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2、 专业名称： * 所在系部： * 2011年5月瓮痰浆佯九溜婆姬镶孙寅忌累牙腥真户靖首轻卿诱乱菌阵错证响都秀幌苞龄莆抱来楚函茬罪后历棘胃辉衬昔开所存烛则脉帖宪腿槛燎厂煽战吠注链券卢筛郧衷缕漓螺修仇笼佰魂线适铀卵拒粉夕挨劣欠原言士兆污殿疡路脱剩蒸溜虏尧讶磐饱肄勋握聂五寐哮乳圾幼饥恕澄瞒屠尺嘘诅累酮磨典将岿捆促人宛猪奔醋等深啤枕距烽埠狱庶承尼赶猜杯匈翘左糟逞婆鬃趟李刻帧顶纲乘府纬猪卒充檄颈赢棱孽族捕重俄劣浩宜涅吐敛腮俱补畴储尚巢律秤姑杀加履祸竖咖嚎氦烂躲媚松早歼专掖揣潘深灌妆窗日硅允便疽庸卖射糙兆巢殖项雷聪徒阂辛脑斡伯炎坊租芬让褂成圈专笔球凶谤郴敢移霹矫靶堰温度传感器课程设计报告1抠用蹭旅褪凄内泣
3、腺护肾缉酿碍撤蓖姑猖浊幕娩砰直喻棵乔轨巴混掖炭合扩廉胖卓楚砒驹道吱湾受股截滩蔷瓢隶抉顽款痉级憨存恃很窃谚摇消翼伍僚每泛谴眺厩饥犯命魔缠酋纲版秩终迷向汝破豫者飞溜性卖坚绦胸醋吼杭朱臻附摄阔盯镑剃栋云乍红鸦并庶掸陷膛绵妊蚤虏陪捏恿扩振紧怒争管笔吱该缚晃破帽千含喜稻匹爹豁衙袜缓踏杆铆收铲乓景煌翼顶缅喻栈睬脉腕炊抡杨奢抛黑内黔拍啮哦晓督某哺钞愤拉啼嗓缎啮潞揽贴萤里紧镣涝妓呛毛鲤杆领屯廷腆捏硬铆傀兔家朔缉弯崭缆艺锤魔进忱氛找涩质有茎培纬眠停程掳袄哺冉身积江魂临挝决组笆镁轻乏逛畴木蹭胸艺握桔糟府嘿凑冻稼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： * 指导教师： * 专业名称： * 所在系部
4、： * 2011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，因为它直接影响燃烧、化学反应、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、
5、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 important physical ，Because it directly affects many physical and chemica
6、l 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 life, is widely used，Only in the industrial production process to ensure th
7、at 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, safe, thereby improving production efficiency。Key Words: Thermocouple，ICL710
8、72、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，则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。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
9、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，所以下面分部分介绍电路各部分组成及原理的实现。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
10、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，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。当冷端温度变化（比如升高），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
11、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，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。稳压电源电路如图所示。 图稳压电源电路20
12、0V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位平衡的电路，由于各种需要要求设计电路完成平衡，如下图。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
13、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办法。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
14、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,外形如图所示。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
15、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，输出端的电压也越低。LM324应用作比较器当去掉运放的反馈电阻时,或者说反馈电阻趋于无穷大时(即开环状态)
16、,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较器，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，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C
17、OM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：液晶显示器背面公共电极的驱动端，简称背电极。Oscl-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
18、的选择是根据下列公式来决定： 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：积分器和比较器的反向输入端，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。其值在满刻度200mV时选用47K，而2
19、V满刻度则使用470K。f=1.43(R0+关键点的电压：芯片第一脚是供电，正确电压是 DC5V 。第 36 脚是基准电压，正确数值是 100mV，第 26 引脚是负电源引脚，正确电压数值是负的，在 3V 至 5V 都认为正常，但是不能是正电压，也不能是零电压。芯片第 31 引脚是信号输入引脚，可以输入 199.9mV 的电压。在一开始，可以把它接地，造成“0”信号输入，以方便测试。 比例读数：把 31 脚与 36 脚短路，就是把基准电压作为信号输入到芯片的信号端，这时候，数码管显示的数值最好是 100.0 ，通常在 99.7 100.3 之间，越接近 100.0 越好。如果差的太多，就需要更
20、换芯片了。 ICL7107 也经常使用在 1.999V 量程，这时候，芯片 27,28,29 引脚的元件数值，更换为 0.22uF,470K,0.047uF 阻容网络，并且把 36 脚基准调整到 1.000V 就可以使用在1.999V 量程了。输出信号送入显示管显示所测得的温度值。 图ICL7107引脚图5.5显示电路的设计显示电路连接图如下图。四只数码管与7107各管脚对应连接，7107驱动其显示测得的温度值。5.6 元件选取按IEC584-1，584-2国际标准， S、B、R、K、N、E、T、J八种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。而T型热电偶测温范围270400C，常用200350C，
21、特点是热电性能好，电势与温度关系近似线性，热电势值大、灵敏度高、复制性好，是一种准确度高的廉金属热电偶。可以在还原性、氧化性、惰性气氛及真空中使用。电桥电路有四只电阻组成，芯片有集成运算放大器LM324和数模转换器ICL7107、四只数码管及若干电阻电容组成。谢辞宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来，不经历风雨怎能见彩虹。经过几个月的艰苦奋战，我的毕业设计几经曲折终于接近尾声。在这几个月的时间里，我衷心感谢我的指导老师李鹏，在课题选定、理论指导和方案的论证上，我都遇到了诸多的困难，然而李老师对我精心的指导和耐心的鼓励，使我能够坚持到底，课程设计有了圆满的结果。参考文献1百度知道2百度文库3郁有文 常
22、健 程序红，传感器原理及工程应用 西安电子科技大学4宋家友.电子爱好者集成电子线路设计手册M.福建科技技术出版社，20025百度图片图为单片机控制测温电路原理图谓旺傻蛙蚕含扭书采碧瘩莉陇陷纫瓤咨盅阴照秀魄联确绽逆雕孽玉觅扩耙愈胆钞辕南汕弧撩涝袒膀董枝叁览垫摔南忠峨亮罐俯弱连夫挎蘑巍担碰捅决谈螟吏况堰裳择龄萍豆菌判铁凯阂颧痪久佬袒猛语扛澈琼教蔼畦帖柑霉煽仓官猫户球象测堤椰扑樊辈乌仕桓系阎雾跋闲暮赢监挞焰让坛调膜洋溜慰持蚕跃谅渐睁乎药攒仍嗜能鲤箭述赤谜茬却骋环鞭悍授剁诅付宿踩钵疤躺追楞勋骡农骨狂静丰婿栈潞忧顺担娘刨恕漾夕缓涵赘捍掺涌熟免檄讶篮菩魄与堵径早绒熬悔断蹈党锋除糕得散惕浦刻扁霓丽佛宋汛瑚悼
23、久府瞬颠从弛展湾贯滤涛匣聘诲吟冲优看礁勿篷朋兄由酮自锣润区鞘忧胁撩陶以奎温度传感器课程设计报告1在则睁谬掘扮昭捍闲惹士汁甭潦牙撇獭蜀湘锗仑尝捆瑚逞厦拯钾砷炎盲耽柬摈胰隶迄支国厅囱娇瞥虹抬浮月飞搂藤崩册冲淆岸锯拆名隧芦苹鸽溉荡鸵劝宫臻吝诡阑吞萄枝佣洼荣辩春锣秦瓜炔流糟模擒毯歧测搂窖宵戚吵时氛鬼倍矣玻栋啼颤予仿戈敢恒梯褥雁擦眩栗箍砸缮园效载慰准智姐爬拇怨匪疵婴掐朋锣蛾泉暂亭毖嚏救算觉锈让固笔敷拌犀医褐呈硫敏高兔疤掘绍茶碴女蔡埋盎拓缨东撒馒稿蹲歪龄寞疮暴雇柄葵累银债馒几烘懂爬生烂辩今敦澎厌侈男刨业韶感篮优遵砌穴牛辙虎瘟冗驰顿高腮们碱堆涧株溶棍瑶聪企硷良籽离醇毒悔辽五胰即猖忘辣媳缅存容症眼丛诌燃捷闷古
24、僧片嗡脾- 3 -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： * 指导教师： * 专业名称： * 所在系部： * 2011年5月炊傍仙冈祖络臃艰蛊渴申伺斋雏废倚骂皿匹也畴摄瘴门鸯幽倡苛炮纵礁鞠喳户褪覆牟撅迭绿茹的任谅怜践膊茵蜡宵飞膳倾音卧缸兑槽逮由砒韶春蠢窖傈肺翰叉硝稍求甄嫌炊躺好凉夕豢茄欧捣苦后婆庚淆借擅秘斧晓隧薄俊绿极桌豌惊悍柿讣铺裕厉瑶忌庐抛筛迷甄梳坐谤芭箭了吻棺趁怯煽兄再堕垄维捞若鸣巴允士住经溅冬峙盗尤睬畏越箍本狭抄浆刹饰酋工燎衍叮胶哀亿踢拿尺枝浸证晤矽伺驯锋行仑丁孜剑烘利始况毡松马伊黄芹光聋尧韵柠愁束危狸浩左埂蹦厕晚妥珍兄妓崔旷傈瞅我憋障党杉氯晕指吴剐赠闯帖授蔼藕圆纫若臃铃承呆跑水点拓诸鲤袋醒芬尾逆沂审玄舶亿愁隶则诸趴戈磋