智能仪器课程设计---温度测量与控制电路(2)

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后送A/D转换器变成数字信号，然后进行译码显示。

2.2 恒温控制

将要控制的温度所对应的电压值作为基准电压VREF，用实际测量值vI与VREF进行比较，比较结果（输出状态）自动地控制、调节系统温度。

2.3 报警部分

设定被控温度对应的最大允许值Vmax，当系统实际温度达到此对应值Vmax时，发生报警信号。

2.4 温度显示部分

采用转换开关控制，可分别显示系统温度、控制温度对应值VREF，报警温度对应值Vmax。

2.5 方框图总体

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说明：

⑴ 传感器可以采用LM 35温度传感器，电桥的输出电压作为运放构成的差动放大器双端输入信号，将信号放大后由低通滤波器将高频信号滤去。如上图所示。

⑵ 被测温度信号电压加于比较器（Ⅰ）与控制温度电压VREF进行比较，比较结果通过调温控制电路控制执行机构的相应动作，使被控系统升温或降温。 ⑶ 当控制电路出现故障使温度失控时，使被控系统温度达到允许最高温度对应值Vmax，用声、光报警电路发出警报，值班人员将采取相应的紧急措施。 ⑷ 开关S1可分别闭合系统温度、控制温度电压VREF和报警温度电压Vmax，通过A/D转换器将模拟量转换成数字量，显示器显示出相应的温度数值。

3 各部分功能模块设计

3.1温度传感器

LM35是电压输出型集成温度传感器， LM35集成温度传感器是利用一个热电阻检测相应的温度，热电偶是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，如下图所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温

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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。温度传感器热电偶就是利用这一效应工作的。

温度传感器热电偶的结构形式 为了保证温度传感器热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：

① 组成温度传感器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 补偿导线与温度传感器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。

传感器电路原理图

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LM35温度传感器,输出电压0~0.99V,温度每上升1℃,电压上升10ms,可测温度0~99℃.即V=0.01T，运算放大器LM358放大5倍电压,即V=0.05T.经0809通道0转化为数字量,因为转换公式:V/5=X/255,即0.05T/5=X/255,则T≈100X/256. 为了精确到0.1℃,使t=10*T=1000X/256=125X/32,所以转换公式是t=125X/32,X为数字量.

其采集温度及放大温度电路图如下：

3.2 A\D转换电路

AD转换电路采用ADC0809。ADC0809是一种逐次比较型ADC。它是采用CMOS工艺制成的8位8通道A/D转换器，采用28只引脚的双列直插封装，其原理图和引脚图如图所示。

ADC0809有三个主要组成部分：256个电阻组成的电阻阶梯及树状开关、逐次比较寄存器SAR和比较器。电阻阶梯和树状开关是ADC0809的一个特点。另一个不特点是，它含有一个8通道单端信号模拟开关和一个地址译码器。地址译码器选择8个模拟信号之一送入ADC进行A/D转换，因此适用于数据采集系统。（b）为引脚图。

各引脚功能如下：

（1）IN0～IN7是八路模拟输入信号； （2）ADDA、ADDB、ADDC为地址选择端；

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（3）2～2为变换后的数据输出端； （4）START（6脚）是启动输入端。

（5）ALE（22脚）是通道地址锁存输入端。当ALE上升沿到来时，地址锁存器可对ADDA、ADDB、ADDC锁定。下一个ALE上升沿允许通道地址更新。实际使用中，要求ADC开始转换之前地址就应锁存，所以通常将ALE和TART连在一起，使用同一个脉冲信号，上升沿锁存地址，下降沿则启动转换。

（6）OE（9脚）为输出允许端，它控制ADC内部三态输出缓冲器。

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启动时钟

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CCref(a) 功能框图

(b)引脚图

3.3 报警电路

报警电路由555时基电路和光敏电阻等组成。电路中555时基集成电路接成典型无稳态工作方式，光敏电阻RL与可变电阻器RP构成光控触发回路。当RL无光

照射时，呈高电阻状态，RL与RP的分压点即555型时基集成电路的4脚电位较低，若小于0．4V，555时基集成电路被强制复位，电路不振荡，BL无声，VL不发光。若发光二极管通电后发出的光照在RL上时，RL受光激发，电阻值迅速下降，分压点电位升高，当大于0.4V时（少数时基电路为大于1V)，强制复位被解除，电路立即产生振荡，BL就发声报警，同时VL发光。此时，人们可以根据实际情况对系统进行降温。

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3.4 调温控制电路

如图所示为温度范围控制电路。该电路由降压整流滤波电源电路和温度控制电路两部分组成。其中温度控制电路由555和R1、R2～R4、W1、W2等组成，且R1为一负温度系数的热敏电阻(3kΩ)，W1为温度下限预置调节，W2温度上限预置调节，且通过调节W1、W2使555②脚、⑥脚分别置于1/3Vcc、2/3Vcc附近 。

当温度低于下限温度时，R1的阻值变大，从而使555②脚电位低于1/3Vcc，相应555置位，③脚输出高电平，使发光二极管LED2点亮，继电器J1吸合，触点J1-3接通加热器电源对其进行加热。当温度升到上限温度时，R1的阻值变小，使555⑥脚电位大于2/3Vcc，且②脚的电位必然大于1/3Vcc，相应555复位，③脚输出低电平，发光二极管LED1点亮，继电器J1释放，触点J1-3断开，加热器电源，停止加热。这样调节好W1、W2后，可以随设定温度(20～100℃)的变化而置位或复位，及时将J1吸合或断开，控制加热器的通、断，从而实现温度调节。

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3.5电压比较器

电压比较器是用来比较两个输 入电压的大小，据此决定其输出是高电平还是低电平。以图1所示的同相电压比较器电路为例，参考电压VREF加于运放的反相端，VREF可以是正值或负值。而输入信号vI加于运放的同相端。

图9 图10

反之当Vi从反向端输入时，Vref改接到同相端，则称为反相端输入单限门电压比较器 。

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图11

测量信号经放大跟随后与两个比较器运放反相和同相输入端比较，低于下限时，上方运放输出直流脉冲电平使JA吸合，加热器工作，上升到下限值时，由于磁保持作用，JA触点继续闭合，加热器工作，继续升温，到上限值时，下方运放输出直流脉冲电平使JB吸合，带动JA转为常开，停止加热，温度开始下降，降到下限值后，JB磁保持使JA仍为常开，加热器不工作，直到低于下限值后，重复加热过程，具备温度记忆功能。

W2为3296多圈精密可调电阻.数字表头采用ICL7101 LED表头， 3 1/2 位，可采用AE5543。带动加热元件工作的继电器为磁保持继电器，JA，JB为同一继电器的两组线圈，该继电器的特点是采用脉冲驱动，具有记忆功能，动作速度快，耗热小。Vo/v

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4课程设计体会

以前对自己学的专业了解的仅仅是一个概念，或者是说是一个框架，没有任何实在的内容。通过这次课程设计了解到了网络、信息和常用设备基本工作情况。也对自己在数字和模拟电子 …… 此处隐藏：2032字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……