項(xiàng)目用熱敏電阻制作水沸報(bào)警器項(xiàng)目熱電偶放大電路設(shè)計(jì)一個(gè)熱電

工程一、用熱敏電阻制作水沸報(bào)警器工程二、熱電偶放大電路

0~6V1OmV/c。00

K型熱電偶，由于，熱電偶的特性都是非線性的，在各類熱電偶中，K型熱電偶的線性是比較好的， 溫度從0~600C時(shí)，最大非線性誤差約為1%。放01C的溫差所產(chǎn)生的熱電偶輸出電壓格外小，0

大約只有數(shù)十微伏，要放大如此小的電壓，只能承受高精度的運(yùn)算放大器。這里選用與熱電偶配套的專用集成運(yùn)放ADOP07?，F(xiàn)在高精度的運(yùn)算放大器在市場(chǎng)上唾手可得，因此運(yùn)放的選取已不成問(wèn)題，問(wèn)題的關(guān)鍵變成了外圍器件的選擇。VOUT0~6V10mV/0C5-8KVOUT0~6V10mV/0C

給出了該電路的外圍元器件。

R3、C1構(gòu)成輸入

C110C的溫差所產(chǎn)生的熱電勢(shì)格外小，大約只有數(shù)十微伏，放大器不平衡電壓的漂移應(yīng)當(dāng)格外??； 而漏電流大的電容器會(huì)產(chǎn)生額外的不平衡C10.1uAR30.1uAX1kQ=100uV的不平衡電壓。因此C1要么選用低漏電流型的電解電容器，要么選用尺寸較大的聚酯薄膜電容器。選用電解電容器時(shí)可用萬(wàn)用表測(cè)一下它的絕緣電阻，絕緣電阻越大漏電流越小。5-1名稱 圖中代號(hào)A1型號(hào)ADOP07備注R1~R32%,1/4W金屬膜電阻VR1,VR210圈旋轉(zhuǎn)型陶瓷金屬材料，多圈旋轉(zhuǎn)型電解運(yùn)算放大器電阻器電位器電容器熱電偶C1TX20%,50VK型熱電偶電容器K型熱電偶分度表〔5-2〕可知，K0C時(shí)產(chǎn)生的熱電勢(shì)為0運(yùn)算放大器電阻器電位器電容器熱電偶C1TX20%,50VK型熱電偶電容器熱電勢(shì)為24.902mV6.0V的電壓，運(yùn)放的增益大約應(yīng)設(shè)置在這樣可以推算出R1、R2、VR1的阻值分別為510Q、120KQ、3KQ。

240左右，5-2熱電偶的輸出電壓溫度氏K型熱電偶/mVJ型熱電偶/mVE型熱電偶/mVT型熱電偶/mV-200-5.891-7.890-8.824-5.603-100+3.553-4.632-5.237-3.37800000+100+4.095+5.268+6.317+4.277+200+8.137+10.777+13.419+9.286+300+12.207+16.325+21.033+14.860+400+16.395+21.846+28.943+20.869+500+20.640+27.388+36.999+600+24.902+33.096+45.085+700+29.128+39.130+53.110+800+33.277+45.498+61.022+900+37.325+51.875+68.783+1000+41.296+57.942+76.358+1100+45.108+63.777+1200+48.828+69.536+1300+52.398工程三、用J 型熱電偶制作溫度計(jì)5.2.2用熱電偶制作測(cè)溫電路用J型熱電偶制作一個(gè)量程為 0~300°C,測(cè)量誤差掌握在1~2°C以內(nèi)的溫度計(jì)。元器件的選取放大電路選用AD594，AD594J型熱電偶的專用集成電路，該集成電路可以進(jìn)展熱電動(dòng)勢(shì)的放大與基準(zhǔn)接點(diǎn)〔冷接點(diǎn)〕的溫度補(bǔ)償，而且還內(nèi)置有斷線檢測(cè)電路。但是，該芯片內(nèi)部不含有線性化電路，因此，必需增加線性化電路，線性化電路由

AD538ADADOP07D構(gòu)成。電路如圖5-9所示。外圍電路元器件如表 5-3所示。熱電偶要連接到輸入用的接線柱上， AD594應(yīng)當(dāng)盡可能地配置在靠近這種接線柱的地方。其緣由是，這種接線柱本身就成了基準(zhǔn)接點(diǎn)。在AD594四周的熱源會(huì)造成基準(zhǔn)接點(diǎn)的溫度變化。

AD594四周應(yīng)避開(kāi)設(shè)置發(fā)熱器件，由于名稱運(yùn)算放大器圖中代號(hào)A1型號(hào)ADOP07AJ備注專用集成電路IC1AD594ADJ型熱電偶專用乘法器IC2AD538AD晶體管TR12SA101550V、0.1A以上即可發(fā)光二極管LED1TLR143紅色二極管D11S1588金屬膜電阻電阻器R1~R42%,1/4W碳屬膜電阻R5~R85%,1/4W陶瓷金屬材料、多圈旋轉(zhuǎn)型電位器VR110圈旋轉(zhuǎn)型3電路制作實(shí)施方案用面包板制作制作工具：面包板一塊，型號(hào)： SYB-46、尺寸：90X53X8.5mm，鑷子一把。用面包板制作的優(yōu)點(diǎn)：電路連接敏捷便利、速度快、全部元器件都可以回收重復(fù)使用本錢較低；缺點(diǎn)：電路連接的牢靠性較差、故障率高、指標(biāo)達(dá)不到要求。2?用單孔萬(wàn)用板制作制作工具：?jiǎn)慰兹f(wàn)用板一塊、電烙鐵一套、鑷子一把、小剪刀一把、焊錫絲假設(shè)干。用單孔萬(wàn)用板制作的優(yōu)點(diǎn)：電路連接牢靠、性能穩(wěn)定、能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)指標(biāo)；缺點(diǎn)：電路連接簡(jiǎn)單、簡(jiǎn)潔出錯(cuò)、局部元器件不能回收、本錢較高。3PCB印制電路板制作制作工具：PCB印制電路板一塊、電烙鐵一套、鑷子一把、小剪刀一把、焊錫絲假設(shè)干。用PCB印制電路板制作的優(yōu)點(diǎn)：電路焊接簡(jiǎn)潔、性能穩(wěn)定牢靠、能夠到達(dá)抱負(fù)設(shè)計(jì)指標(biāo)；缺點(diǎn)：由于數(shù)量較少PCB印制電路板開(kāi)板本錢很高。MAX6675K型熱電偶的高精度智能測(cè)溫系統(tǒng)MAX6674/6675MAXIM公司生產(chǎn)的兩種基于SPI總線的專用K型熱電偶冷端溫度補(bǔ)償芯片，不僅能補(bǔ)償 K型熱電偶的冷端溫度，還能對(duì)熱電勢(shì)信號(hào)進(jìn)展數(shù)字化處理，被廣泛用于工業(yè)、儀器儀表和自動(dòng)化等領(lǐng)域。MAX6674/6675的電路原理根本一樣，兩者的主要區(qū)分在于測(cè)溫范圍和區(qū)分力不同。MAX6674內(nèi)部承受10bitADC，測(cè)溫范圍為0?+128C,區(qū)分力0.125C，在0?+125C內(nèi)的轉(zhuǎn)換精度為土2C,轉(zhuǎn)換時(shí)間為0.15s。MAX6675內(nèi)部承受12bitADC，測(cè)溫范圍為0?+1024C,區(qū)分力也是0.125C，在0?+700C內(nèi)的轉(zhuǎn)換精度為土8個(gè)字，完成一次轉(zhuǎn)換只需0.17s。因此MAX6675適合測(cè)量寬范圍溫度， MAX6674僅適合測(cè)量中、低溫。MAX6675的內(nèi)部電路構(gòu)造和引腳排列已由 3.3.3節(jié)的圖3.14給出。內(nèi)部主要由8局部組成：低噪電壓放大器A1、電壓跟隨器A2、冷端溫度補(bǔ)償二極管、基準(zhǔn)電壓源、數(shù)字掌握器、12bitADC、SPI串行總線接口和模擬開(kāi)關(guān)(S1?S5)。其冷端溫度補(bǔ)償原理是：偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)eA1、A2放大后得到熱電勢(shì)信號(hào)U1S4ADC。U1=aTT=aT?(T-T0)

K型熱電(3.26)式中，arK型熱電偶的電壓溫度系數(shù)，aT=41兇/C,T、T0分別為被測(cè)溫度和冷端環(huán)境溫度。與此同時(shí)，冷端溫度補(bǔ)償二極管將T0U2：U2=aT?T0

(3.27)U2S5ADC。ADCU1U2轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再將U1U2相加并除以a,即獲得輸出電壓的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)代表測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際溫度 T。S1?S5均受數(shù)字掌握器掌握，轉(zhuǎn)變其通斷狀態(tài)，即可轉(zhuǎn)變電路的接線方式。如當(dāng)S3斷開(kāi)、S1和S2閉合時(shí)，ADC進(jìn)入自動(dòng)調(diào)零；當(dāng)S2斷開(kāi)、S1和S3閉合時(shí)，ADC進(jìn)入正常測(cè)量狀態(tài)。利用S2斷開(kāi)、S1和S3閉合時(shí)的電路狀態(tài)還能檢查熱電偶是否發(fā)生開(kāi)路故障。假定測(cè)量過(guò)程中熱電偶突然開(kāi)路，導(dǎo)致 T+端懸空，A1變成電壓跟隨器，其輸出電壓為10%，假設(shè)通過(guò)數(shù)字掌握模擬開(kāi)關(guān)

S3的通斷并檢查被測(cè)溫度有無(wú)變化，則可簡(jiǎn)潔確定熱電偶是否開(kāi)路：數(shù)據(jù)不變，開(kāi)路；數(shù)據(jù)能隨溫度變化，則熱電偶正常。MAX6675承受標(biāo)準(zhǔn)的SPI串行總線與外部微處理器接口，并且MAX6675只能作為從設(shè)備。其串行總線接口有三個(gè)引腳： SCK、SO和CS,SCK為串行時(shí)鐘輸入端，SO是串行數(shù)據(jù)輸出端，CS3.323.33SO輸出溫度數(shù)據(jù)的格式和SPI接口時(shí)序。3.32MAX6675「scKnjrLrm_rm_rm_rLrvLrL

Lr^L時(shí)序圖可以看出，微處理器使 CS低電平選中并向 MAX6675供給時(shí)鐘信號(hào)SCK,MAX6675開(kāi)頭數(shù)據(jù)的輸出過(guò)程。在

SCK的下降沿，SO端按從最高位〔Di5〕至最低位〔Do〕順

0C,則一次輸16Di4?D30D14?D31,則表示被測(cè)溫度為+1023.75C。使用K型熱電偶和MAX6675構(gòu)建的高精度溫度測(cè)量系統(tǒng)框圖如圖 3.34所示。K型熱電偶接在MAX6675的T+和T-端，熱電偶冷端接地。主機(jī)選用 89C51單片機(jī)，MAX6675作為從機(jī)，從89C51的P1.1口線給MAX6675發(fā)送串行時(shí)鐘，P1.0口線用來(lái)接收MAX6675輸出的溫度數(shù)據(jù)，P1.2作為片選信號(hào)，P1.2=0時(shí)MAX6675被選中。系統(tǒng)配有5位LED數(shù)碼顯示器，小數(shù)點(diǎn)定位在十位之后，因而可以測(cè)量 0?+1024C的溫度，區(qū)分力為 0.1Co89C51P0LED數(shù)碼顯示器，低4位接譯碼驅(qū)動(dòng)器CD4511474LS154oP1.2口線通過(guò)聲光報(bào)警電路接揚(yáng)聲器，當(dāng)熱電偶消滅開(kāi)路故障時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲。P04X4鍵盤。+5VQ—0；T

譯碼驅(qū)動(dòng)UccUccP0.0?P0.3SOGNDSCKP1.0P1.1P0.4?P0.7—MAX667589C51T+CS*P1.2P1.3——■T-P口2位驅(qū)動(dòng)(74LS154)

LED顯示器聲光報(bào)警電路K4X43.34MAX6675系統(tǒng)相應(yīng)的溫度值讀取和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序?yàn)椋簻囟戎底x取子程序SOCSSCKDATAHDATAL

BITBITBITDATADATA

P1.0;定義P1.0為數(shù)據(jù)輸出位P1.1;定義P1.1為片選信號(hào)P1.2;定義P1.2為時(shí)鐘信號(hào)30H16位數(shù)據(jù)高字節(jié)存放單元31H16位數(shù)據(jù)低字節(jié)存放單元TDATAH

DATA 32H12位溫度數(shù)據(jù)高字節(jié)存放單元TDATALTDATALREADY：DATACLRCLRREADH：MOVMOVRLCCS;停頓轉(zhuǎn)換并輸出數(shù)據(jù)CLK;時(shí)鐘變低R2，#o8HC，SOCLKREADL：SETBNOPCLRDJNZMOVMOVMOVRLCSETBNOPCLRDJNZMOVSETBRETCLKR2，READHDATAH,A;保存高8位數(shù)據(jù)R2，#o8HC,SO;讀D7?Do位ACLKCLKR2，READLDATAL,A;保存低8位數(shù)據(jù)CS;啟動(dòng)下次轉(zhuǎn)換過(guò)程

16位數(shù)據(jù)的關(guān)心位去掉，轉(zhuǎn)換成 12位溫度數(shù)據(jù)D6TOT12：MOVRLCSWAPMOVANLMOVMOVANLMOVMOVC