文档介绍：数字显示温度控制器设计制作论文
作者:汪志兴红发李得明
【摘要】:在工业生产中,电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。其中,温度控制也越来越重要。在工业生产的很多领域中,人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。
,对温度进行调节、控制,,为温度测量与控制的工业应用奠定了一定的基础。
【关键词】: 温度传感器数字电压表温度控制执行机构
一、数字温度控制器设计方案
根据设计要求,该温度控制器是既可以测量温度也可以控制温度的上下限,并且上下限可以调节,其组成框图如图1所示。
温度传感器
采样保持电路
A/D变换及显示电路
效准电路
下限控制电路
上限控制电路
温度控制比较器
上限报警(声、光)关断
下限报警(光)驱动
被
控
对
象
执行机构电路
直流稳压电源
图1 温度控制器原理框图
因为要求对温度进行测量显示,所以首先采用温度传感器,将温度变化转换成相应的电信号,并通过效验、滤波后送A/D转换器变成数字信号,然后进行译码显示。若要求温度被控制在设定值附近,则要求将实际测量温度的信号与温度的设定值(基准电压)进行比较,根据比较结果(输出状态)来驱动执行机构,实现自动地控制、调节系统的温度。测量的温度可以与另两个设定的温度上下限比较器相比较,当温度低于下限温度值时,比较器通过驱动执行机构来实现加热。当温度超过上限温度值时,比较器产生报警信号输出并通过执行机构执行停止加热。
二、温度控制器电路的设计
1 温度传感器选择集成温度传感器AD590
AD590的外形采用TO—52金属圆壳封装结构,其管脚排列如图(a)。它是一种二端元件,属于一种高阻电流源,其典型的电流温度灵敏度是1μA/K,温度为0℃时,,当温度升高或降低1℃时,AD590的输出电流就增大或减小1μA。AD590测量温度范围是-55~+150℃;在整个测温范围内的非线性误差小于±℃;工作电压范围4~30V。由AD590组成的测温电路如图(b)所示。
(a) AD590外形图(b) 温度测量电路
图2 AD590组成的温度测量电路
在图(b)电路中,由基准源MC1403提供的电流i0为:
调节RP1即可改变i0的大小。
AD590输出电流的温度灵敏度为 1A/K,绝对温度与摄氏温度的关系为K=℃+ 。设要测量的温度为T(摄氏温度),则流过AD590的电流it为:
流过反馈支路的电流:
可见若要使,只要调节电位器RP1即可。此时放大器的输出电压为:
若要求U0的灵敏度等于10mV/℃,可选R2=,RP2=2 kΩ。电位器RP1是调零作用,RP2是调节满量程输出。集成运算放大器要选取高精度型器件。这里选用OP07。
温度传感器选择集成温度传感器LM35
LM35是把测温传感器与放大电路做在一个硅片上,形成一个集成温度传感器,如图3所示:
  (a) LM35外形图(b) 温度测量电路
图3 LM35组成的温度测量电路
    LM35是一种输出电压与摄氏温度成正比例的温度传感器,其灵敏度为10mV/℃;工作温度范围为0℃-100℃;工作电压为4-30V;精度为±1℃。最大线性误差为±℃;静态电流为80uA。其输出电压与摄氏温标呈线性关系,转换公式如式,0 时输出为0V,每升高1℃,输出电压增加10mV。该器件如塑封三极管(TO-92)。
    该温度传感器最大的特点是是使用时无需外围元件,也无需调试和校正(标定),只要外接一个1V的表头(如指针式或数字式的万用表),就成为一个测温仪。所以采用LM35温度传感器。
LM324内部包括有四个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器,既可接单电源使用(3~30 V),也可接双电源使用(±~±15 V),驱动功耗低,可与TTL逻辑电路相容。 LM324的封装形式为塑封14引线双列直插式,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相位相反;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。LM324的引脚排列见图4。
 
图4 LM324引脚图
当输入信号变化太快时,要求输出信号能快速而准确地更谁输入信号的变化进行间隔采样。在