温度传感器测温实验

PAGEPAGE6温度传感器实验A温度源的温度控制调节实验一、实验目的了解温度控制的基本原理及熟悉温度源的温度调节过程，为以后实验打下基础。二、基本原理当温度源的温度发生变化时温度源中的Pt100热电阻(温度传感器)的阻值发生变化，将电阻变化量作为温度的反馈信号输给智能调节仪，经智能调节仪的电阻——电压转换后与温度设定值比较再进行数字PID运算输出可控硅触发信号(加热)或继电器触发信号(冷却)，使温度源的温度趋近温度设定值。温度控制原理框图如图3-1所示。图3-1温度控制原理框图三、需用器件、单元与软件：主机箱、温度源、Pt100温度传感器、温度控制仪器软件。1.主机箱提供高稳定的±15V、±5V、＋5V、±2V~±10V（步进可调）、＋2V~＋24V（连续可调）直流稳压电源；直流恒流源0.6mA~20mA可调；音频信号源（音频振荡器）1KHz~10KHz（连续可调）；低频信号源（低频振荡器）1Hz~30Hz（连续可调）；气压源0~20KPa（可调）；温度（转速）智能调节仪（开关置内为温度调节、置外为转速调节）；计算机通信口；主机箱面板上装有电压、电流、频率转速、气压、光照度数显表；漏电保护开关等。其中，直流稳压电源、音频振荡器、低频振荡器都具有过载切断保护功能，在排除接线错误后重新开机一下才能恢复正常工作。2.温度源温度源是一个小铁箱子，内部装有加热器和冷却风扇；加热器上有二个测温孔，加热器的电源引线与外壳插座(外壳背面装有保险丝座和加热电源插座)相连；冷却风扇电源为+24VDC，它的电源引线与外壳正面实验插孔相连。温度源外壳正面装有电源开关、指示灯和冷却风扇电源+24VDC插孔；顶面有二个温度传感器的引入孔，它们与内部加热器的测温孔相对，其中一个为控制加热器加热的传感器Pt100的插孔，另一个是温度实验传感器的插孔；背面有保险丝座和加热器电源插座。使用时将电源开关打开(Ｏ为关，-为开)。温度源提供温度范围：0~200℃四、实验步骤1.实验接线（1）在未通电的情况下，按图3-2所示接线。检查接线无误后，合上主机箱的总电源。图3-2温度源的温度控制实验接线示意图（2）将主机箱上“转速”调节旋钮（0~24V）顺时针转到底，将主机箱上的“对象开关”拨到Rt.Vi位置后，再将调节器电源打开。2.启动温度控制仪器软件运行位于桌面的“温度控制仪器软件”，出现如下图3-3界面。界面上部为菜单栏，由“通讯设置”，“曲线设置”、“历史记录”、“打印”、“退出”等选项组成。图3-3温度控制仪器软件主界面（1）通讯设置运行时，先点击菜单栏“通讯设置”进行通讯设置。点击“通讯设置”——“设置参数”后，出现图3-4界面。在图3-4界面中的“端口号”框里写如计算机的串口端口号，在“地址号”的框里写入仪表的Addr值,“波特率”框里写入bAud的值(注：一般设置Addr值为1，bAud为9600)。图3-4通讯设置界面设置好上述3个选项后，按“确认”按钮继续。图3-4通讯设置界面如果通讯连接不正确，将出现“通讯未连接”的提示界面。（2）参数设定如果通讯连接正常，软件左边的仪表参数将出现读入的参数值，如图3-5所示。其中可以修改给定值SP、第一报警AL-1、速率参数P、保持参数I和滞后时间d。这里的PID就是常规调节的比例、积分和微分，其推荐值分为280、380和70。但应注意：PID的调节不能偏离推荐值太远，否则会影响控温的效果。其它各项设置如图3-5所示。修改时，可以在“确认修改”前面的方框里写入要修改的数值，然后按“确认修改”按钮即可。在方框后面有下拉框的地方，点击下拉框，选中将修改的选项即可。设置完成后，点击菜单栏中的“曲线设置”——“曲线参数设置”，当所做实验为温度实验时，将出现图3-6所示界面。输出最大值、输出最小值、输入最大值与输入最小值将决定曲线的范围，请按图3-6所示设置相关参数。设置好之后按“OK”按钮即完成设置。此时界面中的“操作框”显示出了设定参数。（3）采集温度数据图3-5参数设定界面点击“开始采集”按钮开始采集信号，所测温度曲线自动绘制，实验数据同时也显示在下面表格中，如图3-3所示。图3-5参数设定界面（4）重新设置给定值SP和第一报警AL-1，做其它任一温度点的实验。实验完成后，点击“结束采集”按钮。（5）实验数据的存储、读取和打印如果要进行实验保存，点菜单栏中“历史记录”——“保存记录”存储数据。如果要打开实验记录，点菜单栏中“历史记录”

——“打开记录”读取已存储的实验数据。图3-6曲线参数设置界面实验完毕如果要进行实验曲线打印，点击菜单栏中图3-6曲线参数设置界面“打印”——“打印曲线”。BPt100铂电阻测温特性实验一、实验目的了解铂热电阻的温度特性与应用。二、基本原理见教材。三、需用器件与单元：主机箱、温度源、Pt100热电阻（二支）、温度传感器实验模板。温度传感器实验模板简介：图3-7中的温度传感器实验模板是由三运放组成的差动放大电路、调零电路、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RW2为放大器的增益电位器，RW3为放大器电平移动电位器；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）。四、实验步骤1.放大器调节首先将图3-7中的温度传感器实验模板的放大器的两输入端引线（一根传感器引线、另一根桥路输出即Rw1活动触点输出）暂时不要引入，而用导线直接将放大器的两输入端相连(短接)并接地；将主机箱上的电压表量程（显示选择）切换开关打到2Ｖ档，合上主机箱电源开关，调节温度传感器实验模板中的RW2（逆时针转到底）增益电位器，使放大器增益最小；再调节RW3（调零电位器）使主机箱的电压表显示为０。2.实验连线关闭主机箱电源开关，将实验模板中放大器的输入端引线按图3-7连接。温度传感器实验模板中ab，即Rt两端接传感器，这样传感器Pt100与R3、R1、Rw1、R4组成直流电桥，是一种单臂电桥工作形式。检查接线无误后，合上主机箱电源开关。在智能调节器的PV显示窗上读出室温值。图3-7Pt100铂电阻测温特性实验接线示意图注意：Pt100三根引线中，同种颜色的线（黄色）为从同一根部引出，设为1、2，另一根设为3。3.采集数据将主机箱上的转速调节旋钮（2~24V)顺时针转到底（24Ｖ），将调节器控制对象开关拨到Rt.Vi位置后，合上温度源电源开关和智能调节器电源开关。在常温基础上，在小于160℃范围内可按Δt=10℃增加温度并设定温度源温度值（设定方法参阅实验三A），待温度源温度动态平衡时读取主机箱上智能调节器的PV值和电压表的显示值并填入表表3-1铂电阻测温实验数据t(℃)304050607