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课程设计任务书
南昌工程学院
课程设计（论文）任务书
I、课程设计（论文）题目：
电子温度计
II、课程设计（论文）使用的原始资料（数据）及设计技术要求：
1、测量范围：
0-100℃；
2、测量精度0.5℃；
3、实时温度数码显示；
4、调零调满功能；
III、课程设计（论文）工作内容及完成时间：
6月9日至6月11日：
查找资料，方案论证；
4月16日至5月30日：
软件设计总体规划、设计与调试；
6月1日至6月10日：
软、硬件联合调试与实验；
6月11日至6月14日：
撰写论文，答辩；
6月12日至6月14日：
总体规划、传感器选择；
6月15日至6月16日：
信号调理电路设计；
6月17日至6月18日：
软件程序设计；
6月19日至6月20日：
软硬件联合调试；
6月20日：
整理数据，撰写报告。
Ⅳ主要参考资料：
1．齐婉玉.《用DS18B20进行温度检测的方法与技巧》.仪器仪表学报.2003年z2期
2．张瑜《.基于铂电阻传感器的高精度温度检测系统设计》.传感技术学报.2010年3期
3．朱奕丹.《基于单片机控制的高精度多点温度检测显示系统》.自动化仪表.2008年8期
4．王艳.《1-wire总线多点温度检测显示系统在Proteus中的仿真实现》.制造业自动化.2013年13期
》中国电力出版社2006
机械与电气工程学院专业班
学生：
日期：
自2014年6月9日至2014年6月20日
指导教师：
于祯
助理指导教师（并指出所负责的部分）：
教研室：
自动化教研室主任：
一、目的：
了解Pt100热电阻—电压转换方法及Pt100热电阻测温特性与应用。
二、基本原理：
图14—1是铂热电阻的结构。
在0～500℃以内，它的电阻Rt与温度t的关系为：
Rt=Ro（1+At+Bt2），式中：
Ro系温度为0℃时的电阻值（本实验的铂电阻Ro＝100Ω）。
A＝3.9684×10－3／℃，B＝－5.847×10－7／℃2。
铂电阻一般是三线制，其中一端接一根引线另一端接二根引线，主要为远距离测量消除引线电阻对桥臂的影响（近距离可用二线制，导线电阻忽略不计）。
实际测量时将铂电阻随温度变化的阻值通过电桥转换成电压的变化量输出，再经放大器放大后直接用电压表显示，如图14—2所示。
图14—1铂热电阻的结构图14—2热电阻信号转换原理图
图中△V=V1-V2；V1=［R3/（R3+Rt）］Vc；V2=［R4/（R4+R1+RW1）］Vc；
△V=V1-V2=｛［R3/（R3+Rt）］－［R4/（R4+R1+RW1）］｝Vc；
所以Vo=K△V=K｛［R3/（R3+Rt）］－［R4/（R4+R1+RW1）］｝Vc。
式中Rt随温度的变化而变化，其它参数都是常量，所以放大器的输出Vo与温度（Rt）有一一对应关系，通过测量Vo可计算出Rt：
Rt=R3［K（R1+RW1）Vc-（R4+R1+RW1）Vo］／［KVcR4+（R4+R1+RW1）Vo］。
Pt100热电阻适用于测量、控制＜600℃的温度。
本实验由于受到温度源及安全上的限制，所做的实验温度值＜160℃。
三、需用器件与单元：
主机箱中的智能调节器单元、电压表、转速调节0～24V电源、
±15V直流稳压电源、±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源；温度源、Pt100热电阻二支（一支温度源控制用、另外一支温度特性实验）、温度传感器实验模板；压力传感器实验模板（作为直流mV信号发生器）、4
位数显万用表（自备）。
温度传感器实验模板简介：
图14—3中的温度传感器实验模板是由三运放组成的测量放大电路、ａｂ传感器符号、传感器信号转换电路（电桥）及放大器工作电源引入插孔构成；其中RW1实验模板内部已调试好（RW1+R1=100Ω），面板上的RW1已无效不起作用；RW2为放大器的增益电位器；RW3为放大器电平移动（调零）电位器；ａｂ传感器符号：
<接热电偶（Ｋ热电偶或Ｅ热电偶）；双圈符号接AD590集成温度传感器；Rt接热电阻（Pt100铂电阻或Cu50铜电阻）。
具体接线参照具体实验。
四、实验步骤
1、温度传感器实验模板放大器调零：
按图14—3示意接线。
将主机箱上的电压表量程切换开关打到2V档，检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节温度传感器实验模板中的RW2（增益电位器）顺时针转到底，再调节RW3（调零电位器）使主机箱的电压表显示为0（零位调好后RW3电位器旋钮位置不要改动）。
关闭主机箱电源。
图14—3温度传感器实验模板放大器调零接线示意图
2、调节温度传感器实验模板放大器的增益K为10倍：
利用压力传感器实验模板的零位偏移电压作为温度实验模板放大器的输入信号来确定温度实验模板放大器的增益K。
按图14—4示意接线，检查接线无误后（尤其要注意实验模板的工作电源±15V），合上主机箱电源开关，调节压力传感器实验模板上的RW2（调零电位器），使压力传感器实验模板中的放大器输出电压为0.020V（用主机箱电压表测量）；再将0.020V电压输入到温度传感器实验模板的放大器中，再调节温度传感器实验模板中的增益电位器RW2（小心：
不要误碰调零电位器RW3），使温度传感器实验模板放大器的输出电压为0.200V（增益调好后RW2电位器旋钮位置不要改动）。
关闭电源。
图14—4调节温度实验模板放大器增益K接线示意图
3、用万用表200欧姆档测量并记录Pt100热电阻在室温时的电阻值（不要用手抓捏传感器测温端，放在桌面上），三根引线中同色线为热电阻的一端，异色线为热电阻的另一端（用万用表油量估计误差较大，按理应该用惠斯顿电桥测量，实验是为了理解掌握原理，误差稍大点无所谓，不影响实验）。
4、Pt100热电阻测量室温时的输出：
撤去压力传感器实验模板。
将主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源调节到±2V档；电压表量程切换开关打到2V档。
再按图14—5示意接线，检查接线无误后合上主机箱电源开关,待电压表显示不再上升处于稳定值时记录室温时温度传感器实验模板放大器的输出电压Vo（电压表显示值）。
关闭电源。
图14—5Pt100热电阻测量室温时接线示意图
5、保留图14—5的接线同时将实验传感器Pt100铂热电阻插入温度源中，温度源的温度控制接线按图14—6示意接线。
将主机箱上的转速调节旋钮（0～24V）顺时针转到底（24V），将调节器控制对象开关拨到Rt.Vi位置。
检查接线无误后合上主机箱电源，再合上调节器电源开关和温度源电源开关，将温度源调节控制在40℃（调节器参数的设置及使用和温度源的使用实验方法参阅实验三十六），待电压表显示上升到平衡点时记录数据。
6、温度源的温度在40℃的基础上，可按Δt=10℃（温度源在40℃～160℃范围内）增加温度设定温度源温度值，待温度源温度动态平衡时读取主机箱电压表的显示值并填入表14。
图14—6Pt100铂电阻测温特性实验接线示意图
表14Pt100热电阻测温实验数据
t（℃）
室温
40
45
……
160
Vo（V）
……
Rt（Ω）
……
7、表14中的Rt数据值根据Vo、Vc值计算：
Rt=R3［K（R1+RW1）Vc-（R4+R1+RW1）Vo］／［KVcR4+（R4+R1+RW1）Vo］。
式中：
Ｋ=10；R3=5000Ω；R4=5000Ω；R1+RW1=100Ω；Vc=4V；Vo为测量值。
将计算值填入表14中，画出t（℃）—Rt（Ω）实验曲线并计算其非线性误差。
8、再根据以下附表1的Pt100热电阻与温度ｔ的对应表（Pt100—ｔ国际标准分度值表）对照实验结果。
最后将调节器实验温度设置到40℃，待温度源回到40℃左右后实验结束。
关闭所有电源。
五、思考题：
实验误差有哪些因素造成？
请验证一下：
Rt计算公式中的R3、R4、R1+RW1（它们的阻值在不接线的情况下用4
位数显万用表测量）、Vc用实际测量值代入计算是否会减小误差？
附表1：
Pt100铂电阻分度表（t—Rt对应值）
分度号：
Pt100Ro=100Ωα=0.003910
温度（℃）
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
电阻值（Ω）
0
100.00
100.40
100.79
101.19
101.59
101.98
102.38
102.78
103.17
103.57
10
103.96
104.36
104.75
105.15
105.54
105.94
106.33
106.73
107.12
107.52
20
107.91
108.31
108.70
109.10
109.49
109.88
110.28
110.67
111.07
111.46
30
111.85
112.25
112.64
113.03
113.43
113.82
114.21
114.60
115.00
115.39
40
115.78
116.17
116.57
116.96
117.35
117.74
118.13
118.52
118.91
119.31
50
119.70
120.09
120.48
120.87
121.26
121.65
122.04
122.43
122.82
123.21
60
123.60
123.99
124.38
124.77
125.16
125.55
125.94
126.33
126.72
127.10
70
127.49
127.88
128.27
128.66
129.05
129.44
129.82
130.21
130.60
130.99
80
131.37
131.76
132.15
132.54
132.92
133.31
133.70
134.08
134.47
134.86
90
135.24
135.63
136.02
136.40
136.79
137.17
137.56
137.94
138.33
138.72
100
139.10
139.49
139.87
140.26
140.64
141.02
141.41
141.79
142.18
142.66
110
142.95
143.33
143.71
144.10
144.48
144.86
145.25
145.63
146.10
146.40
120
146.78
147.16
147.55
147.93
148.31
148.69
149.07
149.46
149.84
150.22
130
150.60
150.98
151.37
151.75
152.13
152.51
152.89
153.27
153.65
154.03
140
154.41
154.79
155.17
155.55
155.93
156.31
156.69
157.07
157.45
157.83
150
158.21
158.59
158.97
159.35
159.73
160.11
160.49
160.86
161.24
161.62
160
162.00
162.38
162.76
163.13
163.51
163.89
南昌工程学院
课程设计（论文）任务书
I、课程设计（论文）题目：
简易电子称
II、课程设计（论文）使用的原始资料（数据）及设计技术要求：
1、测量范围：
0—200g；
2、测量精度1g；
3、实时数码显示；
4、调零、调满功能；
III、课程设计（论文）工作内容及完成时间：
6月9日至6月11日：
查找资料，方案论证；
4月16日至5月30日：
软件设计总体规划、设计与调试；
6月1日至6月10日：
软、硬件联合调试与实验；
6月11日至6月14日：
撰写论文，答辩；
6月12日至6月14日：
总体规划、传感器选择；
6月15日至6月16日：
信号调理电路设计；
6月17日至6月18日：
软件程序设计；
6月19日至6月20日：
软硬件联合调试；
6月20日：
整理数据，撰写报告。
Ⅳ主要参考资料：
1．童家务《电子称重系统受压力影响的解决方法探讨》2010年12期
2．李秉荣《自动称重系统的设计与实现》电子器件,2010,（02）.
3．张宁《称重模块在称重系统中的应用》石油化工自动化2003,（06）
4．陈梓城《实用电子电路设计与调试》中国电力出版社2006
5．曹薇《单片机原理及应用》中国实力水电出版社2004.8
机械与电气工程学院专业班
学生：
日期：
自2014年6月9日至2014年6月20日
指导教师：
于祯
教研室：
自动化教研室主任：
一、目的：
了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。
二、基本原理：
电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。
一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。
此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。
箔式应变片单臂电桥实验原理图
图1—1应变片单臂电桥性能实验原理图
图中R5、R6、R7为350Ω固定电阻，R1为应变片；RW1和R8组成电桥调平衡网络，E为供桥电源±4V。
桥路输出电压Uo≈（1／4）（△R4／R4）E＝（1／4）（△R／R）E＝（1／4）KεE。
差动放大器输出为Vo。
三、需用器件与单元：
主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码；4
位数显万用表（自备）。
四、步骤：
应变传感器实验模板说明：
应变传感器实验模板由应变式双孔悬臂梁载荷传感器（称重传感器）、加热器+5V电源输入口、多芯插头、应变片测量电路、差动放大器组成。
实验模板中的R1（传感器的左下）、R2（传感器的右下）、R3（传感器的右上）、R4（传感器的左上）为称重传感器上的应变片输出口；没有文字标记的5个电阻符号是空的无实体，其中4个电阻符号组成电桥模型是为电路初学者组成电桥接线方便而设；R5、R6、R7是350Ω固定电阻，是为应变片组成单臂电桥、双臂电桥（半桥）而设的其它桥臂电阻。
加热器+5V是传感器上的加热器的电源输入口，做应变片温度影响实验时用。
多芯插头是振动源的振动梁上的应变片输入口，做应变片测量振动实验时用。
1、将托盘安装到传感器上，如图1—2所示。
图1—2传感器托盘安装示意图
2、测量应变片的阻值：
当传感器的托盘上无重物时，分别测量应变片R1、R2、R3、R4
的阻值。
在传感器的托盘上放置10只砝码后再分别测量R1、R2、R3、R4的阻值变化，分析应变片的受力情况（受拉的应变片：
阻值变大，受压的应变片：
阻值变小。
）。
图1—3测量应变片的阻值示意图
3、实验模板中的差动放大器调零：
按图1—4示意接线，将主机箱上的电压表量程切换
开关切换到2V档，检查接线无误后合上主机箱电源开关；调节放大器的增益电位器RW3合适位置（先顺时针轻轻转到底，再逆时针回转1圈）后，再调节实验模板放大器的调零电位器RW4，使电压表显示为零。
图1—4差动放在器调零接线示意图
4、应变片单臂电桥实验：
关闭主机箱电源，按图1—5示意图接线，将±2V～±10V可调电源调节到±4V档。
检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1，使主机箱电压表显示为零；在传感器的托盘上依次增加放置一只20g砝码（尽量靠近托盘的中心点放置），读取相应的数显表电压值，记下实验数据填入表1。
图1—5应变片单臂电桥实验接线示意图
表1应变片单臂电桥性能实验数据
重量（g）
0
电压（mV）
0
5、根据表1数据作出曲线并计算系统灵敏度S＝ΔV/ΔW（ΔV输出电压变化量，ΔW重量变化量）和非线性误差δ，δ=Δm/yFS×100％式中Δm为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：
yFS满量程输出平均值，此处为200g。
实验完毕，关闭电源。
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