pt100测温器课程设计方案

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1、组员：于万里张亚光王建鹏常林电子线路课程设计—利用Pt100等构成高精度温度变送器一、问题的提出：电子化生活已经成为了一种趋势,更多的工具迈向电子化,而生活中最常用的水银温度计已不能满足现代化工业生产。所以,我们提出了这样一个设想:能不能制作出一种简单实用的电子控制的温度计实现在工业、农业、生活等各个领域的应用。本报告将结合实验研究与实际应用于一身，自制一套价格低廉、精度高、原理简单、操作方便的可读值温度传感器二、设计名称：利用Pt100等构成高精度温度变送器三、设计要求：1、温度范围0——1002、显示电压范围0—5V3

2、、设计精度达到0.02v四、设计原理：组员：于万里张亚光王建鹏常林本设计根据课程要求，使用铂热电阻PT100做温度传感器，自行设计可变电压源、精密恒流源电路、放大器、AD转换以及温度数码显示。设计报告中，所有电路图都是经过仿真软件（Proteus、Multisim等）仿真成功后生成，在施行焊接之前运用电脑进行仿真操作，既易于发现设计错误又方便对电路设计进行修改。设计电路所用铂热电阻为工业用铂热电阻，经多处资料证实，铂热电阻的阻值与温度对应关系为如下表格：可得图表如下：组员：于万里张亚光王建鹏常林Pt100温度-阻值对应图（

3、产品说明提供）在贯穿设计过程中一个最重要的换算公式如下：假设恒流源电流为a，放大器的放大倍数为x，当温度在0-100摄氏度变化时，pt100阻值为100-140欧姆，最后一部分的放大倍数为M。则：Pt100在0温度特性为：即温度与电压关系：五、设计步骤：组员：于万里张亚光王建鹏常林本着安全设计的目的，我们多数电路都是采用先设计后仿真，在仿真成功后再焊接实物器件，仿真软件为Multisim。（1）恒流电流源的设计：利用集成芯片LM358，实现恒流源的设计：根据运算放大器的虚短和虚断，LM358的2脚和3脚等电平为4.000V

4、，根据虚断，,则在Pt100上的压降，即可得恒流源。参数规格：；电脑仿真情况如下图所示：电脑仿真成功！！！设计过程：恒流电流源电路，起初正5V直流电源的负极未接地线，电路不能正常工作，输出电流混乱。（2）稳恒电压源的设计：组员：于万里张亚光王建鹏常林输入电压为交流电压220V，经15伏交流变压器变压后，电流通过整流电路，有四只二极管构成桥形电路。原理分析：正半周时，其导通途径为：其反向截止。忽略管压降则输出电压为。负半周时，其导通途径为，其截止。输出电压。再追加滤波电路，所谓滤波，就是将整流后脉动直流电的交流成份除去，使之

5、变为平滑直流电的过程。由一只较大容量的电容器和负载电阻构成。设电容初始电压为零，并在t=0时接通电源。在上升的过程中对电容进行充电，其充电电压为（电压波形的o、a段）。当u2达到最大时亦最大，即在电压波形的点处，充电结束。此后因,则整流输出结束，电容器经负载电阻RL放电，即此时的负载电流由电容器放电获得。放电的快慢由时间常数决定；放电的过程按指数规律下降（电压波形的a、b段）。 由于电容两端电压的变化速度较电源电压变化的速度慢。因此，在u2的负半周，当满足时，二极管V2、V4导通，电容器C将再次被充电，直至u2的峰值，充电

6、结束。 如此往复，在负载端就得到一纹波系数较小的锯齿波，其输出电压的平均值也增大了。之后添加稳压电路，改变R2与R1比值的大小，就可改变输出电压的大小。其缺点是：若输入电压发生变化，IQ也要变化，将影响稳压器的精度。组员：于万里张亚光王建鹏常林7815与7915同时工作，其前后加上两对电容，在完成电路后，产生正负15伏直流稳恒电压。规格参数如图所示：电路制作过程中最重要的步骤不是电路的设计，而是对各个元器件的了解及应用，最初我们组没有在意电容的正负极情况对电路的影响，差点发生危险，使电容击穿。再者需要提到的就是对变压器的要

7、求，变压器必须是三端输出（中间端口接地不可缺少）如下图所示：电脑仿真成功！！！设计过程：第一个选用的交流变压器是输出为27V的变压器，但由于与电容的耐压值不匹配，致使在通电检测时其中一个电容由于击穿而爆炸。（3）放大器的设计：设计要求中的温度为,而Pt100对应的阻值为组员：于万里张亚光王建鹏常林，我们选定恒流源的电流为1mA，即Pt100两端的电压为，最终要得到的电压应为，放大倍数应为。我们对于放大器的设计有两种方案，从电路设计到电脑仿真我们都做了详细的比较。方案一：我们去不采用LM358AH作为我们的放大器，利用两级放

8、大的原理，对输入电压进行放大。设计图如下所示：电脑仿真成功！！！由于它放大倍数难以调节控制的原因，最终我们放弃了这个方案。方案二：放大器的设计为OP07DP与CA3140的组合运用，两级放大，设计方案如下图所示，图中添加加法器，即所示的的直流电压源，如此一来，使得当铂热电阻在0摄氏度时（其阻值为），从放