温度的测量与控制总结报告

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1、温度的测量与控制总结报告作者：张永福、吴炜、李季红指导老师：周维龙、密茜一、设计要求：没计并制作一奩能在30°C到8O'C范围内实现温度测景与控制的电路系统。系统中采用20Q/30W的空心瓷管电肌（或水泥电肌）做为电热元件，用且流稳压电源（30V/2A）做为供电电源，用PT100做为温度传感器。二、设计任务：基木要求：（1）设计一个温度测景电路，其输出电压能随电热元件温度的变化而变化；记录温度在30°C〜60°C范围内每变化5°C对应的模拟电压值（填写表1）;（2）以数字方式显示温度值；（3）先将电热元件温度稳定地控制在40'C（保持至少一分钟）；然后快速升温到60°C）［■将温度稳定地控

2、制在60°C（保持至少两分钟）；并分别用LED指示灯指示升温中、温度达到40°C和温度达到60°C。提高要求：（1）可以将电热元件温度稳定地控制在30°C〜80°C之间的任一指定温度値，温度值可以设定；尽撒减短升温时闽，减小温度起伏；（2）从4CTC升温到60°C的时间可以设置；并尽S保持匀速升温；（3）tl由发挥。说明：（1）以具有测溫功能的万用表做为标准溫度计。（2）竞赛和测试都使用学生配给的一套设备。（3）兗赛系统和万用表的测温传感器可以贴近粘贴在电热元件上。（4）为缩短测试周期，：d•:式测试前可风扇等强制降温方法，将屯热元件的温度保持在较低温度的状态；尽量在两个升温过程中完成所有

3、参数的测试，可以两组交替测试。二、总体思路：温度的测量和控制主耍分为四个步骤进行：1.温度的采集：利川PT100对温度进行采集，通过采集电路，输出一个电压信兮即温度采集信号。2.数裾的处理：对采集到的电压信号，输入到G2553系统，通过AD转换及•-•定的换算公式，输出一个PWM控制信号。3.加热的控制：以达林顿管做幵关管，采用PWMA式调节功率。把采集的数据经PID算法处理得到调整的PWM信号，通过光耦将控制电路与加热电路隔离，控制开关管导通占空比來控制加热功率。1.数据的显示：把处理的数据，通过1602显示ill来。为方便对PID算法分析，采用串口线定时将采集的数据与调整的PWM传送到

4、PC机，再川Excel生成图表直观分析。主要模块的设计思想:1.温度的采集：溫度采集有很多种选择的方案，由于元器件原因，我们选的是利用钔热电阻9(PT100)来进行温度的采集。PT100两端因材料不同，在相同温度下，电阻位不同产生电势差，电势差通过放人器，就可以得到一个电压信号，这个电压信号即是温度的信号。把硬件电路焊好之后，打一瓶热水，利用两个万用表，一个测电压值，另一个和PT100放一起测温度，每隔一摄氏度就记录一次电压值。这样就完成了温度电压对照表，找出它们的对应关系。2.数据的处理：当被测物理量与传感器或仪表的输出之间呈线性关系时，采用线性变换。变换公式为y二y+U)(X-7V0)

5、式中：YO—被测鲎量程的下限；Ym—被测fig程的上限；Y一标度变换后的数值；NO—Y0对应的A/D转换后的数字量；Nm—Ym对成的A/D转换后的数字暈；X—Y所对应的A/D转换V5的数字量；对采集到的温度和电压数据，进行一定的计算，找出电灰温度的对应关系，通过AD转换，把采集电路的输出电压，转换成温度，然后为温度的控制及显示做好数据准备。并作出温度电压的对照表。1.温度的控制：对于温度控制的电路，我们采用的是三极管驱动模式。设计思路:1）根裾负载特性来选择驱动管根裾设计要求，加热电源为30V/2A，则發大加热功率为60W，蛣大电流为2A，负载要求彡15Q/60W。则驱动管的UCEO>45

6、V,ICM彡3A,可选TIP41（参数）（100V6A65W）。2）根据驱动管來设计前级放大电路。驱动管在深度饱和状态时，其电流放大倍数-•般在10--20,这就要求前级的驱动电流彡200mA,对三极管的要求UCEO彡45V,ICM彡400mA,可选2SC1008（参数）。3）光耦的选型与设计选择光耦吋主要考虑：开关速度（高速光耦或低速光耦），线性光耦与非线性光耦。常用的光耦型号如下：线性光耦（4脚）:PC817A/B/C、PC111、TLP521等；非线性光耦：4N25、4N26、4N35、4N36等;高速光耦：6N135、6N136、6N137等。除此外，还应考虑光耦的以下参数：发

7、光二极管电流IF、光也三极管电流1C、三极管耐压UCEO、电流传输比1C/1F、隔离也压等。选择TLP521-1时（参数），对开关脉冲的要求：开关频率IKHz吋，占空比10%-100%；开关频率100Hz时,占空比1%-I00%o4）根裾光耦的参数设计前级驱动电路三极管选S9013（参数），驱动电流约8mA。5）三极管的选型选择三极管时，主耍考虑以下参数：集电极最大电流ICM、集电极最大耗散功率PCM、CEfuj击穿电压