温度测量仪说明书详解.docx

温度测量仪说明书详解.docx

《温度测量仪说明书详解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《温度测量仪说明书详解.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

温度测量仪说明书详解

湖南工学院

课程设计说明书

课题：

温度测量仪

专业名称：

电气工程及其自动化

学生班级：

电气本1101班

学生姓名：

吕璇

学生学号：

11401240102

小组成员：

徐露、蒋丹、吕璇

指导教师：

龙卓珉

课程设计任务书

一、课程设计的任务和目的

学生通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《模拟电子技术》中所学的理论知识和实验技能，掌握常用模拟电路的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。

二、课程设计的基本要求

1、掌握电子电路分析和设计的基本方法。

包括：

根据设计任务和指标初选电路；调查研究和设计计算确定电路方案；选择元件、安装电路、调试改进；分析实验结果、写出设计总结报告。

2、培养一定的自学能力、独立分析问题的能力和解决问题的能力。

包括：

学会自己分析解决问题的方；对设计中遇到的问题，能通过独立思考、查询工具书和参考文献来寻找解决方案，掌握电路测试的一般规律；能通过观察、判断、实验、再判断的基本方法解决实验中出现的一般故障；能对实验结果独立地进行分析，进而做出恰当的评价。

3、掌握普通电子电路的生产流程及安装、布线、焊接等基本技能。

4、巩固常用电子仪器的正确使用方法，掌握常用电子器件的测试技能。

5、通过严格的科学训练和设计实践，逐步树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风，并逐步建立正确的生产观、经济观和全局观。

目录

第一章绪论..........................................5

1.1课题研究背景和意义...............................5

1.2本人主要工作.....................................5

第二章方案设计..........................................7

2.1基本原理..........................................7

2.2温度传感器的选择..................................7

2.3AD590温度传感器的简介............................7

第三章电路设计.........................................9

3.1单元电路设计......................................9

3.1.1温度—电压变换电路...........................9

3.1.2K—℃变换器.................................9

3.1.32.732V电压产生电路..........................9

3.1.4放大器.......................................10

3.1.5比较器......................................11

3.1.6驱动电路......................................11

3.2整体电路图设计....................................13

第四章仿真与制作.........................................14

4.1电路仿真.........................................14

4.2PCB电路板制作.....................................17

4.2.1protell使用简要说明..........................17

4.2.2绘制SCH原理图................................17

4.2.3做SCH零件库元件.............................20

4.2.4做PCB零件封装..................................20

4.3温度测量仪的调试..................................22

4.3.1调试要点和注意事项..................................22

4.3.2实物的调试..................................22

第五章结束语............................................23

第六章参考文献........................................24

附录A元件清单.........................................25

附录B实物图..................................................26

第一章绪论

1.1　课题研究背景和意义

温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。

在整个宇宙当中，温度无处不存在。

无论在地球上还是在月球上，也无论是在炽热的太阳上还是在阴冷的冥王星上，这一切无不由于空间位置的不同而存在着温度的差别。

温度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时也是工业生产中最常见最基本的工艺参数，例如机械、电子、石油、化工等各类工业中广泛需要对温度的检测与控制。

并且随着人们生活水平的提高，人们对自己的生存环境越来越关注，而空气中温湿度的变化与人体的舒适度和情绪都有直接的影响，所以对温度的检测及控制就非常有必要了。

温度是工业农业生产不可缺少的因素，但传统的方法是用温度表、双金属式测量计等测试器材，通过人工进行检测，对不符合温度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作。

这种人工测试方法费时费力、效率低，且测试的温度误差大，随机性大。

含有微型计算机或微处理器的测量仪器，由于它拥有对数据存储，运算逻辑判断及自动化的功能，有着智能作用。

随着生产的发展，一个低成本和具有较高精度的温度测量仪在许多领域会代替人工操作，自动控制各种仪器调整环境温度。

目前市场上普遍存在的温湿度检测仪器大都是单点测量，而且温度信息传递不及时，精度达不到要求，不利于控制者根据温度变化及时做出决定，为此，本设计开发了一种能够同时测量多点，并实时性高、精度高，能够综合处理多点温湿度信息，并能进行温湿度控制的测控产品。

总之，环境温度的检测与调节仪器的设计和开发具有非常大的市场前景和实用价值。

本文设计了一个基于集成温度传感器AD590的温度测量仪设计，它的主要功能是利用集成温度传感器AD590，集成运放UA741,设计了一个能够根据设定温度报警的电路。

其中AD590测量热力学温度、摄氏温度、两点温度差、多点最低温度、多点平均温度的具体电路，广泛应用于不同的温度控制场合。

1.2本人主要工作

1、设计原理电路图,

2、根据所设计的电路图利用protel画出原理图，

3、在原理图的基础上利用protel作出pcb板电路封装图。

第二章方案设计

2.1基本原理

图2.1温度测量仪原理框图

2.2　温度传感器的选择

方案一：

采用热电阻温度传感器。

热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。

现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。

其主要的特点为精度高、测量范围大、便于远距离测量。

铂的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，复制性好，工业性好，电阻率较高，因此，铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。

缺点是价格贵，温度系数小，受到磁场影响大，在还原介质中易被玷污变脆。

按IEC标准测温范围-200~650℃，XX电阻比W（100）=1.3850时，R0为100Ω和10Ω，其允许的测量误差A级为±（0.15℃+0.002|t|），B级为±（0.3℃+0.005|t|）。

铜电阻的温度系数比铂电阻大，价格低，也易于提纯和加工；但其电阻率小，在腐蚀性介质中使用稳定性差。

在工业中用于-50~180℃测温。

方案二：

采用AD590温度传感器。

它是一种已经IC化的温度感测器，它会将温度转换为电流。

它的测温范围为-55℃～+150℃，而且精度高。

其中M档精度最高，在-55℃～+150℃范围内，非线性误差为±0.3℃。

AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。

AD590最重要的特性是：

度每增加1℃，它会增加1μA输出电流。

AD590的接口电路十分简单，不需要外围温度补偿和线性处理电路，便安装调试。

比较方案一和二，方案二更适合本设计的温度测量仪。

2.3AD590温度传感器的简介

AD590温度传感器是一种已经IC化的温度感测器，它会将温度转换为电流。

AD590的主要特性如下：

·流过器件的电流等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数。

·AD590的测温范围为-55℃～+150℃。

·AD590的电源电压范围为4V～30V。

电源电压可在4V~6V范围变化，电流变化1mA，相当于温度变化1K。

AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。

·精度高。

AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55℃～+150℃范围内，非线性误差为±0.3℃。

AD590最重要的特性是：

度每增加1℃，它会增加1μA输出电流。

AD590的接口电路十分简单，不需要外围温度补偿和线性处理电路，便安装调试。

AD590的管脚图及元件符号如下图2.2和图2.3所示。

图2.2AD590管脚（第三个脚可以不用,是接外壳做屏蔽用的）

图2.3AD590元件符号（1管脚接电源；2管脚输出电流）

AD590基本应用电路如下图所示。

图2.4AD590基本应用电路

在图2.4中，经过实验测得AD590输出电流I与摄氏温度T与输出电压U及开尔文温度K的关系如下：

在T℃时，其输出电流Io=（273.2+T）μA

（2.2.1）

第三章电路设计

3.1单元电路设计

3.1.1温度—电压变换电路

如图3-1所示

图3-1温度—电压变换电路图3-2K—℃变换电路

如图3-1所示。

由图可得：

可取R=10KΩ则。

3.1.2K—℃变换器

如图3-2所示，因为AD590的温控电流值是对应绝对温度K，而在设计中需要采用℃，由运放组成的加法器可以实现这一转换，参考电路如图3-2所示。

可得

（3.1.1）

实际应用中可取

计算得R’=3.3k

则式（3.1.1）可变为

（3.1.2）

元件参数的确定和－UR选取的指导思想是：

0℃（即273K）时，

综合式（2.2.1），可得

。

（3.1.3）

3.1.32.732V电压产生电路

图3-32.732V电压产生电路

由于开尔文温度和摄氏温度有一个273.2的差值，所以利用加法器来消除2.732V的电压，也就完成了K-℃转换。

3.1.4放大器

如图3-4所示输出u03满足100mV/℃。

设流经R4，R6的电流分别为，。

由虚断的概念可知，，

所以得出:

（3.1.4）

为了提供一个合适的静态偏置，以及减小输入级偏置电流引起的运算误差，故在其同向端接入一个平衡电阻

（3.1.5）

要使满足100mV/℃，又因为，