电子温度计测量通道设计)

1、 成绩评定： 传感器技术 课程设计 题 目 电子温度计测量通道设计 摘要传感器是一种以一定的精度把被测量转换为与之有一定确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。这一概念包含了四个方面的含义：传感器是测量装置，能完成信号获取任务；它的输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等；它的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等，这种量可以是气、光、电量，但主要是电量；输出输入有对应关系，且应有一定的精确度。检测技术是以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术学科。广义的讲，检测技术是自动化技术四个支柱之一，从信息科学

2、角度考察，检测技术任务为：寻找与自然信息具有对应关系的种种表现形式的信号，以及二者间的定性、定量关系；从反应某一信息的多种信号表现中挑选出在所处条件下最为合适的表现形式，以及寻求最佳的采集、变换、处理、传输、存储、显示等的方法和相应的设备。温度是表征物体或系统的冷热程度的物理量。温度单位是国际单位制中七个基本单位之一。从能量角度来看，温度是描述系统不同自由度间能量分配状况的物理量；从热平衡观点来看，温度是描述热平衡系统冷热程度的物理量；从分子物理学角度来看，温度反映了系统内部分子无规则运动的剧烈程度。温度检测方法一般可以分为接触法测量和非接触法测量。各种温度检测方法各有自己的特点和各自的测温范

3、围，不同的被测物需要有不同的测量元件和测量方法。本次设计一个电子温度计用于环境温度检测（本设计只设计前向通道），根据测温范围自己选择传感器型号，设计相应的信号处理电路，将测量信号转化为15V DC信号。将温度信号转化为电压信号输出，根据测量的温度，输出不同的电压；电路板焊接后，采用万用表检测输出电压值即可。技术要求:测温范围： -50150；信号输出：15VDC，通过万用表显示测量值，或采用现成的显示仪表显示测量值。传感器（敏感元件）：晶体管温度传感器。关键词：温度 电压 万用表目 录一 、设计目的1二、设计任务与要求12.1设计任务12.2设计要求1三、设计步骤及原理分析23.1设计方法23

4、.2设计步骤33.3设计原理分析4四、课程设计小结与体会7五、参考文献8传感器技术课程设计一 、设计目的 在日常生活和工业生产中经常要进行环境温度的检测与显示。设计一个电子温度计用于环境温度检测（本设计只设计前向通道），根据测温范围自己选择传感器型号，设计相应的信号处理电路，将测量信号转化为DC信号。将温度信号转化为电压信号输出，根据测量的温度，输出不同的电压；电路板焊接后，采用万用表检测输出电压值即可。二、设计任务与要求2.1设计任务根据测温范围自己选择传感器型号，设计相应的信号处理电路，将测量信号转化为DC信号。将温度信号转化为电压信号输出，根据测量的温度，输出不同的电压；电路板焊接后，采

5、用万用表检测输出电压值即可。2.2设计要求技术要求:测温范围： -50150；信号输出：DC，通过万用表显示测量值，或采用现成的显示仪表显示测量值。传感器（敏感元件）：晶体管温度传感器。 三、设计步骤及原理分析3.1设计方法电子温度测量通道设计就是将信号进行采集，不需要做计算或数据处理，但本次设计需要输出的是15V的电压信号，所以将输出的信号转换为电压信号。由此可以通过温度传感器将温度信号进行采集，传感器输出的是电流信号，然后通过电流/电压转换电路，将420mA电流转换为15V的电压信号，即可完成题目设计要求。系统方框图如图3.1所示。温度传感器电流/电压转换电路图3.1 电子温度计测量通道设

6、计系统方框图3.2设计步骤传感器需要检测的温度范围是-50150的晶体管温度传感器，所以在这次的设计中我选用的是集成温度传感器AD590。AD590的主特性参数如下：工作电压：430V；工作温度：55150；保存温度：65175；正向电压：44V；反向电压：20V；焊接温度（10秒）：300；灵敏度：1AK。我认为集成温度传感器。AD590满足本次设计要求。集成温度传感器AD590电路原理图如图3.2所示。图3.2 集成温度传感器AD590电路原理图3.3设计原理分析 AD590 是种新型的二端温度传感集成电路, 它具有良好的互换性和线性。在电压增加电流趋于饱和的正常工作状态下, 其输出电流主

7、要由温度决定, 当温度增加时, 输出电流随温度线性增加, 反之线性减少; 而电源电压从13 v 变到1 5 V, 电流也只有1 产A 以下略微变化, 所以AD590 具有消除电源波动的特性。由于具有以上优点, 它被广泛地应用于各种温度测量, 且测量精度高, 使用方便。电流/电压转换电路用于将电流信号转换为与之成一定关系的输出电压信号。在此次设计中将传感器输出的电流信号转换成题目要求的电压信号。电流/电压转换电路如图3.3所示。图3.3 电流/电压转换电路 图3.4电子温度计设计图电子温度计测量通道设计参数计算电子温度计测量通道的设计参数计算主要集中在电流与电压的转换部分，传感器采集的信号需要经

8、过电流/电压转换才能满足设计中输出15V的电压信号。故参数计算如下：因为LF-411运算放大器为理想运算放大器，所以：由虚短得 ； 由虚断得 ；即得到 (1) (2)由（1），（2）式可得 当 时，所以有： 取，k， k， k，得。故调整电位器RP，使，则当时，可求得四、课程设计小结与体会作为一名电子学院、电气自动化专业一位大二的学生，我觉得能做类似的课程设计是十分有意义，而且是十分必要的。 在已度过的大二的上半个学期里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去锻炼我们的实践面？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的课程设计就为我们

9、提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当数查阅大量的资料和设计手册了。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅电气设计手册是十分必要的，同时也是必不可少的。我们是未来的工程师，我们是在做设计时一切都要有据可依，有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。总体来说在本次设计的过程中，我收获了很多，同时也发现不少的问题，虽然以前做过这样的电路设计但这次设计真的让我长进了很多，也让我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经常的写与读的过程中才能提高，这就是我在这次课程设计中的最大收获。五、参考文献1 张国雄。测控电路。机械工业出版社，2008.7。2 宋文绪，杨帆。传感器与检测技术。高等教育出版社，2007.12。3 李科杰。新编传感器技术手册。国防工业出版社，2002。4 康华光。电子技术基础（模拟部分）。高等教育出版社，2006.1。5 李刚，林凌。现代测控电路。高等教育出版社，2004。6 孙传友，孙晓斌，