基于電橋和溫度傳感器的溫度測(cè)量系統(tǒng)

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1、一、概述本測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)電橋電路和溫度傳感器將溫度轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)，并通過(guò)指針型儀器讀出，簡(jiǎn)單，方便，直觀，能保證一定的精度，使人們能夠在日常生活屮知道自己所處環(huán)境的溫度。在文章后面，又給出了該測(cè)量電路與A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)以及數(shù)碼管的結(jié)合實(shí)現(xiàn)，使該測(cè)量系統(tǒng)成為數(shù)字溫度測(cè)量系統(tǒng)。二、電路圖三、電路工作原理熱敏電阻RT和Rl、R2、R3及RPI組成一個(gè)測(cè)溫電橋。在溫度為20°C時(shí).選擇R1和R9并調(diào)節(jié)RP、使電橋平衡。當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻的阻值變小，電橋處于不平衡狀態(tài).電橋輸出的不平衡電壓，由運(yùn)算放人器放人，放大后的不平衡電壓引起接在運(yùn)算放大器反饋

2、電路中的微安表的相應(yīng)偏轉(zhuǎn)，從而顯示相應(yīng)溫度。熱敏電阻選用的阻值在500—50000范圍之內(nèi)。電路分析1、電橋的基本知識(shí)及上述電路電橋分析電橋的基木電路如圖1所示R+匕2r3+r4(1)電橋輸出電壓:Uo~Uab~Uad-_^2^2=(—r,+r2r3+r,_RR3-R2R4以■(/?1+/?2)(/?3+/?4)w/(2)電橋的平衡條件尺1尺3=R2R4圖2(3)電橋的靈敏度如電橋開(kāi)始處于平衡狀態(tài)，當(dāng)各橋臂電阻發(fā)生微小變化時(shí)電橋失去平衡，其輸出為：(代+Afi)(R3+A/?、)一(7?2+A7?2)(/?4+AR4)-般AR很小，即AR?R,

3、又電橋幵始時(shí)平衡，即R}R3=R2R4實(shí)際使用中，為了簡(jiǎn)化橋路設(shè)計(jì)，同時(shí)也為了得到電橋的最大靈敏度，往往取橋臂電阻相等，即=R2=R3=R4=R0右:=

4、a/?2

5、=

6、a/?3

7、=

8、a/?4

9、=

10、at?0

11、半橋單臂接法：Uo4/?0???A7?o?7?0電橋電路的靈敏度為故圖1所示電路的靈敏度為S=U0/4因此，適當(dāng)增加圖1所示電路的工作電壓，可以提高電路的靈敏度。五、1所示電路轉(zhuǎn)變成數(shù)字溫度測(cè)量電路1、電路結(jié)構(gòu)圖只要將圖1所示電路運(yùn)算放大器的輸出端6的輸出電壓通過(guò)采集電路連接到A/D0804的電壓輸入端，再將A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端連接到單片機(jī)AT8

12、9C51的P,端U,而數(shù)碼管接在單片機(jī)的Po端U,接受單片機(jī)輸出的溫度數(shù)字信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)字溫度測(cè)量系統(tǒng)。電路結(jié)構(gòu)圖如下圖所示圖32、硬件實(shí)現(xiàn)(1)A/D轉(zhuǎn)換電路P0P24P235DD0VI*DB1DB2DB3VI-DB4DB5CLKRDB6DB?CLKaRD誕VRZFIMTRAGMD181716141323ADO80A￡20199?5VOR3C310K150p?5V0E4470圖4A/D轉(zhuǎn)換電路因?yàn)锳/D轉(zhuǎn)換器的采集轉(zhuǎn)換速度遠(yuǎn)大于實(shí)際溫度的變化速度，因此在這里省去丫采集電路。(1)A/D轉(zhuǎn)換器與AT89C51的連接CI>5]I圖5A/D轉(zhuǎn)換器與A

13、T89C51的連接(1)顯不屯路圖6顯示電路六、心得體會(huì)通過(guò)課程的學(xué)習(xí)和本次測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使我了解到了傳感器的原理和應(yīng)用，讓我對(duì)傳感器有丫更深刻的認(rèn)識(shí)。傳感器是現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)屮所不可缺少的，是實(shí)現(xiàn)各種自動(dòng)控制所不可或缺的橋梁。傳感器技術(shù)是每個(gè)本科生所必須了解并掌握的技術(shù)。在木次測(cè)量系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)中，我查閱了很多傳感器和精密測(cè)量系統(tǒng)的書(shū)籍，讓我學(xué)到了很多知識(shí)，也熟悉了一些電路仿真軟件的應(yīng)用，對(duì)以后的學(xué)習(xí)和工作大有裨益。