传感器课程设计(基于labview的pt100温度测量系统)

1目录第一章程序的设计与论证.2第一节传感器的选择.第一节传感器. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .第3节的系统框图4第2章硬件设计。 PT100传感器特性和测温原理是什么？第一节PT100传感器特性和测温原理是什么？5第二节信号调整电路.第三节恒流源电路的设计 .6第四节TL431的介绍，第四节TL431是什么意思？ _在第一部分中， 软件的流程图。. “十个总结”是什么意思？是什么意思？是什么意思？. 11参考文献.在第1章中，温度传感器直接与被测量物体接触，而使温度传感器与被测定物离开一定距离，检测被测定物放射的红外线，达到测温目的，从使用第1节传感器的选择温度传感器的角度来看，有很大的区别。 在接触式和非接触式两种温度传感器中，多使用接触式传感器，非接触式传感器一般在特殊的情况下使用，但现在广泛使用的接触式温度传感器主要是热电式传感器，其中将温度变化转换为电阻变化的传感器是测温电阻传感器，将温度变化转换为热电势变化的传感器测温电阻体传感器分为金属测温电阻体式和半导体测温电阻体式两种，前者被称为热电阻，后者被称为热敏电阻。 常用的热电阻材料为铂、铜、镍、铁等，具有高温度系数、高电阻率、化学、物理性能稳定，良好的线性输出特性等，常用的热电阻为PT100、PT1000等。 近年来，各半导体制造商陆续开发DALLAS公司的DS18B20、MAXIM公司的MAX6576、MAX6577、ADI公司的AD7416等数字温度传感器，这些芯片的显着优点在于， 与DS18B20一样与单片机接口简单，MAXIM公司的两种温度传感器一个是频率输出，一个是周期输出，本质是数字输出，而ADI公司的AD7416的数字接口近年来也很受欢迎的I2C 它们自身具有数字接口的温度传感器芯片对用户非常方便，但这种器件最大的缺点是测温范围很窄，一般只有-55 125，而且温度的测定精度不高的是0.5左右，一般是2左右热电偶是目前广泛应用于接触式测温中的热电式传感器，具有结构简单、容易制造、测温范围宽、热惯性小、精度高、输出信号容易传递到远处等优点。一般的热电偶材料是铂铑-铂、铱-铱、镍铁-镍铜、铜-康铜等，各种材料的热电偶在不同的测温范围内使用。 热电偶的使用误差主要来源于分度误差、拉伸导线误差、动态误差、使用的仪表误差等。 3非接触式温度传感器主要是被测量物通过热辐射能量反映物体温度的高低，该测温方法能避免与高温的被测量物接触，测温不破坏温度场，测温范围宽，精度高，反应速度快，能测量近距离小的目标温度，是一种远距离的宽目标温度当前操作受到限制的主要原因是价格相对较高，第二个是非接触式温度传感器的输出也同样存在非线性问题，并且其输出受到与被测量物的距离、环境温度等许多其他因素的影响。 本设计的课题是，测量范围为0100，测量分辨率为0.1，综合的价格和后续的电路，以线性比较好的PT100为本课题的温度传感器，具体的型号是WZP型铂电阻，该传感器的测温范围为-200 650。 具体的0100下的分度特性表如附录a所示。 第二节方案论证了温度测量方案有多种，可以采用传统的立式传感器、模拟集成传感器以及新兴的智能型传感器。 建议1 :采用模拟的分立元件，如电容器、电感器和晶体管等非线性元件，设计电路容易理解，操作简单，而且便宜，但采用分立元件时分散性大，数字化不容易，测量误差也大。 情景2 :使用温度传感器，用温度传感器收集温度信号，用信号放大器放大后，送到A/D转换芯片，将模拟量转换为数字量，用labview显示。 热电阻也是最常用的温度传感器。 其主要特征是测定精度高，性能稳定，使用方便，测定范围为-200650，完全满足要求，铂电阻的测定精度最高，最终将铂电阻PT100设计为传感器。 该方式采用热电阻PT100作为温度传感器，AD620作为信号放大器，TLC2543作为A/D转换部件，在温度信号的收集上具有宽范围、高精度的特征。 相对于方案1，在功能、性能、操作性等方面有很大的提高。 在此，选择方案2的按成本设计。 4第三节系统工作原理测温的模拟电路把当前PT100测温电阻体的电阻值转换为易测量的电压值，用放大器放大信号，送到虚拟设备实验室的PCI-6251数据采集卡，用虚拟设备把当前电压值转换为温度的第四节系统的框图本设计系统主要是温度信号温度信号数据收集部包括温度传感器、温度信号的取得电路(采样)、放大电路。 用框图表示系统的整体结构。 热敏电阻信号调整电路模拟输入NI-ELVIS接口平台PCI-6251数据采集卡AI 0模拟输入PC计算机第2章硬件设计第1节PT100传感器特性和测温原理电阻式温度传感器(RTD，resistance tempe PT100温度传感器是用铂(Pt )形成的电阻式温度传感器，属于正的电阻系数，5其电阻电阻值和温度的关系是Rt=R0 (1 At Bt2 )在-2000的范围内，在Rt=R0 (1 At Bt2 C(t-100)t3 )式中，a、b B=-5.84710-7； C=-4.2210-12因为其电阻-温度关系的线性非常好，所以在测定范围狭窄的范围内电阻和温度变化的关系式是，R=Ro(1 T )中，=0.00392，Ro为100(0下的电阻值)，t为华氏温度，所以白金制的电阻式温度传感器是PT100PT100温度传感器测定范围广：-200 650，具有偏差小、响应时间短、抗振动、稳定性高、精度高、抗高压等优点，在本设计中采用了PT100作为温度传感器。 主要技术指标：1.测温范围：-200650度2 .测温精度： 0.1度3 .稳定性： 0.1的Pt100是电阻式温度传感器，测温的本质是通过测量传感器的电阻，通常将电阻的变化转换为电压和电流等模拟信号，将模拟信号转换为数字信号，专业为了使用Pt100测量温度，通常存在一种方法，其中一个恒流源被设计为通过Pt100的热电阻，并且通过检测Pt100上的电压的变化来转换温度。 建议2 :采用惠斯顿桥，桥的4个电阻中3个是一定的，另一个是Pt100热电阻，Pt100的电阻值变化时，测量端产生电位差，根据电位差换算温度。 两个方案的不同只是信号获取电路的不同，原理上基本一致。 6第2节信号烹调电路起到将来自现场传感器的信号转换成A/D转换器能在前方通道中识别的信号的作用，作为本系统，由于温度传感器是热电阻PT100，所以烹调电路完成了如何将与温度相关的电阻信号转换成A/D转换器能够接收的电压信号的工作。 根据上述PT100传感器的测温原理，第3节恒流源电路恒流源电路中，在由PT100构成的信号的取得电路中经常使用的方法有两种，一种是结构非常常见的桥电路，当然，在本系统中，考虑到成本的问题，一般采用悬臂桥上述两个电路的结构形式如图2-1所示。 a图单臂桥b图恒流源式图2-1的2种信号取得的结构电路硬件电路图图7图2-2硬件电路图第4节TL431主要参数的概要TL431是并联稳压器集成电路。 由于性能好、价格低，广泛应用于各种电源电路。 如图a所示，封装形式与模制晶体管9013等相同。 同类产品还具有如图b所示的双列直插式表单。 三端子可变分流基准源可编程输出电压：2.5V36V的电压基准误差： 0.4%、标准值25(TL431B )低动态输出阻抗：0.22(标准值)等效全范围温度系数： 50 ppm/(标准值) 温度补偿工作全额定工作温度范围稳定化值进给量可从2.5-36V开始连续调整，基准电压原误差为-1.0%，低动态输出电阻，标准值为0.22欧姆，8输出电流为1.0-100毫安。 在全温度范围内温度特性平坦，代表值为50ppm，是低输出电压噪声。 包装： TO-92、PDIP-8、Micro-8， SOIC-8 SOT-23最大输入电压为37V最大工作电流150mA内的基准电压为2.5V输出电压范围为2.536V代替形式和应用区域： ztl 431 a h6 taz TL 431 ase5TB ztl 431 bztaztl 431 bcztztl 431 be5tbutu FTA应用区域：电平值转换内部结构图c TL431的具体功能可以通过图c中的功能块来模式化。 从图中可以看出，VI是内部的2.5V的基准源，与运输的反向输入端连接。 如运算放大器的特性所明确的，只有在REF端子(同方向端子)的电压非常接近VI(2.5V )时，晶体管中流过稳定的非饱和电流，随着REF端子电压的微小变化，流过晶体管图1的电流从1变化到100mA。 当然，该图不是TL431的实际内部结构，但是可用于分析理解电路。9第三