校研究性學(xué)習(xí)-研究性學(xué)習(xí)-電子溫度計(jì)的制作論文

1、.PAGE ：.；PAGE 6利用PT100鉑熱電阻與TL431自制可讀值溫度傳感器高二5班 彭健 蔣晟 何況 白梓龍 指點(diǎn)教師：王健平一、問題的提出電子化生活成為了一種趨勢(shì),更多的工具邁向電子化,.而生活中最常用的水銀溫度計(jì)在突破后其玻璃碎片和水銀能對(duì)人們呵斥損傷的危險(xiǎn),所以,我們提出了這樣一個(gè)想象:能不能制造出一種簡(jiǎn)單適用的電子控制的溫度計(jì),為我們的日常生活提供更好的保證. 目前可讀值溫度傳感器溫度計(jì)量系統(tǒng)曾經(jīng)廣泛運(yùn)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)生活各個(gè)領(lǐng)域，而且有多種成型產(chǎn)品。但傳統(tǒng)產(chǎn)品為了注重其精度和順應(yīng)各種環(huán)境，如高溫、超低溫、高濕度、電磁場(chǎng)等環(huán)境，加載了很多特殊防護(hù)進(jìn)展了特殊處置，使得產(chǎn)品造價(jià)昂貴

2、、構(gòu)造復(fù)雜，得不到普及。給技術(shù)人員尤其是學(xué)生進(jìn)展實(shí)驗(yàn)，研討帶來了困難。本文將結(jié)合實(shí)驗(yàn)嚴(yán)究和實(shí)踐運(yùn)用于一身，自制一套價(jià)錢低廉、量程大、精度高、原理簡(jiǎn)單、操作方便、拓展范圍大的可讀值溫度傳感器。TL431是TL.ST公司研制開發(fā)的并聯(lián)型三端穩(wěn)壓基準(zhǔn)。其參數(shù)高高精度，低溫漂，性價(jià)比高，他的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以恣意的設(shè)置從2.5伏到36伏范圍內(nèi)的任何值。近來在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛運(yùn)用。本文引見的測(cè)溫電路，利用可調(diào)精細(xì)并聯(lián)穩(wěn)壓器TL431和鉑電阻構(gòu)成任務(wù)電流可調(diào)的恒流源。流過鉑電阻的電流在極寬的阻值范圍內(nèi)堅(jiān)持恒定值，有效的提高了溫度丈量精度。二、 研討的目 1、為了使人們生活更加便利平安。 2、減少水銀

3、之類的有害物質(zhì)與人們接觸的時(shí)機(jī)。 3、實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保，有利于大批量消費(fèi)。三、 運(yùn)用原理我們計(jì)劃用熱敏電阻作為探頭,電流表作為表盤,利用電阻隨溫度變化而變化電流的方法得知溫度數(shù)據(jù). 探頭Pt100利用熱敏電阻Pt100隨溫度添加電阻值減小的性質(zhì)制造溫度計(jì)探頭具有靈敏度高、體積小、熱呼應(yīng)快、缺陷是非線性而且反響時(shí)間比較慢. 鉑電阻測(cè)溫精度高，性能穩(wěn)定，互換性好，價(jià)錢廉價(jià)，運(yùn)用壽命長(zhǎng)，丈量范圍大，運(yùn)用非常廣泛。但一些測(cè)溫電路沒有采用恒流措施，使流過鉑電阻的電流隨其阻值變化而變化帶來了較大的丈量誤差。Pt100傳感器是利用鉑電阻的阻值隨溫度變化而變化、并呈一定函數(shù)關(guān)系的特性來進(jìn)展測(cè)溫，其溫度/阻值對(duì)應(yīng)關(guān)

4、系為1：1-200t0時(shí)，RPt100=1001+At+Bt2+Ct3t-100 20t850時(shí)，RPt100=1001+At+Bt2 2式中，A=3.9080210-3；B=-5.8010-7；C=4.273510-12。Pt100溫度傳感器的主要技術(shù)參數(shù)如下：丈量范圍：-200+850；允許偏向值：A級(jí)0.150.002t， B級(jí)0.300.005t；熱呼應(yīng)時(shí)間30s；最小置入深度：熱電阻的最小置入深度200mm；允通電流5mA。另外，Pt100溫度傳感器還具有抗振動(dòng)、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、耐高壓等優(yōu)點(diǎn)。Pt100在各溫度下對(duì)應(yīng)的阻值 參考無錫市精信流量計(jì)公司資料溫度0123456789電阻

5、值3088.0487.6487.2486.8486.4486.0485.6385.2384.8384.432092.0491.6491.2490.8490.4490.0489.6489.2488.8488.441098.0395.6395.2394.8394.4394.0393.6393.2492.8492.440100.0099.6099.2198.8198.4198.0197.6297.2296.8296.420100.00100.40100.79101.19101.59101.98102.38102.78103.17103.5710103.96104.36104.75105.15105.

6、54105.94106.33106.73107.12107.5220107.91108.31108.70109.10109.49109.88110.28110.67111.07111.4630111.85112.25112.64113.03113.43113.82114.21114.60115.00115.3940115.78116.17116.57116.96117.35117.74118.13118.52118.91119.3150119.70120.09120.48120.87121.26121.65122.04122.43122.82123.2160123.60123.99124.38

7、124.77125.16125.55125.94126.33126.72127.1070127.49127.88128.27128.66129.05129.44129.82130.21130.60130.9980131.37131.76132.15132.54132.92133.31133.70134.08134.47134.8890.24.63.02.40.79.17.56.94.32.72100.10.49.87140.26140.64141.02141.41141.79142.18142.66110142.95143.33143.71144.10144.48144.86145.25145

8、.63146.01146.40120146.78147.16147.55147.93148.31148.69149.07149.46149.84150.22130150.60150.98151.37151.75152.13152.51152.89153.27153.65154.03140154.41154.79155.17155.55155.93156.31156.69157.07157.45157.83150158.21158.59158.97159.35159.73160.11160.49160.86161.25161.62160162.00162.38152.76133.13163.51

9、163.89164.27164.64165.0165.40170165.78166.16166.53.91167.28167.65168.03168.41168.7169.10180169.54169.91170.29170.57171.04171.42171.79172.17172.5172.92190173.29173.67174.04174.41174.79175.16175.54175.91176.2176.66200177.03177.40177.78178.15178.52178.90179.27179.64180.0180.39210180.76181.13181.51131.8

10、8182.25182.62182.99183.36183.7184.11220184.48184.85185.22.59185.96186.33185.70187.07187.4187.81230188.18188.55188.92.29189.66190.03190.40190.77191.1191.51240191.88192.24192.61132.98193.35193.72194.09194.45194.8195.19250195.56195.92196.29.66197.03197.39197.76198.13198.5198.86260199.23199.50199.90200.

11、33200.69201.06201.42201.79202.1202.52270202.89203.25203.62203.98204.35204.71205.08205.44205.8206.11280206.53206.90207.26207.63207.99208.35208.72209.08209.4209.81290210.17210.53210.89211.26211.62211.98212.34212.71213.0213.43300213.79214.15214.51214.88215.24215.60215.96216.32216.6217.04310217.40217.76

12、218.12218.49218.85219.21219.57219.93220.2220.64三端穩(wěn)壓基準(zhǔn)器TL431TL431是一個(gè)有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源.它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以恣意地設(shè)置到從Vref(2.5V)到36V范圍內(nèi)的任何值.該器件的典型動(dòng)態(tài)阻抗為0.2歐姆,在很多運(yùn)用中可以用它替代齊納二極管,例如,數(shù)字電壓表,運(yùn)放電路、可調(diào)壓電源,開關(guān)電源等等.如圖可以看到VI內(nèi)部是一個(gè)2. 5V的基準(zhǔn)源,接在運(yùn)放的反輸入端.由運(yùn)放的特性可知,只需當(dāng)REF端(同相端)的電壓非常接近VI(2.5V)時(shí)三極管中才會(huì)有一個(gè)穩(wěn)定的非飽和電流經(jīng)過，而且隨著REF端電壓的微小變化，經(jīng)過

13、三極管的電流將從1到100mA變化。當(dāng)然，該圖絕不是TL431的實(shí)踐內(nèi)部構(gòu)造，所以不能簡(jiǎn)單地用這種組合來替代它。但在分析運(yùn)用時(shí),可以近似看作該圖構(gòu)造. 電路構(gòu)造在整個(gè)電路中,R1起限流作用,TL431使得AB間的電壓值為2.5V,這樣調(diào)理R(3)可使經(jīng)過PT100的電流小至這10MA.123處這為T084中的其中三組電壓跟隨器,它們的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)A(VF)=1,即輸出電壓與輸入相等,相位一樣.3R(5)-R(10)為限流電阻.由于電壓跟隨器輸入電阻大,輸出電阻小,所以電壓、跟隨器后面的電路即可以按壓電壓進(jìn)展任務(wù)、改動(dòng)，而不會(huì)影響到前面的電路部分。由于PT100能測(cè)得的最低溫度為-200度，

14、此時(shí)PT100的阻值為17.28歐姆,這里為了切合實(shí)踐需求我們以-50度為最低溫度。此時(shí)PT100的阻值為80歐姆。PT100兩端電壓為V=IR=0.01*80=0.8伏,所以要經(jīng)過調(diào)理R(4)使F點(diǎn)電壓為0.8伏,由于要經(jīng)過安培表盤把溫度值顯示出來,所以必需進(jìn)展調(diào)零.這里我們把-50度即PT100阻值為80歐姆時(shí)為零點(diǎn)。當(dāng)PT100阻值為80歐姆時(shí)，兩端電壓為V=RI=80*0.01=0.8伏,為了使安培表讀值為零.這里利用TL084中的第四組電壓跟隨器制成一個(gè)減法器.其運(yùn)算過程如下: V(A)=0 V(B)=2.5V V(C)=2.5V+V(PT100) V(M)=V(C)-V(B) =2

15、.5V+V(PT100)-2.5V =V(PT100)(對(duì)地電壓) V(N)=0.8V(對(duì)地電壓) 所以 V(R)-V(F)=V(PT100)-0.8 這樣當(dāng)溫度為-50度即PT100阻值為80歐姆時(shí)，在安培表的讀值為零。然后利用電位計(jì)模擬PT100，對(duì)照PT100電阻分度表，調(diào)到相應(yīng)的阻值，在表盤記下相應(yīng)的溫度值即可，由于表盤的范圍有限，我用電阻對(duì)安培表進(jìn)展丈量，這里我們分了兩個(gè)量程，-50度600度。R15和R16就是對(duì)這兩個(gè)量程進(jìn)展擴(kuò)容的電阻，我用的安培表滿偏電流為0.5MA,其擴(kuò)容過程如下:V(PT100)=R(PT100)*I(PT100)當(dāng)為-50度100度量程是，滿偏時(shí)PT100

16、的阻值為RPT100=.1歐姆 V(PT100)=.1*0.01=1.391(伏) MN兩間電壓V(MN)=V(PT100)-0.81=1.391-0.8=0.59(伏) 安培表總阻值為:R=V/I=0.5a1/0.0005=1182(歐) 電流表內(nèi)阻為:R(內(nèi))=700(歐) 所以擴(kuò)容電阻R(15)=1182-700=482(歐) 同理當(dāng)為-50度600度量程時(shí)，滿偏時(shí)PT100阻值為317.06歐 V (PT100) = R(PT100)*I(PT100) = 317.06*0.01 = 3.1706(伏) V (MN) = V(PT100)-0.8 = 3.1706-0.8 = 2.3700(伏) 安培表阻值為: R = V/I = 2.5106/0.5*10-3 = 4741.2(歐)五、 研討過程1、精讀物理課本，找出有關(guān)資料.2、組員討論分析，確