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1、4/4深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院Shenzhen Polytechnic實(shí)訓(xùn)(驗(yàn))項(xiàng)目單Training Item編制人: 編制日期:項(xiàng)目編號(hào)Item No.02項(xiàng)目名稱Item熱電偶/熱電阻溫度測(cè)量?jī)x訓(xùn)練對(duì)象Class電子專業(yè)二年級(jí)(三年制)三年級(jí)(四年制)學(xué)時(shí)Time2課程名稱Course傳感器應(yīng)用技術(shù)教材Textbook傳感器應(yīng)用(高等教育出版社)目 的Objective(1)了解熱電偶、熱電阻的分類與特性;(2)熟悉熱電偶與熱電阻的測(cè)溫原理;(3)掌握熱電偶、熱電阻溫度測(cè)量電路調(diào)試方法。內(nèi)容(方法、步驟、要求或考核標(biāo)準(zhǔn)及所需工具、材料、設(shè)備等) 一、實(shí)訓(xùn)設(shè)備與工具 傳感器綜合應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、溫
2、濕度傳感器應(yīng)用模塊(功能電路板)、K型熱電偶、PT100熱電阻、數(shù)字式萬(wàn)用表等。二、實(shí)訓(xùn)原理熱電偶是一種將溫度變化轉(zhuǎn)換為電動(dòng)勢(shì)大小的熱電式傳感器,廣泛應(yīng)用于家用電器和工業(yè)控制系統(tǒng)中。按照構(gòu)成熱電偶材料的不同可分為S、B、E、K、R、J、T等多種分度號(hào),并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表。由熱電偶構(gòu)成的數(shù)字式溫度測(cè)量?jī)x表原理如圖5所示。 圖5 熱電偶溫度測(cè)量電路在圖5中,由熱電偶測(cè)量出的溫度場(chǎng)mV信號(hào)經(jīng)過LM358兩級(jí)放大,放大后信號(hào)送到偏置調(diào)零電路和衰減電路,以適合在數(shù)字顯示表中顯示。根據(jù)表1的K型熱電偶分度表可查得,溫度的變化與輸出電壓的變化趨于線性,所以可以通過調(diào)偏置調(diào)零網(wǎng)絡(luò)電位器RP9,在0時(shí)使輸出點(diǎn)
3、Uo3電壓為0mV作為一個(gè)點(diǎn);通過調(diào)節(jié)衰減網(wǎng)絡(luò)電位器RP10,在100時(shí)使輸出點(diǎn)U o3電壓為1000mV作為另一個(gè)點(diǎn),這樣就可以得到一個(gè)近似線性的關(guān)系。 表1 K型熱電偶分度表(部分) 熱電阻是一種將溫度變化轉(zhuǎn)換為金屬材料電阻阻值變化的溫度傳感器。常用的金屬熱電阻有鉑電阻(如PT100)和銅電阻(如CU50),電阻阻值與溫度變化的關(guān)系可通過查詢熱電阻分度表或按照相關(guān)公式計(jì)算得到。對(duì)金屬鉑電阻PT100,當(dāng)溫度變化在0800C范圍內(nèi)的計(jì)算公式為 (1)其中,A、B為常數(shù),Rt、R0分別為溫度為t與0C時(shí)的電阻值。對(duì)金屬銅熱電阻,其對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式為 (2)其中,為電阻溫度系數(shù)。由PT100熱電阻
4、構(gòu)成的溫度測(cè)量電路如圖6所示。具體測(cè)量原理是:由熱電阻測(cè)量出的溫度場(chǎng)變化引起的電阻變化值經(jīng)電阻/電壓變換電路轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的變化,經(jīng)U1A放大器進(jìn)行電壓放大后送U1B構(gòu)成的電壓跟隨器,輸出信號(hào)送到偏置調(diào)零電路和衰減電路,以適合在數(shù)字顯示表中顯示。電路工作原理與圖5熱電偶電路類似。圖6 熱電阻溫度測(cè)量電路PT100是鉑熱電阻,它的阻值跟溫度的變化成正比。表2是PT100熱電阻的分度值表。當(dāng)溫度為0時(shí)PT100的阻值為100歐姆。表2 PT100熱電阻分度表(部分)三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟1. 將圖7所示溫濕度傳感器應(yīng)用模塊放置到傳感器綜合應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)平臺(tái)相應(yīng)位置。用跳線把傳感器輸出端RDO(TP9)與
5、底板顯示單元的VIN端連接。 圖7 溫度傳感器應(yīng)用模塊2. 檢查各相關(guān)連接線路,接通傳感器綜合應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)平臺(tái)電源,確認(rèn)無(wú)誤后用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量溫度傳感器模塊的供電電壓(+5V,+12V,-12V)是否正常。3. 在圖7中的熱電偶接口接入K型熱電偶(注意方向),并將其放置于環(huán)境溫度中,通過數(shù)字顯示表讀出溫度值。同時(shí)將另一K型熱電偶接入到智能溫控器的輸入端子(通過傳感器轉(zhuǎn)換板把熱電偶傳感器接到智能溫控器單元的5(GND)和6(+極)端口),此時(shí)讀出溫控器上顯示的值,與數(shù)字顯示表頭的數(shù)值進(jìn)行對(duì)照,自擬表格并記錄數(shù)據(jù)。4. 調(diào)節(jié)溫度源的溫度,重復(fù)步驟3測(cè)試內(nèi)容。5. 將熱電阻(PT100)接入到圖7電路中的PT100位置。與步驟3、4相似原理進(jìn)行溫度測(cè)量,自擬表格并記錄數(shù)據(jù)。四、問題思考1. 如果將熱電阻PT100與匹配電阻R2互換位置,按照上述步驟進(jìn)行實(shí)訓(xùn)時(shí)將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象?2. 如果調(diào)零網(wǎng)絡(luò)沒有調(diào)整到0時(shí)顯示為0V,而是0時(shí)為10mv或其他值,數(shù)字顯示表顯示的值會(huì)有什么變化?3. 分析熱電偶/熱電阻測(cè)量溫度顯示產(chǎn)生誤差的原因。五、實(shí)訓(xùn)
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