单片机在热电偶温差电动势检测系统中的应用

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1、天津大学学报第)6卷第6期&**$年5月V>WXY.1>Z3[.YV[YWY[=2X[3]=^_F)6Y^F6V‘_F&**$"!!!!!!"!"研!究!报!告!"!单片机在热电偶温差电动势检测系统中的应用#陈烨$%龚卫法&’$(杭州应用工程技术学院基础部%杭州)$**$&+&(杭州仪表元件厂%杭州)$**$&,摘要-通过采用./0转换器对热电偶温差电动势进行采样%经单片机数据处理后由120显示的方法%将单片机应用于热电偶温差电动势的数据检测系统中%对电位差计测温差电动势实验进行补充与完善%实现了实验数据的自动检测%并减小了测量

2、误差(关键词-单片机+热电偶+温差电动势+电位差计中图分类号-34&56文献标识码-.文章编号-*67)8&$)5’&**$,*68*9968*6学生在用箱式电位差计测热电偶温差电动势的电动势信号值较小%约为*;9(**<=%因此%在单片实验中%经常会遇到沸水倒入烧杯后%水温下降迅速%机检测电路工作前%必需先对温差电动势信号进行放同时%初次接触电位差计%调节电平衡能力较差(因大%再送至模/数转换器中进行转换(由于电动势是此%电动势随温差变化的前段时间测量数据%因热水水随温差变化而变化的信号%因此%选择了高精度低漂移温迅速下降而经常

3、漏记%影响了实验测量数据的完整的运算放大器>4*5和斩波稳零放大器?.)$6*对其性%不利于学生了解该物理现象的原理与规律(通过进行二级放大%倍率为6**@(两放大器的零点均经过不断研究与改进%作者采用单片机自动检测热电偶温精密电位器调零%以确保信号放大不发生失真现象(差电动势%对该实验进行补充与完善%取得较为明显的该电压信号放大电路如图$所示(效果(A单片机检测部分硬件电路:电压信号放大电路在电位差计测热电偶温差电动势的实验中%所测单片机检测与模/数转换部分原理如图&所示-图B电压信号放大电路CDEFBGDHIJDKLMKNOO

4、PQRHEOSTLQKREOUDEPRQ#收稿日期-&***8*a8*&+修回日期-&***8$&8$&F作者简介-陈烨’$7b9c,%男%工程师F天津大学学报@HH>年第FI卷第I期c‘‘Tc录:至C@A结束;J实验数据对比与误差分析静态过程测试的数据相对准确K稳定:因此:以此为例对温差在I@A?CHA之间的热电偶电动势部分实验数据进行对比研究与误差分析:见表>;实验所使用的是康铜与铜组成的热电偶:据文献L>M所述:在常温下热电偶温差电动势可采用一级近似公式为NOPBQRQHD式中SP为温差系数B热电偶常数D:此实验中P的理论值

5、H;HIFTUV"A&表>中温差电动势理论值为文献L>M附录CS铜W康铜热电偶分度表BH?>HHAD上所示数据;表X单片机与电位差计测试热电偶温差电动势数据和误差比较Y+Z&X0(-[+,$4(5(.*+2++5*3,,(,(.283(’2+%3(.283,-(](^[’3[,(*^]3*+2*$..3,35223-[3,+2^,34)$28/01+5*[(2352$(-323,图!单片机检测与模"数转换工作流程图温差值理论值电位差计单片机误差"_误差"_#$%&!#’()*$+%,+-(./012342$5%+5*6"74)$

6、28"A"UV"UV"UVI@>&TC‘>>TI&@>&G‘F&F9实验操作过程I‘>&a@@>&aC>F&a>&aaF&@‘H@&HF‘@&>HTF&‘@&HC@&G在同一实验装置中放入两对完全相同的热电偶:‘‘@&@‘@@&FF>F&‘@&F>@&T一对接在电位差计上:一对接在单片机检测电路上;TH@&ITG@&‘‘>F&I@&‘F@&T在实验开始前:必须对每对热电偶在同温下电动势值T‘@&TaG@&GGTF&F@>@&G不为零的情况进行修正:并记录初值<同时:采用保温GH@&CHaF&HHIF&F@&Ca@&‘瓶与恒

7、温水浴锅等器件进行加热与保温控制:并采用G‘F&>F>F&@FIF&FF&@>@&I温度显示器进行同步显示;实验分两种方式进行:如aHF&F‘GF&ITIF&@F&II@&I下所述;a‘F&‘aIF&TCCF&@F&TG@&I9;=动态过程测试CHF&a>FF&FC>F&>F&CH@&F冰水装置为一个密封的保温瓶:内装冰块与冷水:大致稳定在>?@A间;热水装置为一个电热杯:通过最小二乘法直线拟合:电位差计测试的温差外敷一层保温材料:使其温度下降减缓;冰水与热水系数POH&HI‘@UV"A:误差为F;G_均由温度显示器显示;当电热杯

8、水即将沸腾时B约C@单片机检测的温差系数POH&HIIaUV"A:误AD:断开电源:开始测试;此方式需两人互相配合:一差为@;a_;很显然:单片机自动检测的精度高于电位人调节电位差计并报读数:另一人记录模"数转换显差计:测量误差较小;示器与电位差计