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1、六安职业技术学院课程设计论文自动测试与检测技术姓 名： xxxx 指导教师： xxxxx 专业名称： xxxxxxxxxxx 所在系部： xxxxxxxxxx 2023年5月目 录1摘 要2、传感器的构成及T型热电偶使用.13温度传感器测温组成方框图.14、热电偶测温电路系统的工作原理.14.1 热电偶测温电路系统的组成4.2 单片机控制热电偶测温电路原理图见附录4.3 热电偶测温电路工作原理5 单元电路的设计及元件的选取5.1 +5V稳压电源的设计5.2电桥电路的设计5.3 放大器电路的设计5.4 ICL7107电路的设计5.5 显示电路的设计5.6 元件选取摘 要温度是一个非常重要的物理量
2、，因为它直接影响燃烧、化学反响、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形、结晶以及空气流动等物理和化学过程。温度控制失误就可能引起生产安全、产品质量、产品产量等一系列问题。因此对温度的检测的意义就越来越大。温度采集控制系统在工业生产、科学研究和人们的生活领域中，得到了广泛应用。在工业生产过程中，很多时候都需要对温度进行严格的监控，以使得生产能够顺利的进行，产品的质量才能够得到充分的保证。使用自动温度控制系统可以对生产环境的温度进行自动控制，保证生产的自动化、智能化能够顺利、安全进行，从而提高企业的生产效率关键字：热电偶，ICL7107， AbstractTemperature is a very
3、 important physical ，Because it directly affects many physical and chemical reactions，Temperature control will lead to many problems mistakes，Therefore, the significance of increasing temperature detection，Temperature acquisition and control system in the industrial, scientific, and other areas of l
4、ife, is widely used，Only in the industrial production process to ensure that production conditions, it may ensure product quality，Automatic temperature control system can automatically produce a temperature controlled environment，Permit the production of automation and intelligence to the smooth, sa
5、fe, thereby improving production efficiency。Key Words: Thermocouple，ICL7107- 3 -2、传感器的构成及T型热电偶的使用水温检测采用的是温度传感器T型热电偶。测温元件的结构如以以下图所示。两种不同材料的导体或半导体组成一个闭合回路，当两接点温度T和T0不同时，那么在该回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应,该电动势称为热电势。这两种不同材料的导体或半导体的组合称为热电偶，导体A、B称为热电极。两个接点，一个称热端，又称测量端或工作端，测温时将它置于被测介质中;另一个称冷端，又称参考端或自由端，它通过导线与显示仪表相连
6、。温差电势是同一导体的两端因其温度不同而产生的一种电动势。同一导体的两端温度不同时，高温端的电子能量要比低温端的电子能量大，因而从高温端跑到低温端的电子数比从低温端跑到高温端的要多，结果高温端因失去电子而带正电，低温端因获得多余的电子而带负电，因此，在导体两端便形成接触电势，从而通过转换信号得到待测温度值。传感器结构图3、传感器测温组成方框图电压放大LM324电桥平衡传感器元件数码管显示数模转换ICL7107 系统组成方框图4、传感器测温电路系统工作原理由于测温显示电路构成较多，原理复杂，所以下面分局部介绍电路各局部组成及原理的实现。4.1 传感器测温电路系统组成设计电路大至可分为45模块，电
7、源的设计，热电偶电路，电桥电路，差分放大电路，A/D模数转换器，单片机和LED显示电路。4.2 单片机控制热电偶测温电路原理图见附录4.3热电偶测温电路工作原理工作原理：传感器把热信号转换为热电动势，发热电偶测温的根本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势热电动势，由于据热电动势与温度的函数关系, 制成热电偶分度表; 分度表是自由端温度在0时的条件下得到的，环境温度的不稳定原因，所以我们引入了电桥电路，热电偶的冷端补偿通常采用在冷端串联一个由热电阻构成的电桥。电桥的三个桥臂为标准电阻，另外有一个桥臂由铜热电阻构成。当冷端温
8、度变化比方升高，热电偶产生的热电势也将变化减小，而此时串联电桥中的热电阻阻值也将变化并使电桥两端的电压也发生变化升高。如果参数选择得好且接线正确，电桥产生的电压正好与热电势随温度变化而变化的量相等，整个热电偶测量回路的总输出电压电势正好真实反映了所测量的温度值。这就是热电偶的冷端补偿原理，再把初级处理好的信号送到下一级运算放大器，通过LM324的作用对输入信号进行模拟放大，再送入下一级电路处理，既是ICL7107芯片，ICL7107芯片完成数模转换，并驱动数码管显示实时问的值。 5 单元电路的设计及元件的选取5.1 +5V稳压电源的设计该稳压电源设计电路的电压变压器B的二次侧电压为交流低电压，
9、二次侧电路由桥式整流电路、极性滤波电容和普通滤波电容和固定式三端稳压器7812等构成。稳压电源电路如以下图。 图稳压电源电路200V交流电通过电源变压器变换成交流低压，交流低压经过桥式整流电路和滤波电容的整流和滤波，在固定式三端稳压器LM7805的Vin和GND两端形成一个并不十分稳定的直流电压该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化。此直流电压经过LM7805的稳压和滤波电容的滤波便在LM7805的输出端产生精度高、稳定性好的直流输出电压+5V，此电压可直接作为一些小型电器电源电压。电路中极性电容1000uf和220uf的作用是滤去低次谐波。5.2电桥电路的设计电桥是完成电
10、位平衡的电路，由于各种需要要求设计电路完成平衡，如以以下图。图电桥电路热电偶的热电势是以冷端在零度为标准测量的。然而，通常测量时仪表是处于室温之下的，由于冷端不为零度，造成热电势差减小，使测量不准，出现错误。 一般是采用接补偿导线的方法。现在生产的测量仪表，大多都带有自动补偿的电路，可以纠正补偿导线冷端不是零度而产生的误差。所以大多数仪表按规定接补偿导线即可。 毫伏计里没有相关的补偿电路，象这类仪表，不但要接补偿导线，还要用调整零点等方法补偿。 不补偿会出现测量错误。例如用毫伏计测量温度，热电偶冷端为50度，接补偿导线，补偿导线冷端为室温20度，如果不采取调整零点的方法，测量显示温度为实际温度
11、减去20度。5.3 放大器电路的设计该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。增益带宽:1.2MH 工作温度最低:0C 工作温度最高:70C，LM324 是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装,外形如以下图。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器, 除电源共用外,四组运放相互独立。它有5个引出脚,其中“+、“-为两个信号输入端,“V+、“V- 为正、负电源端,“Vo为输出端。两个信号输入端中,Vi-为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相
12、反;Vi+为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽,静态功耗小,可单电源使用,价格低廉等优点,因此被广泛应用在各种电路中。 下面介绍其应用实例。LM324作反相交流放大器 此放大器可代替晶体管进行交流放大,可用于扩音机前置放大等。电路无需调试。放大器采用单电源供电。LM324应用作测温电路 感温探头采用一只硅三极管3DG6，把它接成二极管形式。硅晶体管发射结电压的温度系数约为-2.5mV/，即温度每上升1度，发射结电压变会下降2.5mV。运放A1连接成同相直流放大形式，温度越高，晶体管BG1压降越小，运放A1同相输入端的电压就越低，
13、输出端的电压也越低。LM324应用作比拟器当去掉运放的反响电阻时,或者说反响电阻趋于无穷大时(即开环状态),理论上认为运放的开环放大倍数也为无穷大(实际上是很大,如LM324运放开环放大倍数为100dB，既10万倍)。此时运放便形成一个电压比拟器，其输出如不是高电平V+，就是低电平V-或接地。当正输入端电压高于负输入端电压时，运放输出低电平。LM324内部原理图5.4ICL7107电路的设计 ICL7107是一款数模转换器，把以上级处理的模拟信号转换为数字信号并去驱动下级数码管显示。ICL7107引脚图如图10所示。 ICL7107是3 1/2位双积分型A/D转换器，它的最大显示值为士1999
14、，最小分辨率为100uV，转换精度为0.05士1 个字。 能直接驱动共阳极LED数码管。 V+与COM之间有一个稳定性很高的2.8V基准电压。提供基准电压！ 实现自动调零和自动极性显示功能。 输入阻抗高，对输入信号无衰减作用。 芯片本身功耗小于15mw不包括LED。 噪音低，温漂小，具有良好的可靠性，寿命长。不设有一专门的小数点驱动信号。用+5v电压点亮频率为V和V-分别为电源的正极和负极，au-gu,aT-gT,aH-gH：分别为个位、十位、百位笔画的驱动信号，依次接个位、十位、百位LED显示器的相应笔画电极。AB4：千位笔画驱动信号。POL：液晶显示器反面公共电极的驱动端，简称背电极。Os
15、cl-OSc3 ：时钟振荡器的引出端，外接阻容或石英晶体组成的振荡器。第38脚至第40脚电容量的选择是根据以下公式来决定： Fosl = 0.45/RCCOM ：模拟信号公共端，简称“模拟地。TEST ：测试端，该端经过500欧姆电阻接至逻辑电路的公共地。VREF VREF- ：基准电压正负端。CREF：外接基准电容端。 IN和IN- ：模拟量输入端，分别接输入信号的正端和负端。 INT：27是一个积分电容器，必须选择温度系数小不致使积分器的输入电压产生漂移现象的元件AZ：积分器和比拟器的反向输入端，接自动调零电容CAz 。如果应用在200mV满刻度的场合是使用0.47F，而2V满刻度是0.047F。BUF：缓冲放大器输出端，接积分电阻Rint。其值
