热电偶温度计的课程设计剖析.doc

热电偶温度计的毕业设计 题 目： 热电偶温度计的设计与制作 系 别： 机电工程系 专 业： 检测技术及应用 班 级： 计量 学生姓名： 刘一 指导老师： 陆晓强 完成日期： 2013年 3月15日 河南质量工程职业学院 河南质量工程职业学院 毕业设计 班级 计量 学生姓名 刘一 指导教师 陆晓强 课程设计题目 热电偶测温计的设计与制作 主要 设计 内容 主要 技术指标 和设 计要 求 1．设计指标 实现智能数字显示仪表。要求8位数码管显示，4位显示测量值，4位显示设定值； 4输入按钮：功能选择、数码管选择、数字增加、数字减少； 可设定上下限报警蜂鸣器报警； 2．设计要求 画出电路原理图（或仿真电路图）； 元器件及参数选择； 电路仿真与调试； PCB文件生成与打印输出。 3．制作要求 自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。 4．编写设计报告 写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 热电偶测温计的设计与制作 设计任务和要求 1．设计指标 实现智能数字显示仪表。要求8位数码管显示，4位显示测量值，4位显示设定值； 4输入按钮：功能选择、数码管选择、数字增加、数字减少； 可设定上下限报警蜂鸣器报警； 2．设计要求 画出电路原理图（或仿真电路图）； 元器件及参数选择； 电路仿真与调试； PCB文件生成与打印输出。 3．制作要求 自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。 4．编写设计报告 写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 1.1选题的意义 热电偶具有构造简单、适用温度范围广、使用方便、承受热、机械冲击能力强以及响应速度快等特点，常用于高温区域、振动冲击大等恶劣环境以及适合于微小结构测温场合；但其信号输出灵敏度比较低，容易受到环境干扰信号和前置放大器温度漂移的影响，因此不适合测量微小的温度变化。 1.2 设计方案 通过B型（铂铑30）热电偶测量的答题思路为 1.3热电偶测温计的设计 1.3.1．智能仪表基本模块硬件电路 智能仪表基本模块由单片机、输入按钮、硬件显示和通信接口组成 (1)最小系统板电路 (2)电源电路 (3)按键电路 (4)扬声器电路 （5）数码管电路 (6)信号调理电路 (7)功率驱动电路 (8)LED电路 1.3.2 智能仪表基本模块的功能： （1）具有两排8个是数码管显示，分别显示测量值与设定值， 数码管由74HC595驱动，因此只需要3个单片机引脚，可以用SPI接口引脚：PB4、PB5（MOSI）和PB7（SCK），或是采用I/O引脚搭配时序的方法驱动。 （2）具有4个按钮：功能选择按钮数码管选择按钮、数字加按钮、数字减按钮。按钮直接连在单片机引脚，低电平有效。 （3）具有4个LED灯，用于，直接连到单片机引脚，低电平有效。 其中上排数码管显示测量值，下排数码管显示设定值，4个按钮用三个，右上侧有4个发光二极管。 B型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长，测温上限高等优点。适用于氧化性和惰性气氛中，也可短期用于真空中，但不适用于还原性气氛或含有金属或非金属蒸气气氛中。B型热电偶一个明显的优点是不需用补偿导线进行补偿，因为在0~50℃范围内热电势小于3μVB型热电偶不足之处是热电势，热电势率较小，灵敏度低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，因而一次性投资较大。 热电偶将热能转换为电能，用所产生的热电势测量温度，对于热电偶的热电势，应注意以下问题： 热电偶所产生的热电势大小，与热电偶的长度和直径无关，只与热电偶材料的成分和两端的温差有关 当热电偶的两个热电偶丝材料成分确定后，热电偶电势的大小，只与热电偶的温度差有关；若热电偶冷端的温度保持一定，则热电势仅是工作端温度的单值函数 本设计要求的B型（铂铑30）热电偶测温范围如下表 热电偶分类 热电偶电极材料 温度范围（?C） 热电动势（mV）/温度（?C） 正极 负极 B 铂铑30 铂铑6 0—1800 0/0 18.84/1800 1.4.2热电偶信号调理电路 采用LM35的---------------------------型热电偶冷端补偿电路 B型热电偶在0度时的热电势为0mV，在1600度时的热电势为18.84mV。若输出电压为0.2-3.3v。因此放大器输出电压方程为： 1）0.2=m*0+b 和 2）3.3=m