文档介绍：1 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。本次设计一个数字显示温度的测量与控制装置. 应用温度敏感元件和二次仪表的组合, 对温度进行调节、控制, 且能直接读数. 经实验验证此控制器的性能指标达到要求, 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。 2 温度传感器采样保持电路 A/D 变换及显示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 温度传感器的选择 3 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 1μ A/K , 温度为 0℃时, AD590 输出的恒流值为 μA, 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 AD59 0 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 i 0 为: 1111 Vi PP ref????调节 R P1 即可改变 i 0 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 i t为: 15 .273 )15 .273 (1?????TTi t 流过反馈支路的电流: 11 .273 RR Tiii P tf??????可见若要使 Ti f?,只要调节电位器 R P1 即可。此时放大器的输出电压为: TRRIRRU PfP??????)()( 22220 4 若要求 U0 的灵敏度等于 10mV/ ℃,可选 R 2 = Ω,R P2 =2kΩ。电位器 R P1是调零作用, R P2 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 。 2 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 )。 5 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。 采样电路及校准电路 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