV)T (C)110120130140150160170180190V (mV)6、根据表6-2数据值画出实验曲线并计算其非线性误差。
