热电偶测温系统设计

内容发布更新时间 : 2024/12/24 12:51:37星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

任务书

课程 传感器课程设计 题目 热电偶测温系统设计 主要内容:

本系统以单片机为核心,硬件设计使用高精度模/数转换器和高精度数/模转换器,分别实现对热电偶电动势的采样、放大、AD 转换和对线性化处理的数据转换,并在程序中采用修正后的数据,实现热电偶的线性化处理。 基本要求:

1、按照技术要求,提出自己的设计方案(多种)并进行比较; 2、利用热电偶和单片机等设计一种热电偶测温系统电路。

3、说明所用传感器的基本工作原理、画出应用电路电路图、写明电路工作原理、注明元器件选取参数、进行方案比较。 主要参考资料:

[1]崔志尚.温度计量与测试[M].北京:中国计量出版社,1998. [2]赵茂泰.智能仪器原理及应用[M].北京: 电子工业出版社,2007. [3]陈杰,黄鸿.传感器与检测技术[M].北京: 高等教育出版社,2006. [4]刘华东.单片机原理与应用[M].北京: 电子工业出版社,2006. 完成期限 2013.7.12—2013.7.16 指导教师 专业负责人

2013年 7 月 12 日

传感器课程设计

摘 要

在现代化的工业现场, 常用热电偶测试高温,测试结果送至主控机。热电偶是工程上应用最广泛的温度传感器之一,它具有构造简单、使用方便、准确度、热惯性小、稳定性及复现性好、温度测量范围宽等优点,适用于信号的远传、自动纪录和集中控制,在温度测量中占有重要地位。但由于热电偶的热电势与温度呈非线性关系, 所以必须对热电偶进行线性化处理以保持测试精度。该测温系统通过高精度模/数转换器AD7705对热电偶电动势进行采样、放大, 并在单片机内采用一定算法实现对热电偶的线性化处理, 再通过数/模转换器AD421进行数/模转换产生4 mA~ 20mA的电流, 送入主控中心。

关键词:热电偶;线性化;AD转换;DA转换;单片机

传感器课程设计

目 录

一、设计要求 .......................................................................................................... 1 二、设计方案及其特点 .......................................................................................... 1 1、方案说明 ........................................................................................................ 1 2、方案论证 ........................................................................................................ 2 三、传感器工作原理 .............................................................................................. 2 四、电路的工作原理 .............................................................................................. 3 五、单元电路设计、参数计算和器件选择 .......................................................... 3 1、单元电路设计 ................................................................................................ 4 2、参数计算 ........................................................................................................ 5 3、器件选择 ........................................................................................................ 6 六、总结 ................................................................................ 错误!未定义书签。 参考文献 ................................................................................ 错误!未定义书签。

传感器课程设计

热电偶测温系统设计

一、设计要求

以单片机为核心,进行对系统控制和线性化算法的运算,使A/D 转换精度更好;在算法处理上,使用最佳计算方法,使得线性化算法达到运算量小、处理速度快、占用内存小等要求,并使该系统能很好的解决热电偶测试高温的精度问题。

二、设计方案及其特点

本设计是基于STC89C52单片机的硬件设计。对于系统可分为下面两种不同的设计方案:

1、方案说明

方案一:系统由K型热电偶和集成温度传感器AD590测量热端和冷端温度,采用USB采集卡实现信号采集并传输给计算机。根据热电偶中间温度定律[1],编制软件采用查表和曲线拟合进行非线性校正及冷端补偿。利用LabVIEW的数据存储、读取、分析函数,实现温度趋势曲线和统计直方图的绘制[2]。本系统将滤波、非线性和冷端补偿等功能由软件实现,简化了电路设计,提高了系统的稳定性和测量精度,但成本较高。

热电偶 补偿导线 热端 冷端

放大 计 USB数据 放大 采集卡 算 机 AD590 图1 方案一原理框图

方案二:控制电路以单片机为中心,控制其他部分完成各自的功能。其中模/数转换部分采用16位高精度AD转化器AD7705,采用自校准,提高其抗干扰能力和

1

联系客服:779662525#qq.com(#替换为@) 苏ICP备20003344号-4 ceshi