铂电阻传感器测量电路设计报告

扬州大学能源与动力工程学院课程设计报告题目：基于铂电阻传感器测量电路设计课程：传感器与测控电路课程实习专业：测控技术与仪器班级：测控0802姓名：学号：2总目录第一部分：任务书第二部分：课程设计报告第三部分：设计电路图2第一部分任务书3《传感器与测控电路课程实习》课程设计任务书课题：基于铂电阻传感器测量电路设计一个电子产品的设计、制作过程所涉及的知识面很广；加上电子技术的发展异常迅速，新的电子器件的功能在不断提升，新的设计方法不断发展，新的工艺手段层出不穷，它们对传统的设计、制作方法提出了新的挑战。但对于初次涉足电子产品的设计、制作来说，了解并实践一下传感器选择与测控电路的设计、制作的基本过程是很有必要的。由于所涉及的知识面很广，相应的具体内容请参考本文中提示的《传感器原理及应用》，《测控电路》，《模拟电子技术基础实验与课程设计》，《电子技术实验》等书的有关章节。一、基于铂电阻传感器测量电路设计简介应用集成运放和WZB(BA2)型铂电阻设计测温电路，测温范围为0℃~500℃。0℃时，WZB型铂电阻的阻值R0为100Ω。要求测温电路具有温度补偿功能，测温误差≤±5%。二、基于铂电阻传感器测量电路设计的工作原理本课题中测量电路组成框图如下所示：稳压电路取样电路2反相加法器反相放大器输出Pt温度传感器反相放大器转换电路取样电路1测量电路由基准电压电路，铂电阻温度传感器构成的转换电路，反相加法器等主电路组成；为了实现温度补偿和非线性补偿功能，在铂电阻温度传感器构成的转换电路输出端取样，经过反相放大器，输入转换电路，同时在基准电压的输出端取样电路2采样信号输入反相加法器。实现补偿功能。三、设计目的1、掌握传感器选择的一般设计方法；2、掌握模拟IC器件的应用；3、掌握测量电路的设计方法；4、培养综合应用所学知识来指导实践的能力。四、设计要求及技术指标1、设计、组装、调试；2、温度测量范围：0～500℃；3、测量温度误差≤±5％；4、输出电压：0～5V；5、非线性误差：±0.5％；6、具有温度补偿功能；五、设计所用仪器及器件1．直流稳压电源2．双踪示波器3．万用表4．运放OP075．电阻、电容若干6．温度传感器Pt1007．万能电路板8．电烙铁等六、日程安排1．布置任务、查阅资料，方案设计；（2天）根据设计要求，查阅参考资料，进行方案设计及可行性论证，确定设计方案，画出电路图。2．上机用EDA软件对设计电路进行模拟仿真调试；（2天）要求在虚拟仪器上观测到正确的波形并达到规定的技术指标。3．电路的装配及调试；（3天）在万能板上对电路进行装配调试，使其全面达到规定的技术指标，最终通过验收。4．总结撰写课程设计报告。（1天）七、课程设计报告内容：总结设计过程，写出设计报告，设计报告具体内容要求如下：1．课程设计的目和设计的任务2．课程设计的要求及技术指标3．总方案的确定并画出原理框图。4．各组成单元电路设计，及电路的原理、工作特性(结合设计图写)5．总原理图，工作原理、工作特性（结合框图及电路图讲解）。6．电路安装、调试步骤及方法，调试中遇到的问题，及分析解决方法。7．实验结果分析，改进意见及收获。8．体会。八、电子电路设计的一般方法：1．仔细分析产品的功能要求，利用互连网、图书、杂志查阅资料，从中提取相关和最有价值的信息、方法。（1）设计总体方案。（2）设计单元电路、选择传感器、测量电路元器件、根据需要调整总体方案（3）计算电路（元件）参数。（4）绘制总体电路初稿（5）上机在EDB（或EDA）电路实验仿真。（6）绘制总体电路。2．明确电路图设计的基本要求进行电路设计。并上机在EDB（或EDA）上进行电路实验仿真，电路图设计已有不少的计算机辅助设计软件，利用这些软件可显著减轻了人工绘图的压力，电路实验仿真大大减少人工重复劳动，并可帮助工程技术人员调整电路的整体布局，减少电路不同部分的相互干扰等等。3．掌握常用元器件的识别和测试。电子元器件种类繁多，并且不断有新的功能、性能更好的元器件出现。需要通过互连网、图书、杂志查阅它们的识别和测试方法。对于常用元器件，不少手册有所介绍。4、熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法。通过排除电路故障，提高电路性能的过程，巩固理论知识,提高解决实际问题的能力。5、独立撰写课程设计报告。2第二部分课程设计报告3目录一、课题简介………………………………………………………………………………………………（1）1关于温度测量…………………………………………………………………………………………（1）2铂电阻测温原理简介…………………………………………………………………………………（1）二、设计要求及技术指标…………………………………………………………………………………（2）1设计的目的和设计的任务………………………………………………………………………………（2）1.1课程设计的目的……………………………………………………………………………………（2）1.2课程设计的任务……………………………………………………………………………………（2）2课程设计的要求及技术指标……………………………………………………………………………（3）2.1课程设计的要求………………………………………………………………………………………（3）2.2课程设计的技术指标…………………………………………………………………………………（3）3总方案及原理框图………………………………………………………………………………………（4）3.1设计总方案…………………………………………………………………………………………（4）3.2原理框图……………………………………………………………………………………………（4）4电路各组成部分的工作原理……………………………………………………………………………（5）4.1稳压电路的工作原理………………………………………………………………………………（5）4.2Pt温度传感器反向放大电路的工作原理…………………………………………………………（5）4.3取样电路1和反向放大器电路的工作原理…………………………………………………………（5）4.4取样电路2的工作原理………………………………………………………………………………（6）4.5反向加法器的工作原理……………………………………………………………………………（6）4.6总电路图……………………………………………………………………………………………（7）5电路的设计、电路各部分工作特性及元件的作用…………………………………………………（8）5.1电路的设计……………………………………………………………………………………………（8）5.2电路的参数计算………………………………………………………………………………………（8）5.3电路各部分工作特性及元件的应用…………………………………………………………………（9）6电路安装调试步骤及方法……………………………………………………………………………（11）7实验结果分析……………………………………………………………………………………………（12）7.1实验记录……………………………………………………………………………………………（12）7.2误差分析……………………………………………………………………………………………（13）8改进意见、收获、体会与总结………………………………………………………………………（14）9仪器仪表清单…………………………………………………………………………………………（15）参考文献……………………………………………………………………………………………………（16）1一课题简介1.关于温度测量温度是一个与人们的生活环境、生产活动密切相关，也是仪器科学和各类工程设计中必须精确测定的重要物理量。随着科学技术的发展，使得测温技术迅速发展，测温范围不断拓宽，测温精度不断提高，新的温度传感器不断出现，如光纤温度传感器、微波温度传感器、超声波温度传感器等。由于检测温度的传感器种类不同，采用的测量电路和要求不同，执行器、开关等的控制方式不同，所以相应的硬件和软件也就不同。温度与温标温度不能直接加以测量，只能利用冷热不同的物体之间的热交换，以及物体的某些物理性质随着冷热程度不同而变化的特性进行间接测量。温度测量方法按感温元件是否与被测介质接触分成接触式测温和非接触式测温两大类。接触式测温是使测温敏感元件和被测介质接触，当被测介质与感温元件达到热平衡时，感温元件与被测介质的温度相等。这类温度传感器结构简单、工作可靠、精度高、稳定性好、价格低、应用广泛。非接触式测温是应用物体的热辐射能量随温度的变化而变化的原理。它可测高温、腐蚀、有毒、运动物体和固体、液体表面的温度，但精度偏低。2.关于铂电阻铂电阻温度传感器是利用金属铂在温度变化时自身电阻值也随之改变的特性来测量温度的，显示仪表将会指示出铂电阻的电阻值所对应的温度值。当被测介质中存在温度梯度时，所测得的温度是感温元件所在范围内介质层中的平均温度。温度是过程检测与控制中的重要参量,在要求对温度进行精确测量和控制的条件下,铂热电阻是一种应用广泛的温度传感器,它具有体积小、准确度高、测温范围宽、稳定性好、正的温度系数等特点,但它同时也存在非线性的缺点,因此在利用铂热电阻进行精确温度测量时,除要克服测量电路自身的噪声干扰外,还要对铂热电阻的非线性进行矫正。2二、设计要求及技术指标1.设计的目的和设计的任务1.1课程设计的目的通过设计了解如何运用电子技术来实现温度测量和控制任务，完成温度测量和控制电路的连接和调试，学会对电子电路的检测和排除电路故障，进一步熟悉常用电子仪器的使用，提高分析电路设计、调试方面问题和解决问题的能力。1、掌握传感器选择的一般设计方法；2、掌握模拟IC器件的应用；3、掌握测量电路的设计方法；4、培养综合应用所学知识来指导实践的能力1.2课程设计的任务应用集成运放和WZB(BA2)型铂电阻设计测温电路，测温范围为0℃~500℃。0℃时，WZB型铂电阻的阻值R0为100Ω。要求测温电路具有温度补偿功能，测温误差≤±5%。32.课程设计的要求及技术指标2.1课程设计的要求通过设计了解如何运用电子技术来实现温度测量和控制任务，完成温度测量和控制电路的连接和调试，学会对电子电路的检测和排除电路故障，进一步熟悉常用电子仪器的使用，提高分析电路设计、调试方面问题和解决问题的能力。2.2课程设计的技术指标1、设计、组装、调试；2、温度测量范围：0～500℃；3、测量温度误差≤±5％；4、输出电压：0～5V；5、非线性误差：±0.5％；6、具有温度补偿功能；43.总方案及原理框图3.1总方案应用集成运放和WZB(BA2)型铂电阻设计测温电路，测温范围为0℃~500℃。0℃时，WZB型铂电阻的阻值R0为100Ω。要求测温电路具有温度补偿功能，测温误差≤±5%。测量电路由基准电压电路，铂电阻温度传感器构成的转换电路，反相加法器，取样电路等主电路组成。由MAX876提供稳压源，OP07作为运放构成反向放大器、反向加法器，为了实现温度补偿和非线性补偿功能，在铂电阻温度传感器构成的转换电路输出端取样，经过反相放大器，输入转换电路，同时在基准电压的输出端取样电路2采样信号输入反相加法器。实现补偿功能。（采样电路见下原理框图）3.2原理框图稳压电路取样电路2反相加法器反相放大器输出Pt温度传感器反相放大器转换电路取样电路1图3—154.电路各组成部分的工作原理4.1稳压电路工作原理：图4—1MAX876和电容C1构成稳压电路，在外接电源的情况下输出十伏稳压电压4.2Pt温度传感器反向放大电路工作原理：图4—26利用Pt100温度传感器测量外界温度，并将温度信号转换成电信号接入电路并反向放大4.3取样电路1和反向放大器电路工作原理：图4—4通过调节Rp1并经过反向放大电路接入到Pt温度传感器反向放大电路的反向输入端可用于改善铂电阻Pt100的线性。4.4取样电路2的工作原理：图4—5图示