基于电桥和温度传感器的温度测量系统

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1、一、概述本测量系统通过电桥电路和温度传感器将温度转变为相应的电信号，并通过指针型仪器读出，简单，方便，直观，能保证一定的精度，使人们能够在日常生活屮知道自己所处环境的温度。在文章后面，又给出了该测量电路与A/D转换器、单片机以及数码管的结合实现，使该测量系统成为数字温度测量系统。二、电路图三、电路工作原理热敏电阻RT和Rl、R2、R3及RPI组成一个测温电桥。在温度为20°C时.选择R1和R9并调节RP、使电桥平衡。当温度升高时，热敏电阻的阻值变小，电桥处于不平衡状态.电桥输出的不平衡电压，由运算放人器放人，放大后的不平衡电压引起接在运算放大器反馈

2、电路中的微安表的相应偏转，从而显示相应温度。热敏电阻选用的阻值在500—50000范围之内。电路分析1、电桥的基本知识及上述电路电桥分析电桥的基木电路如图1所示R+匕2r3+r4(1)电桥输出电压:Uo~Uab~Uad-_^2^2=(—r,+r2r3+r,_RR3-R2R4以■(/?1+/?2)(/?3+/?4)w/(2)电桥的平衡条件尺1尺3=R2R4图2(3)电桥的灵敏度如电桥开始处于平衡状态，当各桥臂电阻发生微小变化时电桥失去平衡，其输出为：(代+Afi)(R3+A/?、)一(7?2+A7?2)(/?4+AR4)-般AR很小，即AR«R,

3、又电桥幵始时平衡，即R}R3=R2R4实际使用中，为了简化桥路设计，同时也为了得到电桥的最大灵敏度，往往取桥臂电阻相等，即=R2=R3=R4=R0右:=

4、a/?2

5、=

6、a/?3

7、=

8、a/?4

9、=

10、at?0

11、半桥单臂接法：Uo4/?0•••A7?o«7?0电桥电路的灵敏度为故图1所示电路的灵敏度为S=U0/4因此，适当增加图1所示电路的工作电压，可以提高电路的灵敏度。五、1所示电路转变成数字温度测量电路1、电路结构图只要将图1所示电路运算放大器的输出端6的输出电压通过采集电路连接到A/D0804的电压输入端，再将A/D转换器的输出端连接到单片机AT8

12、9C51的P,端U,而数码管接在单片机的Po端U,接受单片机输出的温度数字信号，即可实现数字温度测量系统。电路结构图如下图所示图32、硬件实现(1)A/D转换电路P0P24P235DD0VI*DB1DB2DB3VI-DB4DB5CLKRDB6DB?CLKaRD诞VRZFIMTRAGMD181716141323ADO80A£20199♦5VOR3C310K150p♦5V0E4470图4A/D转换电路因为A/D转换器的采集转换速度远大于实际温度的变化速度，因此在这里省去丫采集电路。(1)A/D转换器与AT89C51的连接CI>5]I图5A/D转换器与A

13、T89C51的连接(1)显不屯路图6显示电路六、心得体会通过课程的学习和本次测量系统的设计，使我了解到了传感器的原理和应用，让我对传感器有丫更深刻的认识。传感器是现代测量技术屮所不可缺少的，是实现各种自动控制所不可或缺的桥梁。传感器技术是每个本科生所必须了解并掌握的技术。在木次测量系统的的设计中，我查阅了很多传感器和精密测量系统的书籍，让我学到了很多知识，也熟悉了一些电路仿真软件的应用，对以后的学习和工作大有裨益。