热电偶温度变送器)
传感器技术课程设计
成绩评定：
传感器技术
课程设计
题目热电偶温度变送器
摘要
一个电子产品的设计、制作过程所涉及的知识面很广；加上电子技术的发展异常迅速，新的电子器件的功能在不断提升，新的设计方法不断发展，新的工艺手段层出不穷，它们对传统的设计、制作方法提出了新的挑战。但对于初次涉足电子产品的设计、制作来说，了解并实践一下传感器选择与测控电路的设计、制作的基本过程是很要的设计一个带冷端补偿的温度变送器。其中我们用K型热电偶作为感温元件，用 100Gu作为冷端的自动补偿电路的元件，使冷端工作在一个易于计算的环境下，用 XTR101把传感器的电压信号放大并自动地变换成标准电流信号。并通过对输出电压的测量实现对温度的测量
关键字：热电偶传感器 XTR101信号调理芯片 RL负载电阻
目录
一、设计目的------------------------- 1
二、设计任务与要求--------------------- 1
2.1设计任务------------------------- 1
2.2设计要求------------------------- 1
三、设计步骤及原理分析------------------ 1
3.1设计方法------------------------- 1 3.2设计步骤------------------------- 2
3.3设计原理分析---------------------- 7
四、课程设计小结与体会 ----------------- 8
五、参考文献-------------------------- 8
一、课程设计的目的
1、掌握热电偶的结构、工作原理及正确选择。
2、了解变普通送器的结构及简单应用。
3、通过设计增加对所学知识的灵活掌握和综合应用能力
二、设计任务与要求
2.1设计任务
设计测量温度范围-100~500℃的热电偶传感器
2.2设计要求
(1)选用合适的热电偶材料，设计测温电路，冷端补偿电路，解决非线性化等问题
（2）有电路图（PROTEL绘制），选型与有关计算，精度分析等
（3）采用实验室现成的热电偶进行调试
三、设计步骤及原理分析
3.1设计方法
1.热电偶的选择
热电偶是工业上广泛使用的温度传感器，它最大的优势就在于温度测量范围极宽，理论上从-270℃的极低温度到2800℃的超高温度都可以测量，并且实际应用中在600℃-2000℃的温度范围内可以进行最精确的温度测量。在化工、石油、电力、冶炼等行业的自动化控制系统中热电偶发挥着对温度的监控作用。热电偶主要有以下几种标准化的型号：
(1)S型热电偶）铂铑10-铂热电偶
(2)（R型热电偶）铂铑13-铂热电偶
(3) B型热电偶）铂铑30-铂铑6热电偶
(4)(K型热电偶）镍铬-镍硅热电偶
(5)（N型热电偶）镍铬硅-镍硅热电偶
(6)（E型热电偶）镍铬-铜镍热电偶
(7)（J型热电偶）铁-铜镍热电偶
(8)（T型热电偶）铜-铜镍热电偶
本次课程设计选用（K型热电偶）镍铬-镍硅热电偶，此热电偶是目前用量最大的廉金属热电偶，其用量为其他热电偶的总和。正极（KP）的名义化学成分为：Ni：Cr=90：10，负极（KN）的名义化学成分为：Ni：Si=97：3，其使用温度为-200~1300℃。其主要特点：温度-100~500℃信号采集K型热电偶，采集温度信号处理 XTR101 放大变换铜电阻温度补偿测量标准的电信号（4~20mA）恒流源供电 6 （1）K型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜等优点，能用于氧化性惰性气氛中。广泛为用户所采用。（2）K型热电偶不能直接在高温下用于硫，还原性或还原，氧化交替的气氛中和真空
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中，也不推荐用于弱氧化气氛中。
2.电路功能
(1)温度补偿
图1补偿电路
当热电偶测温时，其冷端温度受环境变换影响较大，从而会影响最后测量的电信号。为了能得到稳定的电信号，以便算出真实的待测温度，需要对热电偶的冷端进行温度偿
(2)信号的放大
热电偶测温的原理是基于热电转换效应。虽然它集放热、转换为一体，能直接实现温度到电压的输出，但输出幅度很微小。如K型热电偶的灵敏度为0.04mv/℃。因此，对其信号必须进行放大。
(3)主要器件
A、热电偶作为感温元件，采集温度信号；
B、铜电阻作为补偿电阻，补偿热电偶的冷端温度；
C、XTR101为小信号处理专用芯片，将输入的微弱信号放大后便于远端传输；
D、RL负载电阻，便于电信号的测量
3.2设计步骤
(1)XTR101信号调理芯片
为了得到稳定的4mA~20mA的输出电流，我们选用常用的信号放大芯片XTR101。
XTR101通用型变送器单片模块电路，可把传感器的电压信号自动地变换成标准电流信号。内含一个高精度的仪表放大器、一个电压/电流变换器和二个相同的1mA精密恒流源基准。该电路失调电压低，最大为30uV，漂移小，最大为0.75uV/℃，外接元件可适于远程信号传输变换和热电偶、电阻温度计、热敏电
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阻以及应变计电桥登多种工作状态的变送器电路。实际应用时，应在输出端外加一个功率管，使工作时的热源外移，以保证其工作稳定性。
传感器的电压信号由3、4脚输入，5、6脚外接电阻Rs可以调节输出满幅度，1、2、14脚外接电位器组成出示调零电路，10、11脚分别输出两个1mA恒流，可以用于传感器供电，8脚接电源正端（也且是环流注入端），7脚通过负载电阻RL接电源负极（也是环流信号输出端），12、8、9可外接功率管。 XTR101两线制变送器的优点是抗干扰能力很强，长期运转导致的压降、电机噪音、继电器、电力拖动装置、电器开关、电流互感器和工作设备电源的频繁切换启动均无影响。它的工作温度范围为-40℃至80℃。
XTR101芯片电路图如图2所示，R1=1kΩ，R2=52.6Ω，R3=R4=1.25kΩ，Rs为调增益的电阻
图2 XTR101芯片内部图
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2.要点分析
【1】增益调节
Rs为增益调节电阻，调节Rs可使输入电压Ein在从最小值变到最大值时使输出电流Io从4mA变到20mA。即△I=16mA的输出电流。需要注意的是：为使Io不超过20mA，当Rs=∞时，Ein不应超过1V，而当Rs减小时，Ein也应相应减小。
【2】输入偏置
由于XTR101使用的是单电源，因此在正常工作时，信号输入端应加+5V左右的偏置电压。该电压可利用2个内部参考电流源或其中之一通过一个电阻产生所需电压。如图3中的R2。
由于2个输入端都存在直流偏压，这就相当于在放大器的输入端存在一个共模电压，XTR101的技术指标中已经包含了这部分误差。
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图3热电偶测温电路
【3】零点调整
XTR101可以把任何范围(小于1v)的电压信号变换为4～20mA的输出电流，它的任务就是在输入电压最小时使输出电流为4mA，即零点调整，也就是使零点能够上下偏移。可利用图4中的电阻R3和1mA的内部参考电流源在R3上所产生的压降V3来作为偏移电压进行零点调整。即调节R3，让其在V3=(V3)min时，使：Ein=V4-(V3)min=0。
【4】温度补偿
当热电偶测温时，其冷端温度受环境变换影响较大，从而会影响最后测量的电信号。为了能得到稳定的电信号，以便算出真实的待测温度，需要对热电偶的冷端进行温度补偿。
我们选用铜电阻作为补偿元件，是因为它在常温下具有很好的稳定性。
设热电势为E(t，t0)，若冷端温度t0变化t1后，热电势就变为E(t，t1)，即△E=E(t，t0)-E(t，t1)，铜电阻就是用于对随温度变化的△E进行自动补偿。将铜电阻和热电偶的冷端一同置于室内环境温度下，将热电偶放入冰水混合液中。调节R3使输入电压为0mV，而在其后的各温度点进行测量时，不再调节R3，虽然环境温度会变化，对热电偶有影响，但铜电阻的阻值也会随环境温度的变化而变化，导致其两端的电压改变，这种变化的电压就是用于抵消热电偶受温度变
化影响的电势，从而达到补偿目的。我们选用分度号为100的铜电阻，即在
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0℃时的电阻为100Ω，在100℃时的电阻为142.80Ω，所以铜电阻的敏感系数为△R/△t=42.8Q/100℃，在温度为t时刻时，铜电阻的阻值Cut=100Ω+(42.8Ω/100℃
（3）各参数的选择计算
【1】增益调节电阻因为设计要求，选择温度范围：-100℃～500℃。当t=500℃时，Io=20 mA，RL选510Ω，所以URL=10.2V，这就需要调节Rs，即调节增益电阻。当温度为0℃时，热电偶电压E为0 mV，灵敏度为：0.053mV/℃。
当温度为-100℃时，Io=4mA，Ein=0mV；
当温度为500℃时，Io=20mA，Ein=31.8mV。
根据公式(1-1)：△Io=(40/Rs+0.016/Ω)△Ein
又因为△Iomax=20mA-4mA=16mA，△Emax=31.8mV-0mV=31.8mV
所以有16 mA=(40/Rs+0.016/Ω)31.8mV
得Rs=77Ω
【2】调零电阻和温度系数补偿电阻
将热电偶的热端置于500℃的温度环境中，设此时环境温度为20℃。由于热电偶的温度系数为0.053mv/℃，若其冷端感应的温度由20℃变化至100℃，则热电偶两端的电压由3.2 mV变化至0mV，电压差为3.2mv。这个差值应由Cut100和R1的并联电阻两端电压自动补
当冷端温度为20℃时，Cut100=100Ω+(42.8Ω/100℃)*20℃=108..56Ω。
当冷端温度为100℃时，Cutl00=100Ω+(42.8Ω/100℃)*100℃=148.8Ω。[148.8*R1/(148.8+R1)-108.56*R1/(108.56+R1)]*1mA=0.053mV/℃*(100-20)℃可得：R1=61.3Ω。
根据公式：Io=(40/Rs+0.016/Ω)Ein+4mA，和Io的输出范围：4mA～20mA 当T=-100℃时，要使Io=4mA，就要调节R3，既调零电阻。将热电偶热端置于0℃的温度环境中。此时环境温度仍为20℃，即温差为-20℃，热电式E=-20℃·0.053mV/℃=1.06mV，3,4 间的信号输入Ein=0mV，Cu100(20℃)=100Ω+(48.8Ω/100℃)*20℃=109.6Ω
根据图3，可得：
V4=E(t,t0)+1mA·[Cu100(20℃)/(Cu100(20℃)+R1)]
V3=1mA·R3
在0℃测量点(零点)：V4=V3，
即:1mA·[108.56-61.3/(108.56+61.3)]-1.06mV=1mA*R3
可推出：R3=97.84Ω
（3）调试
【1】调零。将热电偶触头放入冰水混合液中，即0℃中。接上电源后，边调节电位器R3，边测RL两端电压，直至RL两端电压约为2.04V，即输出电流Io为4 mA。
【2】将热电偶放入沸水中，接上电源后，边调节电位器Rs，边测RL两端电压，直至RL两端电压约为10.2V。即输出电流10为20mA。
【3】灵敏度
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3.3设计原理分析
1、热电偶测温原理：
下图为热电偶测温原理图，热电偶的热端与被测物体接线，温度为t。
图4热电偶测温原理图
电偶是一种感温元件，是一种仪表。它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号, 通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。热电偶测温的基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。
热电偶的冷端放在冰水混合液中，整个回路的电动势由右边的毫伏表读出，以此读数查表即可得热端被测物体的温度。
但测温方法有很多缺点，如冷锻必须为0℃，电路电动势为毫伏级，不易测量等，故设计热电偶温度变送器。该变送器将对冷端进行补偿，并将电动势值放大，其测温范围为-100～500℃
2、变送器原理框图
图5变送器原理图
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四、课程设计小结与体会
在今年的12月末，我们进行了传感器的课程设计，这是我第一次真正的独立设计一个东西，老师只是给出一个题目和大致的要求，其他的都是靠自己完成。必须承认，这对于我的挑战还是非常大的。
就是对元器件的学习，热电偶还好，毕竟在课本上学过些皮毛，不至于从头学起。但是，变送器就不同了，全靠自学，从结构到原理，都得弄明白才行。在这期间我发现我的自学能力太有限了，许多很简单的东西我自己怎么也看不明白，但是，总想做出点什么的心让我坚持了下来。
这次的课程设计让我学到了很多课本上没有的东西，扩展了自己的视野，增强了自己的动手能力，清醒的认识到自己的不足，培养了小心谨慎的作风，使自己对课题设计了解进一步加深。总之，此次的课程设计使我收获颇丰，也是我上大学来难忘的一次经历。
五、参考文献
1 赵广林. protel99电路设计与制版.北京：电子工业出版社，2005
2 程德福,王君.传感器原理及应用.北京：机械工业出版社，2007
3 张宏建,蒙建波.自动检测技术与装置.北京：化学工业出版社，2004
4 沈任远,吴勇.常用电子元器件简明手册.北京：机械工业出版社，2000
5 王福瑞.集成电路器件大全.北京航天航空出版社，1999
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热电偶温度传感器设计报告
传感器课程设计 设计题目：热电偶温度传感器 2010年12月30日 目录 1、序言 (3) 2、方案设计及论证 (4)
3、设计图纸 (9) 4、设计心得和体会 (10) 5、主要参考文献 (11) 一、序言 随着信息时代的到来，传感器技术已经成为国内外优先发展的科技领域之一。测控系统的设计通常是从对象信息的有效获取开始的不同种
类的物理量不仅需要不同种类的传感器进行采集，而且因信号性质的不同，还需要采用不同的测量电路对信号进行调理以满足测量的要去。因此，触感其与检测技术在现代测量与控制系统中具有非常重要的地位。 而在所有的传感器中，热电偶具有构造简单、适用温度范围广、使用方便、承受热、机械冲击能力强以及响应速度快等特点，常用于高温区域、振动冲击大等恶劣环境以及适合于微小结构测温场合。 因此，我们想设计一种热电偶传感器能够在低温下使用，可以适用于试验和科研中，测量为温度范围：-200 ℃ ~500 ℃，电路不太复杂的简易的热电偶温度传感器，考虑到制作材料相对便宜，我们选择了铜-铜镍（康铜）。在选择测量电路时，我们从简单，符合测量范围要求及热电偶的技术特性，我们采用了AD592对T型热电偶进行冷结点的补偿电路。这种型号的电路允许的误差（0.5 ℃或0.004x|t|）相对于其他类型的热电偶具有测量温度精度高，稳定好，低温时灵敏度高，价格低廉。能较好的满足测量范围。 热电偶同其它种温度计相比具有如下特点： a、优点 ·热电偶可将温度量转换成电量进行检测，对于温度的测量、控制，以及对温度信号的放大、变换等都很方便， ·结构简单，制造容易， ·价格便宜， ·惰性小，
温度变送器中选择热电偶和热电阻有什么区别
温度变送器中选择热电偶和热电阻有什么区别？工作原理？ 热电偶一般用于中高温的测量，而热电阻主要是低温的测量。采用何种，具体看看下面的介绍： 热电偶 热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一，热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应即两种不同成分的导体两端连接成回路，如两连接端温度不同，则在回路内产生热电流的物理现象。其优点是： ①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。 ②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。 ③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。 1．热电偶测温基本原理 将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势因而在回路中形成一个大小的电流这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。 2．热电偶的种类及结构形成 （1）热电偶的种类 常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。 标准化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。 (2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下： ①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固； ②两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路； ③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠； ④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。 3．热电偶冷端的温度补偿 由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。 热电阻 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。 1、热电阻测温原理及材料 热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑
热电偶维修作业指导书
热电偶维修作业指导书 一、编制目的：为了提高园区仪表维护人员的技术水平，在生产维护中能及时处理仪 表故障，特编制此指导书。 二、适用范围:本作业指导书适用于自动化仪表专业班组维护人员处理石油化工装置测 温热电偶的各种故障，并提供安全指导 三、热电偶测温基本原理和结构形式： 1．热电偶的测温原理： 图1-7.1热电偶工作原理图 如图1-7.1所示，将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个接点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一定大小的电流，这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。热电偶的一端将A、B两种导体焊在一起，置于温度为t的被测介质中，称为工作端；另一端称为自由端，放在温度为t0的恒定温度下。当工作端的被测介质温度发生变化时，热电势随之发生变化，将热电势送入显示仪表进行显示或记录，或送入微机进行处理，即可获得温度值。当组成热电偶的热电极的材料均匀时，其热电势的大小与热电极本身的长度和直径大小无关，只与热电极材料的成分及两端的温度有关。热电偶两端的热电势差可用下式表示： E t=e AB(t)-e AB(t0) 式中: E t -----热电偶的热电势； e AB(t)-----温度为t时工作端的热电势； e AB(t0)-----温度为t0时自由端的热电势； 2．热电偶的结构（如下图）： 2006
图1-7.2 1)普通型热电偶普通型热电偶按其安装时的连接型式可分为固定螺纹连 接、固定法兰连接、活动法兰连接、无固定装置等多种形式。虽然它们的结 构和外形不尽相同，但其基本组成部分大致是一样的。通常都是由热电极、 绝缘材料、保护套管和接线盒等主要部分组成。 2)铠装热电偶铠装热电偶是由热电偶丝、绝缘材料和金属套管三者经拉伸加 工而成的坚实组合体。它可以做得很细、很长，在使用中可以随测量需要任意弯 曲。套管材料般为铜、不锈钢或镍基高温合金等。热电极与套管之间填满了绝缘 材料的粉末，常用的绝缘材料有氧化镁、氧化铝等。铠装热电偶的主要特点是 测量端热容量小，动态响应快；机械强度高；挠性好，可安装在结构复杂的装 置上，因此已被广泛用在许多工业部门中。 3．三种常用热电偶分度号及补偿导线： 在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100oC。我厂常用的热电偶有三种，如表1-7.1所示： 表1-7.1 4．热电偶的检查： 1）．外观检查：热电偶的热接点应焊接牢固，表面光滑，无气孔，无明显的缺损及裂纹。热电偶的瓷管、绝缘层、保护套管、接线座、垫片及头盖应完好无损。 2）．对于使用中的热电偶应定期检查其热电特性，检定周期一般为3~5年。重要的及特殊使用的场合，按实际需要定期检查。 3）．保护套管一般4~5年检查一次，对于安装在腐蚀及磨损严重部位的保护套管，停工检查期间均应检查。使用于2.5MPa以下的保护管应能承受1.5倍的工作压力而无渗漏,用于高压容器的热电偶保护套管使用前应经探伤或拍片检查,达到二级合格标准。 四、热电偶维修作业危害分析和安全措施 1．在维修前询问工艺，如果该点带联锁，则要开出联锁作业票，切除联锁后才能维修，防止联锁动作 2．在检查补偿导线时，摇绝缘只能使用500V兆欧表，并且要将补偿导线两端脱离回路，防止摇绝缘时损坏仪表。 3．在现场高空作业时必须采取安全措施，搭好脚手架和系好合格安全带，防止跌落伤人。4．在拆卸热电偶套管时，如果要用到铁锤敲打，要注意抓好板手，正确击打，防止铁锤打偏伤手。 5．在拆卸生产现场热电偶套管时，必须要先将管道介质放空，防止介质喷出伤人，同时要穿戴好防护衣服和眼镜。 6．在检查高温热电偶时要穿戴好防护衣服和手套，防止烫伤。
热电偶对照表
单位：毫伏(mV) 温度(℃) 铂铑10?铂 S 镍铬?镍硅 K 镍铬?铜镍 E 铁?铜镍 J 铜?铜镍 T 铂铑30- 铂铑6 B 0 0 0 0 0 0 0 50 0.299 2.022 3.047 2.585 2.035 0.002 100 0.645 4.095 6.137 5.268 4.277 0.033 150 1.029 6.137 9.787 8.008 6.702 0.092 200 1.440 8.037 13.419 10.777 9.286 0.178 250 1.873 10.151 17.178 13.533 12.011 0.219 300 2.323 12.207 21.033 16.325 14.860 0.431 350 2.786 14.292 24.961 19.089 17.860 0.596 400 3.260 16.395 28.943 21.846 20.869 0.786 450 3.743 18.513 32.960 24.607 1.002 500 4.234 20.640 36.999 27.388 1.241 550 4.732 22.772 41.045 30.210 1.505 600 5.237 24.992 45.085 33.096 1.791 650 5.751 27.022 49.109 36.066 2.100 700 6.274 29.128 53.110 39.130 2.430 750 6.805 31.214 57.083 42.283 2.782 800 7.345 33.277 61.022 45.498 3.154 850 7.892 35.314 64.924 48.716 3.546 900 8.448 37.325 68.783 51.875 3.957 950 9.012 39.310 72.593 54.948 4.386 1000 9.585 41.269 76.358 57.942 4.833 1050 10.155 13.202 5.297 1100 10.754 45.108 5.777 1150 11.348 46.985 6.273 1200 11.947 48.828 6.783 1250 12.550 50.633 7.308 1300 13.155 52.398 7.845 1350 13.761 54.125 8.393 1400 14.368 8.952 1450 14.973 9.519 1500 15.576 10.094 1550 16.176 10.674 1600 16.771 11.257 1700 12.426 1800 13.585
DS18B20数字温度计设计实验报告
单片机原理及应用 课程设计报告书 题目：DS18B20数字温度计 姓名学号：20133522080 赵晓磊 20130123096 段石磊 20133522028 付成 指导老师：万青 设计时间： 2015年12月
电子与信息工程学院 目录 1.引言 (3) 1.1.设计意义 (3) 1.2.系统功能要求 (3) 2.方案设计 (4) 3.硬件设计 (2) 4.软件设计 (5) 5.系统调试 (7) 6.设计总结 (8) 7.附录 (9) 8.作品展示 (15) 9.参考文献 (17)
DS18B20数字温度计设计 1.引言 1.1. 设计意义 在日常生活及工农业生产中，经常要用到温度的检测及控制，传统的测温元件有热电偶和热电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部硬件支持。其缺点如下： ●硬件电路复杂； ●软件调试复杂； ●制作成本高。 本数字温度计设计采用美国DALLAS半导体公司继DS1820之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，测温范围为-55～125℃，最高分辨率可达0.0625℃。 DS18B20可以直接读出被测温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的热点。 1.2. 系统功能要求 设计出的DS18B20数字温度计测温范围在-55～125℃，误差在±0.5℃以内，采用LED数码管直接读显示。
2. 方案设计 按照系统设计功能的要求，确定系统由3个模块组成：主控制器、测温电 路和显示电路。 数字温度计总体电路结构框图如4.1图所示： 图4.1 3. 硬件设计 温度计电路设计原理图如下图所示，控制器使用单片机AT89C2051，温度传 感器使用DS18B20，使用四位共阳LED 数码管以动态扫描法实现温度显示。 主控制器 单片机AT89C2051 具有低电压供电和小体积等特点， 两个端口刚好满足电路系统的设计需AT89C2051 主 控 制 器 DS18B20 显示电路 扫描驱动
自动化仪表作业及答案参考
第一章： 作业： 1.DDZ与QDZ 得信号传输标准，DCS与FCS得名词解释 2.某压力表刻度0～１0０ｋPa，在5０kPa处测量值为49、5kPａ，求在５0kPa 处仪表示值得绝对误差、示值相对误差与示值引用误差？ 3.某台测温仪表得测温范围为—100~70０℃，校验该表时测得全量程内最大绝 对误差为+５℃,试确定该仪表得精度等级。 4.某台测压仪表得测压范围为0～8ＭPa.根据工艺要求，测压示值得误差不允 许超过±0、０5 ＭPa，问应如何选择仪表得精度等级才能满足以上要求? 5.某待测电流约为100mA，现有0、5级量程为0～400ｍA与1、５级量程 为0~10０mA得两个电流表,问用哪一个电流表测量比较好？ 6.某DDＺ－Ⅲ型温度变送器测量范围就是300-70０℃，当温度由４00℃变化到 60０℃时,变送器得输出如何变化？ 7.差压变送器得量程为0~１00 KＰa,现负迁移50%，仪表得量程与测量范围分 别为? 答案: 1、 QDZ信号标准:2０kPa~100ｋPa DCS：集散控制系统FCS:现场总线控制系统 2、 3、
4、 5、 解:用0、５级量程为0~400ｍA电流表测100mA时,最大相对误差：用1、5级量程为０～１00mA得电流表测１00mA时，最大相对误差： 说明选择合理得量程，即使用1、5级表也可以比０、5级表准确。 6、8mA ~16mA 7、仪表得量程为10０Kpａ仪表得测量范围为-５０～５０Kｐa 第二章: 作业:课后2，4,5，６，7，８，９,1１，1９，20 ２－2用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿？其冷端温度补偿得方法有哪几种？ 2-5由K 分度号热电偶(包括补偿导线）、冷端温度补偿器与配Ｋ分度号得动圈仪表组成一个温度检测系统,测量显示7８2℃,此时室温为３2℃,后来发现所用得冷端补偿器型号为S，与K分度号热电偶不配套，则实际温度？ 2-6用K型热电偶测某设备得温度,测得得热电势为20mV,冷端（室温）为2５C，求设备得温度?如果改用E型热电偶来测温,在相同得条件下，E热电偶测得得热电势为多少?
基于热电偶的温度测量电路设计
燕山大学 课程设计说明书题目：基于热电偶的温度测量电路设计 学院（系）：电气工程学院 年级专业： 学号： 学生： 指导教师： 教师职称：
燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：
说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 2011年6 月26 日燕山大学课程设计评审意见表
目录 第1章摘要 (2) 第2章引言 (2) 第3章电路结构设计 (2) 3.1 热电偶的工作原理 (2) 3.2 冷端补偿电路设计 (5) 3.3 运算放大器的设计 (6) 第4章参数设计及运算 (8) 4.1 补偿电路的计算 (8) 4.2 运算放大器的计算 (9) 4.3 仿真器仿真图示 (10) 心得体会 (12) 参考文献 (13)
第一章摘要 本文所要设计的是基于运算放大器的具有冷端补偿的热电偶测温。 所要设计包括三部分，热电偶，冷端补偿，运算放大器。热电偶选用的为K型热电偶，补偿采用是桥式补偿电路，运算放大器则用的是运放比例较大而输出阻抗比较小的仪器仪表放大器。 第二章引言 在工业生产过程中，温度是需要测量和控制的重要参数之一，在温度测量中，热点偶的应用极为广泛，它具有结构简单，制作方便，测量围广，精度高，惯性小和输出信号便于远传等许多优点。另外，由于热电偶是一种有源传感器，测量时不需外加电源，使用十分方便，所以常被用作测量炉子，管道的气体或液体的温度及固体的表面温度。热电偶作为一种温度传感器，热电偶通常和显示仪表，记录仪表和电子调节器配套使用。热电偶可以直接测量各种生产中从0℃到1300℃围的液体蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。 第三章电路结构设计 3.1热电偶的工作原理 热电偶是一种感温元件，是一次仪表，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。 热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体（称为热电偶丝材或热电极）组成闭合回路，当接合点两端的温度不同，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，这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端（也称为测量端），温度较低的一端为自由端（也称为补偿端），自由端通常处于某个恒定的温度下。根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，不同的热电
热电偶温度变送器-传感器课程设计
齐鲁工业大学课程设计专用纸成绩 课程名称传感器课程设计指导教师孙凯 院（系）电气学院专业班级测控13-2学生姓名吴海旺学号201302051056设计日期2016.3.4 课程设计题目热电偶温度变送器课程设计 一、主要内容 设计一个带冷端补偿的温度变送器。其中我们用K型热电偶作为感温元件，用100Gu作为冷端的自动补偿电路的元件，使冷端工作在一个易于计算的环境下，用XTR101把传感器的电压信号放大并自动地变换成标准电流信号。并通过对输出电压的测量实现对温度的测量。 二、基本要求 （1）设计测量温度范围-100～500°C的热电偶传感器。 （2）选用合适的热电偶材料，设计测温电路，冷端补偿电路，解决非线性化等问题。 （3）有电路图（protel绘制），选型与有关计算，精度分析等。（4）采用实验室现成的热电偶进行调试。 （5）完整的实验报告。 三、主要参考资料： 赵广林.protel99电路设计与制版.北京：电子工业出版社，2005 程德福,王君.传感器原理及应用.北京：机械工业出版社，2007
目录 一、设计目的 (3) 二、课程设计的任务要求 (3) 三、课程设计的基本原理 (3) 1、热电偶测温原理 (3) 2、变送器原理框图 (4) 四、课程设计的主要内容 (4) 1、热电偶的选择 (5) 2、设计构架 (5) 3、具体电路的设计 (7) 五、课程设计的心得与体会 (12) 六、参考文献 (13) 七、附图 热电偶测温电路 (14)
热电偶温度变送器设计 一、课程设计的目的 1、掌握热电偶的结构、工作原理及正确选择。 2、了解变普通送器的结构及简单应用。 3、通过设计增加对所学知识的灵活掌握和综合应用能力。 二、课程设计的任务要求 任务要求： （1）设计测量温度范围-100~500℃的热电偶传感器 （2）选用合适的热电偶材料，设计测温电路，冷端补偿电路，解决非线性化等问题 （3）有电路图（PROTEL绘制），选型与有关计算，精度分析等 （4）采用实验室现成的热电偶进行调试 三、课程设计的基本原理 1、热电偶测温原理： 下图为热电偶测温原理图，热电偶的热端与被测物体接线，温度为t。
热电偶温度计的设计
热电偶温度计的设计 Xxx xxxxxxxx 计算机科学与工程学院 计算机科学与技术xxxxx 班 学号：xxxxxx 邮编：xxxxx 摘要 热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表转换成被测介质的温度。 在本实验中利用点热偶测量温度，其基本原理就是热电效应。将两种不同的金属两端分别连接起来，构成一个闭合回路，一端加热一端冷却，则两个接触点之间由于温度不同，将产生电动势，导体中会有电流发生。因为这种温差电动势是两个接触点温度差的函数，所以利用这一特性制成温度计测量温度。 关键字 热电偶，温度差，电动势，水浴锅 前言 在做热电偶温度计设计这一实验中时，了解了热电偶和温度差现象， 引发了我对它的兴趣，经过自己的查阅资料成功设计出该实验的设计 方案。 实验仪器介绍 铜- 康铜温差电偶、数字电压表、水浴锅、保温杯 实验原理 1）温度差现象 把两种不同的导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合连接成回路，并使两接点处于不同温度，则回路中就产生电动势。这种现象称为塞贝克效应（热电效应）。这种电动势与两接点的温度及两材料性质有关，所以称为热电动势温差电现是由温差而引起电动势以及由电流而引起吸热和放热的现象，又称热电现象。它包括塞贝克、珀耳帖及汤姆孙等三个效
应。 塞贝克效应将两个不同导体（或半导体）两端相连，组成一回路，当两个接头处在不同温度时，在回路中有电动势产生的现象。1821 年由德国物理学家T. 塞贝克发现。这电动势称为温差电动势。金属的塞贝克效应常被应用于测量温度，而半导体的塞贝克效应常可被用来将热能直接转化成电能，即制成半导体温差发电器。 珀耳帖效应当有电流通过由两种不同材料组成的回路时，在两种材料的接头处会发生吸热或放热的现象。1834年由法国物理学家J. 珀耳帖发现。汤姆孙效应当有电流流过存在温度梯度的导体（或半导体）时，除焦耳热外，还会产生附加的吸热或放热的现象。1856 年由英国物理学家W.汤姆孙发现，称为汤姆孙效应。 热电偶 是利用温差电现象制成的一种元件。利用两种能产生显著温差电现象的金属丝（如铜和康铜）焊接而成。温差电动势与温差的关系通常用幂函数表示，在常温范围内，要求准确度不太高时，可以取一级近似，写为 E=a+bt，式中，a 取决于参考点温度，b 称为温差系数，其大小决定了组成电偶材料的性质。热电偶就是由两种不同的金属材料焊接而成。其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为参考端）；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电动势。 使用时通常将一端（参考端）保持在一定的恒定温度（如0℃或
MAX6675的温度传感器报告
课程设计 课程名称：传感器原理及应用 实验项目：热电偶温度传感器的设计 实验地点：信息学院传感器实验室 专业班级：电科1401班学号：2014001864 学生姓名：李康泽 2018年12月26日
太原理工大学课程设计任务书 1.课程设计完成后，学生提交的归档文件应按照：封面—任务书—说明书—图纸的顺序进行装订上交（大张图纸不必装订）。 2.可根据实际内容需要续表，但应保持原格式不变。
一、设计方案 设计中采用了两个方案，具体的方案见方案一和方案二。 方案一：分立元气件冷端补偿方案 该方案的热电偶冷端温度补偿器件是由分立元件构成的,其体积大,使用不够方便,而且在改变桥路电源或热电偶类型时需要重新调整电路的元件值。主要包括温度采集电路、信号放大电路、A/D转换电路、热电偶冷端补偿电路、数码管显示电路等。其系统框图如图1。 图1：分立元气件冷端补偿 方案二：集成电路温度补偿方案 采用热电偶冷端补偿专用芯片MAX6675，MAX6675温度转换芯片具有冷端温度补偿及对温度进行数字化测量这两项功能。一方面利用内置温度敏感二极管将环境温度转换成补偿电压，另一方面又通过模数转换器将热电势和补偿电压转换为代表温度的数字量, 将二者相加后从串行接口输出测量结果，即为实际温度数据。主要包括温度采集电路、MAX6675温度转换电路、数码管显示电路等。其系统框图如图2。 图2：集成电路温度补偿方案
测温的模拟电路是把当前K型热电偶传感器的电阻值，转换为容易测量的电压值，经过放大器放大信号后送给A/D转换器把模拟电压转为数字信号，再传给单片机AT89S51，单片机再根据公式换算把测量得的温度传感器的电阻值转换为温度值，并将数据送出到数码管进行显示。 综合对比以上两种方案，方案一电路复杂，且测量不精确照成误差较大，方案二采用集成温度转换芯片不仅能很好的解决冷端温度补偿及温度数值化问题，并消除由热电偶非线性而造成的测量误差,且精确度高，可实现电路的优化设计。故最后采用方案二。 二、传感器的选择: 物体的冷热水平可以通过温度来衡量，从分子水平看，又可以表示物体分子运动状态，温度越高，分子运动越猛烈。物体温度改变后显示出的一些特点只可以由温度间接测量。最基本的环境方法——温度，对周边环境会产生重要影响、和人们的衣食住行、农业生产等方面密不可分。温度的测量在工业、农业生产中必不可少，在工业生产中甚至需要时刻观察温度的变化。所以通过对温度的测量和测温设备的研究具有非比寻常的意义。 在社会生产力的不断提高下，对温度测量系统收集的温度数据方法要求越来越高，已经渗透到社会方方面面。温度的测量主要应用于工业、农业这两大领域。在这两大领域中，无论是机械的正常运转还是农作物的蓬勃生长，都离不开温度的测量。在工业生产中，由于生产环境的限制，员工不可长时间停留观察设备运行正常或因为其他原因不能在现场。这是找到最佳的方式收集数据的迫切需要，将数据发送到一个比较好操作的控制室，便于工作人员对数据的分析与处理；在农业生产上，对温室大棚的温度监测，以前都是选择分区取样的人工处理方式，工作辛苦，精确度不高。而且在实际操作中，因为大棚的诸多环境限制因素，例如占地面积广、测量点分散而且数目多，所以这种测量方式已经被淘汰。当前的科技水平下，为了取得更大的效益促使我们必须找到一种精确、简便易行的温度采集测量方法。在科学技术的不断发展下，现代社会对各种参数：准确度和精密度的要求有一个几何增长。在以此基础上，如何快速、准确获取这些参数需要依
温度变送器的工作原理和分类
温度变送器的工作原理和分类 因为感温元件品种繁多，其信号输出类型也多。为了便于自动化检测，所以对各种温度传感器的信号输出做了统一的规定，也就是为统一的4～20mA信号。为了使各种温度传感器的输出能统一为4~20MA的信号，所以用了温度变送器。利用温度变送器来使输入的各种电阻和电势信号，变成了统一的4~20MA的电流信号，这就是温度变送器的由来。 温度变送器完成测量信号的采集后转化成统一的4~20MA电流信号输出。同时还起隔离作用。 按工作原理分类，主要是热敏元件的不同， 有：热电偶，热电阻(金属)，和半导体热敏电阻 一体化温度变送器将温度传感元件（热电阻或热电偶）与信号转换放大单元有机集成在一起，用来测量各种工艺过程中-200-1600℃范围内的液体、蒸汽及其它气体介质或固体表面的温度。它通常和显示仪表、记录仪表以及各种控制系统配套使用。 特点 温度传感器温度影响产生电阻或电势效应，经转换产生一个差动电压信号。此信号经放大器放大，再经电压、电流变换，输出与量程相对应的4-20mA的电流信号。 热电偶一般用于中高温的测量，而热电阻主要是低温的测量。采用何种，具体看看下面的介绍： 热电偶 热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一，热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路，如两连接端温度不同，则在回路内产生热电流的物理现象。其优点是： ①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。 ②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。 ③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。 1．热电偶测温基本原理 将两种不同材料的导体或半导体A 和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。 2．热电偶的种类及结构形成 （1）热电偶的种类 常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。 标准化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。 (2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下： ①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固； ②两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路； ③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠； ④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。 3．热电偶冷端的温度补偿 由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳
热电偶温度对照表
铂铑 10 -- 铂热电偶分度表 分度号 S ( 参考端温度为 0℃ ) ───┬────────────────────────────────────────────温度│热电动势 ( mV ) ├────────────────────────────────────────────℃│ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ───┴──────────────────────────────────────────── -50 -0.236 -40 -0. -0. -0.203 -0.207 -0.211 -0.215 -0.220 -0.224 -0.228 -0.232 -30 -0.150 -0.155 -0.159 -0.164 -0.168 -0.173 -0.177 -0.181 -0. -0.190 -20 -0.103 -0.108 -0.112 -0.117 -0.122 -0.127 -0.132 -0.136 -0.141 -0.145 -10 -0. -0. -0. -0.068 -0. -0.078 -0. -0.088 -0. -0.098 - 0 0 -0.005 -0.011 -0.016 -0. -0.027 -0.032 -0. -0. -0. 0 0 0.005 0.011 0.016 0. 0.027 0.033 0.038 0.044 0.050 10 0. 0.061 0.067 0.072 0.078 0.084 0.090 0.095 0.101 0.107 20 0.113 0.119 0.125 0.131 0.137 0.142 0.148 0.154 0.161 0.167 30 0.173 0.179 0.185 0.191 0. 0.203 0.210 0.216 0.222 0.228 40 0.235 0.241 0.247 0.254 0.260 0.266 0.273 0.279 0.236 0.292 ──────────────────────────────────────────────── 续分度号 S 续表 1 ───┬────────────────────────────────────────────温度│热电动势 ( mV ) ├────────────────────────────────────────────℃│ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ───┴──────────────────────────────────────────── 50 0.299 0.305 0.312 0.318 0.325 0.331 0.338 0.345 0.351 0.358 60 0.365 0.371 0.378 0.385 0.391 0.398 0.405 0.412 0.419 0.425 70 0.432 0.439 0.446 0.453 0.460 0.467 0.474 0.481 0.488 0.495 80 0.502 0.509 0.516 0.523 0.530 0.537 0.544 0.551 0.558 0.566 90 0.573 0.580 0.587 0.594 0.602 0.609 0.616 0.623 0.631 0.638 100 0.645 0.653 0.660 0.667 0.675 0.682 0.690 0.697 0.704 0.712 110 0.719 0.727 0.734 0.742 0.749 0.757 0.764 0.772 0.780 0.787 120 0.795 0.802 0.811 0.818 0.825 0.833 0.841 0.848 0.856 0.864 130 0.872 0.879 0.887 0.895 0.903 0.910 0.918 0.926 0.934 0.942 140 0.950 0.957 0.965 0.973 0.981 0.989 0.997 1.005 1.013 1. 150 1. 1. 1. 1. 1.061 1.069 1. 1. 1. 1.101 160 1.109 1.117 1.125 1. 1.141 1.149 1.158 1.166 1.174 1.182 170 1.190 1. 1.207 1.215 1.223 1.231 1.240 1.248 1.256 1.264 1.273 1.281 1.289 1.297 1.306 1.314 1.322 1.331 1.339 1.347 190 1.356 1.364 1.373 1.381 1.389 1.398 1.406 1.415 1.423 1.432
自动化仪表作业及答案参考
第一章： 作业： 1.DDZ 和QDZ 的信号传输标准，DCS 和FCS的名词解释 2.某压力表刻度0～100kPa，在50kPa处测量值为49.5kPa，求在50kPa处仪表示 值的绝对误差、示值相对误差和示值引用误差？ 3.某台测温仪表的测温范围为－100～700℃，校验该表时测得全量程内最大绝 对误差为＋5℃，试确定该仪表的精度等级。 4.某台测压仪表的测压范围为0～8MPa。根据工艺要求，测压示值的误差不 允许超过±0.05 MPa，问应如何选择仪表的精度等级才能满足以上要求？ 5.某待测电流约为100mA,现有0.5级量程为0~400mA 和 1.5级量程为 0~100mA的两个电流表，问用哪一个电流表测量比较好？ 6.某DDZ-Ⅲ型温度变送器测量范围是300-700℃,当温度由400℃变化到600℃时, 变送器的输出如何变化？ 7.差压变送器的量程为0~100 KPa，现负迁移50%，仪表的量程和测量范围分 别为？ 答案： 1. QDZ信号标准：20kPa~100kPa DCS: 集散控制系统FCS：现场总线控制系统 2. 3.
4. 5. 解：用0.5级量程为0~400mA 电流表测100mA 时，最大相对误差： 用1.5级量程为0~100mA 的电流表测100mA 时，最大相对误差： 说明选择合理的量程，即使用1.5级表也可以比0.5级表准确。 6. 8mA ~16mA 7. 仪表的量程为100Kpa 仪表的测量范围为-50~50Kpa 第二章： 作业：课后2，4，5，6，7，8，9，11，19，20 2-2 用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿？其冷端温度补偿的方法有哪几种？ 2-5由K 分度号热电偶(包括补偿导线)、冷端温度补偿器和配K 分度号的动圈仪表组成一个温度检测系统，测量显示782℃，此时室温为32℃，后来发现所用的冷端补偿器型号为S ，与K 分度号热电偶不配套，则实际温度？ 2-6 用K 型热电偶测某设备的温度，测得的热电势为20mV ，冷端（室温）为25C ，求设备的温度？如果改用E 型热电偶来测温，在相同的条件下，E 热电偶测得的热电势为多少？ 1400%0.5%2%100m x X S x γ=?=?=2100% 1.5% 1.5%100m x X S x γ=?=?=
数字热电偶温度表的设计
1.设计目的： 熟悉89C51单片机的基本功能，利用89C51单片机设计一个数字热电偶温度表，测量并实时显示温度值。使学生将掌握的硬件理论知识与实践结合，提高学生的科研、综合创新能力。 2. 设计内容和要求: 1.可测量温度范围：0℃-500℃；温度分辨力：10℃；测量相对误差：≤1±0.5%， 2.用数码管实时显示被测量的温度。 工作要求： 1．查阅相关的资料，熟悉89C51系列单片机的基本功能； 2．学习Proteus软件，绘制数字温度表的硬件电路的原理图； 3．绘制程序流程图。实现现场数据采集的流程图、A/D转换、显示流程图以及主程序的流程图。 3. 设计方案 A/D0809采用外部电源供电方式，单片机采用P1.7与外部的热电偶传感器 通信，将热电偶输出电压进行放大使最大温度时对应的最大输出电压为1V，保 证原电压信号与放大后的电压信号同相，A/D0809的引脚与8051的引脚连接通 过软件写控制字，8051的P0口进行输入P1/P3口输出，P2口进行控制。 显示数码管采用六位共阳极的数码管显示器，系统采用动态显示,共阳数码 管的字形段选线连在并联一起，单片机的P3口输出驱动，而共阳数码管每位的 公共端（阴极）位选线连一一对应连接单片机的P1口，由单片机的P3口输出 字形码，P1口输出相应的位选信号，轮流点亮8位数码管显示实测的温度。4. 硬件流程图
利用Proteus软件绘制系统的硬件原理图 5.系统的软件流程图与部分程序EOC BIT P2.0 STA BIT P2.1 CLK BIT P2.2 OE BIT P2.3 ALE BIT P2.4 ;******主程序****** ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH CPL CLK RETI MAIN:MOV TMOD,#02H MOV TH0,#56 MOV TL0,#56 SETB EA SETB ET0 SETB TR0 CLR A MOV 30H,A ;30H转换电压整数位 MOV 31H,A ; MOV 33H,A ;31H,33H,是整数位 MOV 32H,A ;32H电压转换数据 cLR P2.7 CLR P2.6 CLR P2.5 CLR ALE NOP SETB ALE NOP CLR ALE NOP LOOP:CLR STA NOP SETB STA NOP CLR STA NOP LOP1:ACALL DISP ;延时等待 JNB EOC,LOP1 ;等待转换结束 MOV A,P0 MOV 32H,A ACALL CHAN SJMP LOOP ;******数据转换子程序****** CHAN:MOV A,32H ANL A,#0F0H
热电偶和温度变送器测量应用知识
热电偶和温度变送器测量应用知识 将温度变送器和热电偶组合在一起，那么热电偶将升级为一体化温度变送器，热电偶冷端补偿精度将直接影响温度变送器测量结果和一体化温度变送器整体精度。本帖分享热电偶和温度变送器测量应用知识，方便大家正确选用温度变送器和一体化温度变送器。 热电偶测温原理 把两种不同材质的导体A和B焊接起来，如图1，当连接点(热端)的温度和导体另一端(冷端，亦称参比端)的温度不同时，会在冷端产生热电势。热电偶就是利用这一现象将温度量转换成电势量的温度传感器。 图1 热电偶示意图 如果热电偶的冷端温度保持恒定(比如为0℃)，则输出热电势和热端温度值成一一对应关系。温度变送器通过测量热电偶输出端的电势差，再将电势差转换成温度，从而实现温度测量。 热电偶冷端补偿 热电偶的输出热电势取决于热端和冷端之间的温度差，而在实际测量中，热电偶冷端的温度经常发生变化，如果不对这种变化进行补偿，即使热端的温度恒定不变，冷端的温度变化也会引起热电势的变化，使热电势不能真实反映热端的温度，从而引起测量误差。 冷端补偿原理如下：测量某热电偶热端温度为T1时（冷端温度为T2）的热电势V1，同时用温度传感器(如Pt100)测量冷端温度值T2，计算得温度T2时该热电偶的热电势V2(冷端温度为0℃)，则V1+V2是该热电偶为冷端温度为0℃时，热端温度T1时的电势值。 热电偶输入变送器的精度测量方法 由于涉及冷端补偿问题，有时不正确的测量往往认为温度变送器的精度超差。正确测量热电偶变送器的方法有两种：一种为精确测量法，另一种为实用测量法。 温度变送器精确测量法 图2 实验室温度变送器校准连线示意图 1、补偿导线采用与测量热电偶相对应的补偿导线； 2、用mV信号发生器模拟热电偶信号； 3、保持容器内为冰、水混合态，保证冷端温度为0℃。 根据热电偶分度表上对应的电势值，直接由毫伏信号发生器模拟热电偶输出信号送入温度变送器，测量温度变送器输出4-20mA电流信号，计算温度变送器的测量精度。 这种测量方法可消除测量过程中冷端温度变化引起的测量误差，但补偿导线本身误差引起的测量误差还是无法消除。这种方法一般在试验室测量中应用。 温度变送器实用测量法 图3 温度变送器校准实用连线示意图 在输入端放置一个温度计，测得冷端温度值，由分度表查得此温度电势值ECJ，再根据热电
温度计课程设计报告
《 位数字显示温度计》 设计报告 设计时间： 2011 12 20 班 级： 姓 名： 报告页数： 17 页 2 1 3
课程设计报告 设计题目 位数字显示温度计 学院 信息工程 专业 学号 姓名 (合作者：) 成绩评定_______ 教师签名_______ 2 13
课程设计报告 目录 一、设计任务与要求 二、设计方案及比较（设计可行性分析） 三、系统设计总体思路 四、系统原理框图及工作原理分析 五、系统电路设计及参数计算，主要元器件介绍及选 择以及数据指标的测量 六、画出电路原理图及PCB图 七、产品制作及调试 八、实验结果和数据处理 九、结论（设计分析） 十、问题与讨论
摘要： 温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常遇到的一个物理量。测量温度的基本方法是使用温度计直接读取温度。最常见到的测量温度的工具是各种各样的温度计，例如，水银玻璃温度计，酒精温度计，热电偶或热电阻温度计等。它们常常以刻度的形式表示温度的高低，人们必须通过读取刻度值的多少来测量温度。本次我们设计的数字显示温度计可以直接测量温度，得到温度的数字值，既简单方便，又直观准确。 一、 设计任务与要求 （一）设计任务： 采用温度传感器LM35， 位A/D 转换器、数码或液晶显示器设计一个日常温度数字温度计。 产品指标及技术要求： ①温度显示范围：0℃~50℃； ②数字显示分辨率：0.1℃； ③精度误差≤0.5℃； ④电路工作电源可在5~9V 范围内工作. 参考芯片: 3位半A/D 转换器：CC7106/ CC7107、CC7126/ CC7127 温度传感器：LM35 LCD 显示器：数码显示管:共阳或共阴极 （二）实验测试要求 1．测温度传感器输出曲线，即V /℃曲线； 2．调整电路的参数以及参考电压； 3．用示波器测量A/D 转换器的BP 、POL 管脚波形及输出驱动波形； 21 3