文档介绍：热电偶测温系统设计课程设计说明书
热电偶测温系统设计
摘要:热电偶传感器是目前接触式测温中应用最广的热电式传感器,在工业用温度传感器中占有及其重要的地位。该测温系统由温度测量电路、运算放大电路、A/D转换电路及显示电路组成,以AT89C2051单片机为主控单元,由K型镍铬-镍硅热电偶测量热端温度T,测量范围在0?1200℃之间,由集成温度传感器AD590测量冷端温度T0,并对测温热电偶的热电势及AD590测得的补偿电势进行采样,送入A/D转换器转换成数字量,存放在单片机内存单元中,经程序解算后得到温度值,转换为BCD码,同时驱动四位数码管显示。试验结果显示,该系统对温度测量具有较高的精度,实现了温度测量功能,其主要技术指标达到了系统设计要求。
关键词:热电偶;温度;A/D;单片机
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目录
1. 热电偶测温原理及系统框图 1
热电偶测温原理 1
热电偶工作原理 1
热电偶的基本定律 2
方案选择及系统框图 3
2. 热电偶测温系统硬件电路设计 5
温度测量及放大电路 5
冷端温度补偿电路 8
A/D转换电路 9
单片机控制的显示电路 11
3. 热电偶测量温度系统软件设计 15
软件总体流程设计 15
系统软件实现原理 15
系统程序构建 15
4. 体会和总结 16
5. 元器件清单 18
参考文献 18
附录 19
热电偶测温原理
热电偶工作原理
热电偶的基本工作原理是热电动势效应。
1823年塞贝克发现,将两种不同的导体(金属或合金)A和B组成一个闭合回路(称为热电偶,见图1-1),若两接触点温度(T,T0)不同,则回路中有一定大小电流,表明回路中有电势产生,该现象称为热电动势效应或塞贝克效应,通常称为热电效应。回路中的电势称为热电势或塞贝克电势,用EAB(T,T0)表示。两种不同的导体A和B称热电极,测量温度时,两个热电极的一个接点置于被测温度场(T)中,称该点为测量端,也叫工作端或热端;另一接点置于某一恒定温度(T0)的地方,称参考端或自由端、冷端。T与T0的温差愈大,热电偶的热电势也愈大,因此,可以用热电势的大小衡量温度的大小。
图1-1 热电效应
当热电偶两电极的材料不同,且A、B固定后,热电偶的热电势EAB(T,T0)便成为两端温度T和T0的函数,即:
EAB(T,T0) E(T)?E(T0) (1-1)
也就是说,热电偶的热电势等于热端与冷端温度T和T0所引起的电势差。
当T0保持不变,即E(T0)为常数时,则热电势EAB(T,T0)便为热电偶热端温度T的函数
EAB(T,T0)