第一篇：溫度傳感器的特性及應(yīng)用設(shè)計(jì)

08電子李建龍081180241061 溫度傳感器的特性及應(yīng)用設(shè)計(jì)

集成溫度傳感器是將作為感溫器件的晶體管及其外圍電路集成在同一芯片上的集成化溫度傳感器。這類傳感器已在科研，工業(yè)和家用電器等方面、廣泛用于溫度的精確測(cè)量和控制。

一、目的要求 1． 2． 測(cè)量溫度傳感器的伏安特性及溫度特性，了解其應(yīng)用。

利用AD590集成溫度傳感器，設(shè)計(jì)制作測(cè)量范圍20℃～100℃的數(shù)字

顯示測(cè)溫裝置。3． 4． 對(duì)設(shè)計(jì)的測(cè)溫裝置進(jìn)行定標(biāo)和標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，并測(cè)定其溫度特性。寫出完整的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

二、儀器裝置

AD590集成溫度傳感器、變阻器、導(dǎo)線、數(shù)字電壓表、數(shù)顯溫度加熱設(shè)備等。

三、實(shí)驗(yàn)原理圖

AD590

R=1KΩ

E=（0-30V）

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟

㈠測(cè)量伏安特性――確定其工作電壓范圍 ⒈按圖擺好儀器，并用回路法連接好線路。

⒉注意，溫度傳感器內(nèi)阻比較大，大約為20MΩ左右，電源電壓E基本上都加在了溫度傳感器兩端，即U＝E。選擇R4＝1KΩ，溫度傳感器的輸出電流I＝V/R4＝V（mV）/1KΩ＝│V│（μA）。

⒊在0～100℃的范圍內(nèi)加溫，選擇0.0、10.0、20.0……90.0、100.0℃，分別測(cè)量在0.0、1.0、2.0……25.0、30.0V時(shí)的輸出電流大小。填入數(shù)據(jù)表格。

⒋根據(jù)數(shù)據(jù)，描繪V～I(xiàn)特性曲線?？梢钥吹綇?V到30V，基本是一條水平線，說明在此范圍內(nèi)，溫度傳感器都能夠正常工作。

⒌根據(jù)V～I(xiàn)特性曲線，確定工作電壓范圍。一般確定在5V～25V為額定工作電壓范圍。

㈡測(cè)量溫度特性――確定其工作溫度范圍

⒈按圖連接好線路。選擇工作電壓為10V，輸出電流為I＝V/R4＝V（mV）/1KΩ＝│V│（μA）。

⒉升溫測(cè)量：在0～100℃的范圍內(nèi)加熱，選擇0.0、10.0、20.0……90.0、100.0℃時(shí)，分別同時(shí)測(cè)量輸出電流大小。將數(shù)據(jù)填入數(shù)據(jù)表格。

注意：一定要溫度穩(wěn)定時(shí)再讀輸出電流值大小。由于溫度傳感器的靈敏度很高，大約為k=1μA／℃，所以，溫度的改變量基本等于輸出電流的改變量。因此，其溫度特性曲線是一條斜率為k=1的直線。⒊根據(jù)數(shù)據(jù)，描繪I～T溫度特性曲線。

⒋根據(jù)I～T溫度特性曲線，求出曲線斜率及靈敏度。

⒌根據(jù)I～T溫度特性曲線，在線性區(qū)域內(nèi)確定其工作溫度范圍。㈢實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù): ⒈溫度特性

結(jié)論：

由IT特性曲線可知：AD590的靈敏度為：K=1 μΑ/ ℃； 工作溫度范圍大于20 ℃ ～100 ℃。⒉伏安特性

由V～I(xiàn)特性曲線可知：溫度傳感器工作電壓從3V到30V。（一般確定為：5V～30V）

四、探索與設(shè)計(jì)

㈠利用溫度傳感器，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)碼顯示溫度計(jì)

用AD590集成溫度傳感器制作一個(gè)熱力學(xué)溫度計(jì)，畫出電路圖，說明調(diào)節(jié)方法。

原理圖 ⒈按圖擺好儀器，并用回路法連接好線路。

⒉絕對(duì)零度定標(biāo)：將電源負(fù)極C端認(rèn)為是絕對(duì)零度T0＝－273.15℃，將電路B端認(rèn)為是0℃，則從C到B，溫度每變化1℃，壓變化1mV，所以，UBC＝273.15mV。因此，調(diào)整R2、R3電阻大小，使UBC＝273.15mV。這就是絕對(duì)零度定標(biāo)。⒊室溫TS定標(biāo)：同理，將溫度傳感器放置于室溫為TS的水中，認(rèn)為電路A端是TS℃。因此，應(yīng)當(dāng)有UAB＝│TS│mV。調(diào)整R4電阻大小，使UAB＝│TS│mV。這就是室溫TS定標(biāo)。

⒋升溫測(cè)量：如將表頭分度值標(biāo)定為1℃，就從0℃開始，每升高1℃測(cè)量一次輸出電壓（電流）大小。如將表頭分度值標(biāo)定為5℃，就從0℃開始，每升高5℃測(cè)量一次輸出電壓（電流）大小。

⒌將升降溫的數(shù)據(jù)填入數(shù)據(jù)表格，準(zhǔn)備數(shù)據(jù)處理。

⒍根據(jù)數(shù)據(jù)，描繪（電壓～溫度）V～T特性曲線。根據(jù)V～T特性曲線，將數(shù)字式（或指針式）電壓表重新標(biāo)定為溫度表。

⒎溫度計(jì)的改裝

: 根據(jù)左圖V～T特性曲線,將電壓表重新標(biāo)定為溫度計(jì),間隔為5 ℃

㈡利用溫度傳感器設(shè)計(jì)溫差溫度計(jì) ⒈原理圖:

⒉溫差溫度計(jì)的調(diào)節(jié)方法: 按A圖用回路法接好電路

絕對(duì)零度定標(biāo):將C端認(rèn)為是絕對(duì)零度-273.15 ℃,將B端認(rèn)為是0 ℃.調(diào)整R2,R3電阻的大?。▽?shí)驗(yàn)如圖標(biāo)記）,使UBC=273.15mV 室溫TS定標(biāo):將兩個(gè)傳感器置于室溫TS的水中,認(rèn)為A、D端是TS=20 ℃.調(diào)整R4、R5的大小（實(shí)驗(yàn)如圖標(biāo)記）,使UAB= UDB =20mV 再按B圖接好電路

升溫測(cè)量:將D端溫度保持室溫(20 ℃),A端每升高5 ℃測(cè)量一次輸出電壓 根據(jù)數(shù)據(jù),繪制V～T特性曲線,將電壓表重新標(biāo)定為溫差溫度計(jì) ⒊溫差溫度計(jì)的改裝: 改裝: 根據(jù)左圖V～T特性曲線,將電壓表重新標(biāo)定為溫差溫度計(jì),間隔為5 ℃㈢創(chuàng)新設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn): 優(yōu)點(diǎn): AD590互換性好,抗干擾能力強(qiáng),溫度與電壓呈良好的線性關(guān)系,精度高

加熱設(shè)備采用水浴加熱,可以防止極間短路;試管中加入煤油,保證AD590與杜瓦瓶中水之間有良好的熱傳遞 缺點(diǎn): AD590的靈敏度可能不是嚴(yán)格的1 μA/ ℃,使溫度計(jì)誤差增大 升溫測(cè)量中,溫度不好控制

由于條件限制,溫度計(jì)只能從室溫開始測(cè)溫 溫度計(jì)表頭分度值為5 ℃,靈敏度比較小

溫差溫度計(jì)的升溫測(cè)量的間隔溫度為5 ℃,靈敏度比較小

第二篇：數(shù)字溫度傳感器的應(yīng)用

數(shù)字溫度傳感器 DS1820(DS18B20)的應(yīng)用

DSl820 數(shù)字溫度計(jì)提供 9 位(二進(jìn)制)溫度讀數(shù) 指示器件的溫度 信息經(jīng)過單線接口送入 DSl820 或從 DSl820 送出 因此從主機(jī) CPU 到DSl820 僅需一條線(和地線)DSl820 的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源 因?yàn)槊恳粋€(gè) DSl820 在出廠時(shí)已經(jīng)給定了唯一的序號(hào) 因此任意多個(gè) DSl820 可以存放在同一條單線總線上 這允許在許多不同的地方放置溫度敏感 DSl820 的測(cè)量范圍從-55 到+125 增量值為 0.5 可在 l s(典型值)內(nèi)把溫度變換成數(shù)字.每一個(gè) DSl820 包括一個(gè)唯一的 64 位長(zhǎng)的序號(hào) 該序號(hào)值存放在 DSl820 內(nèi)部的 ROM(只讀存貯器)中 開始8 位是產(chǎn)品類型編碼(DSl820 編碼均為（10H)接著的48位是每個(gè)器件唯一的序號(hào)最后8位是前面 56位的CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn))碼DSl820 中還有用于貯存測(cè)得的溫度值的兩個(gè) 8 位存貯器 RAM 編號(hào)為 0 號(hào)和 1號(hào)1號(hào)存貯器存放溫度值的符號(hào)，如果溫度為負(fù)，則 1 號(hào)存貯器 8 位全為 1，否則全為 0，0 號(hào)存貯器用于存放溫度值的補(bǔ)碼，LSB(最低位)的1表示0.5將存貯器中的二進(jìn)制數(shù)求補(bǔ)再轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)并除以 2 就得到被測(cè)溫度值(-550 125)，DSl820 的引腳如圖 2 26-l 所示。每只 DS18b20 都可以設(shè)置成兩種供電方式 ：即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式，采取數(shù)據(jù)總線供電方式可以節(jié)省一根導(dǎo)線，但完成溫度測(cè)量的時(shí)間較長(zhǎng)；采取外部供電方式則多用一根導(dǎo)線，但測(cè)量速度較快.溫度計(jì)算

1、DS18b20用9位存貯溫度值,最高位為符號(hào)位。下圖為 18b20 的溫度存儲(chǔ)方式，負(fù)溫度

S=1，正溫度 S=0，如00AAH 為+85 ,0032H 為 25，F(xiàn)F92H 為55

2、Ds18b20 用 12 位存貯溫值度，最高位為符號(hào)位，下圖為18b20的溫度存儲(chǔ)方式，負(fù)溫度S=1，正溫度 S=0。如0550H 為+85，0191H 為25.0625 ,FC90H 為-55

二DSl820 工作過程及時(shí)序 DSl820 工作過程中的協(xié)議如下

初始化RoM 操作命令 存儲(chǔ)器操作命令 處理數(shù)據(jù) 1初始化

單總線上的所有處理均從初始化開始 ROM 操作品令

總線主機(jī)檢測(cè)到 DSl820 的存在便可以發(fā)出 ROM 操作命令之一 代碼

指令 Read ROM(讀 ROM)

[33H] Match ROM(匹配 ROM)

[55H] Skip ROM(跳過 ROM]

[CCH] Search ROM(搜索 ROM)

[F0H] Alarm search(告警搜索)

[ECH] 3存儲(chǔ)器操作命令

代碼

指令

這些命令如

Write Scratchpad(寫暫存存儲(chǔ)器)

[4EH] Read Scratchpad(讀暫存存儲(chǔ)器)

[BEH] Copy Scratchpad(復(fù)制暫存存儲(chǔ)器)

[48H] Convert Temperature(溫度變換)

[44H] Recall EPROM(重新調(diào)出)

[b8H] Read Power supply(讀電源)

[b4H] 4 時(shí)序

主機(jī)使用時(shí)間隙(time slots)來讀寫 DSl820 的數(shù)據(jù)位和寫命令字的位(1)初始化

時(shí)序見圖 2.25-2主機(jī)總線 to 時(shí)刻發(fā)送一復(fù)位脈沖(最短為 480us 的低電平信號(hào))接著在 tl 時(shí)刻釋放總線并進(jìn)入接收狀DSl820 在檢測(cè)到總線的上升沿之后 等待 15-60us接DS1820 在 t2 時(shí)刻發(fā)出存在脈沖(低電平持續(xù) 60-240 us)如圖中虛線所示以下子程序在 MCS51 仿真機(jī)上通過其晶振為 12M.初始化子程序

RESET PUSH B

;保存 B 寄存器 PUSH A

;保存 A 寄存器 MOV A,#4

;設(shè)置循環(huán)次數(shù) CLR P1.0

;發(fā)出復(fù)位脈沖 MOV B,#250

;計(jì)數(shù) 250 次

DJNZ B,$

;保持低電平500us SETB Pl.0

;釋放總線

MOV B,#6

;設(shè)置時(shí)間常數(shù) CLR C

;清存在信號(hào)標(biāo)志 WAITL: JB Pl.0,WH

;若總線釋放 跳出循環(huán)

DJNZ B,WAITL

;總線低 等待

DJNZ ACC,WAITL

;釋放總線等待一段時(shí)間 SJMP SHORT WH: MOV B,#111 WH1: ORL C,P1.0 DJNZ B,WH1

;存在時(shí)間等待 SHORT: POP A POP B RET(2)寫時(shí)間隙

當(dāng)主機(jī)總線 t o 時(shí)刻從高拉至低電平時(shí) 就產(chǎn)生寫時(shí)間隙 見圖 2 25 3圖 2 254從 to 時(shí)刻開始 15us 之內(nèi)應(yīng)將所需寫的位送到總線上DSl820 在 t后 15-60us 間對(duì)總線采樣 若低電平寫入的位是 0見圖 2 25 3若高電平寫入的位是 1見圖 2 25 4連續(xù)寫 2 位間的間隙應(yīng)大于 1us

寫位子程序(待寫位的內(nèi)容在 C 中)

WRBIT: PUSH B

;保存 B MOV B,#28;設(shè)置時(shí)間常數(shù)

CLR P1.0;寫開始

NOP

;1US

NOP

;1US NOP

;1US NOP

;1US NOP

;1US MOVPl.0,C

;C 內(nèi)容到總線

WDLT:

DJNZ B,WDLT

;等待 56Us POP B SETB Pl.0

;釋放總線

RET

;返回 寫字節(jié)子程序(待寫內(nèi)容在 A 中): WRBYTB: PUSH B

:保存 B MOV B #8H

;設(shè)置寫位個(gè)數(shù)

WLOP: RRC A

;把寫的位放到 C ACALL WRBIT

;調(diào)寫位子程序 DJNZ B WLOP;8 位全寫完? POP B RET(3)讀時(shí)間隙

見圖 2 25 5主機(jī)總線 to 時(shí)刻從高拉至低電平時(shí)，總線只須保持低電平l 7ts。之后在 t1 時(shí)刻將總線拉高，產(chǎn)生讀時(shí)間隙，讀時(shí)間隙在 t1 時(shí)刻后 t 2 時(shí)刻前有效。z 距 to 為 15捍 s，也就是說，t z 時(shí)刻前主機(jī)必須完成讀位，并在 t o 后的 60 尸 s 一 120 fzs 內(nèi)釋放總線。讀位子程序(讀得的位到 C 中)

RDBIT:

PUSH B

;保存 B

PUSH A

;保存 A MOV B,#23

;設(shè)置時(shí)間常數(shù)

CLR P1.0

;讀開始 圖 2 25 5 的 t0 時(shí)刻

NOP

;1US

NOP

;1US

NOP

;1US

NOP

;1US

SETB Pl.0

;釋放總線

MOV A,P1;;P1 口讀到 A MOV C,EOH

;P1.0 內(nèi)容 C NOP

;1US NOP

;1US NOP

;1US NOP

;1US RDDLT:

DJNZ B,RDDLT SETB P1.0 POP A POP B

;等待 46us RET 讀字節(jié)子程序(讀到內(nèi)容放到 A 中)

RDBYTE: PUSH B

;保存 B RLOP MOV B,#8H

;設(shè)置讀位數(shù) ACALL RDBIT;調(diào)讀 1 位子程序

RRC A

;把讀到位在 C 中并依次送給 A DJNZ B,RLOP;8 位讀完? POP B

；恢復(fù)B RET

三、多路測(cè)量

每一片 DSl820 在其 ROM 中都存有其唯一的 48 位序列號(hào)，在出廠前已寫入片內(nèi) ROM中，主機(jī)在進(jìn)入操作程序前必須逐一接入 1820 用讀 ROM(33H)命令將該 l 820 的序列號(hào)讀出并登錄。當(dāng)主機(jī)需要對(duì)眾多在線1820的某一個(gè)進(jìn)行操作時(shí)，首先要發(fā)出匹配 ROM 命令(55H，)緊接著主機(jī)提供 64 位序列(包括該 1820 的 48 位序列號(hào))，之后的操作就是針對(duì)該 1820 的。而所謂跳過 ROM 命令即為 之后的操作是對(duì)所有 1820 的?？驁D中先有跳過 ROM，即是啟動(dòng)所有 1820 進(jìn)行溫度變換，之后，通過匹配 ROM，再逐一地讀回每個(gè) 1820 的溫度數(shù)據(jù)。在1820組成的測(cè)溫系統(tǒng)中，主機(jī)在發(fā)出跳過ROM 命令之后，再發(fā)出統(tǒng)一的溫度轉(zhuǎn)換啟動(dòng)碼 44H，就可以實(shí)現(xiàn)所有 1820的統(tǒng)一轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過 1s 后，就可以用很少的時(shí)間去逐一讀取。這種方式使其 T 值往往小于傳統(tǒng)方式（由于采取公用的放大電路和 A D 轉(zhuǎn)換器，只能逐一轉(zhuǎn)換。）顯然通道數(shù)越多這種省時(shí)效應(yīng)就越明顯。

四、實(shí)際應(yīng)用 ds1820 序列號(hào)獲得

;|--------------|

;|

讀出 ds1820 序列號(hào)應(yīng)用程序,P1.6 接 ds1820

|;|--------------| ORG 0000H

AJMP MAIN

ORG 0020H

MAIN: MOV SP,#60H

CLR EA

;使用 ds1820 一定要禁止任何中斷產(chǎn)生

LCALL INT

;初始化 ds1820

MOV A,#33H

LCALL WRITE

;送入讀 ds1820 的 ROM 命令

LCALL READ

;開始讀出當(dāng)前 ds1820 序列號(hào)

MOV 40H,A

INT:

WRITE: LCALL READ MOV 41H,A LCALL READ MOV 42H,A LCALL READ

MOV 43H,A

LCALL READ

MOV 44H,A

LCALL READ

MOV 45H,A

LCALL READ

MOV 46H,A

LCALL READ

MOV 47H,A

SETB EA

SJMP $

CLR EA

L0:CLR P1.6

MOV R2,#200 L1:CLR P1.6

DJNZ R2,L1

SETB P1.6

MOV R2,#30 L4:DJNZ R2,L4

CLR C

ORL C,P1.6

JC L0

MOV R6,#80 L5:ORL C,P1.6

JC L3

DJNZ R6,L5

SJMP L0 L3:MOV R2,#240 L2:DJNZ R2,L2

RET

CLR EA

MOV R3,#8

;初始化 ds1820 子程序

;ds1820 總線為低復(fù)位電平

;總線復(fù)位電平保持 400us

;釋放 ds1820 總線

;釋放 ds1820 總線保持 60us

;清存在信號(hào)

;存在嗎?不存在則重新來

;向 ds1820 寫操作命令子程序

;寫入 ds1820 的 bit 數(shù),一個(gè)字節(jié) 8 個(gè) bit

WR1:SETB P1.6

MOV R4,#8

RRC A

;把一個(gè)字節(jié) data(A)分成 8 個(gè) bit 環(huán)移給 C CLR P1.6

;開始寫入 ds1820 總線要處于復(fù)位(低)狀態(tài)

WR2: DJNZ R4,WR2

;ds1820 總線復(fù)位保持 16us

MOV P1.6,C

;寫入一個(gè) bit

MOV R4,#20 WR3: DJNZ R4,WR3

;等待 40us

DJNZ R3,WR1

;寫入下一個(gè) bit

SETB P1.6

;重新釋放 ds1820 總線

RET

READ:

CLR EA

MOV R6,#8

;連續(xù)讀 8 個(gè) bit RE1:

CLR P1.6

;讀前總線保持為低

MOV R4,#4

NOP

SETB P1.6

;開始讀 總線釋放

RE2:

DJNZ R4,RE2

;持續(xù) 8us

MOV C,P1.6

;從 ds1820 總線讀得一個(gè) bit RRC A

;把讀得的位值環(huán)移給 A

MOV R5,#30 RE3:

DJNZ R5,RE3

;持續(xù) 60us

DJNZ R6,RE1

;讀下一個(gè) bit

SETB P1.6

;重新釋放 ds1820 總線

RET 2 溫度轉(zhuǎn)換和讀取

;|-|

;|

獲取單個(gè) ds1820 轉(zhuǎn)化的溫度值的應(yīng)用程序,P1.6 接 ds1820

|;|-|

ORG 0000H

AJMP MAIN

ORG 0020H MAIN:

MOV SP,#60H

LCALL GET_TEMP

SJMP $ GET_TEMP:

CLR PSW.4

SETB PSW.3

;設(shè)置工作寄存器當(dāng)前所在的區(qū)域

CLR EA

;使用 ds1820 一定要禁止任何中斷產(chǎn)生

LCALL INT

;調(diào)用初使化子程序

MOV A,#0CCH

LCALL WRITE

;送入跳過 ROM 命令

MOV A, #44H

LCALL WRITE

;送入溫度轉(zhuǎn)換命令

LCALL INT

;溫度轉(zhuǎn)換完全,再次初使化 ds1820

MOV A,#0CCH

LCALL WRITE

;送入跳過 ROM 命令

MOV A,#0BEH

LCALL WRITE

;送入讀溫度暫存器命令

INT:

WRITE:

LCALL READ

MOV R7,A

;讀出溫度值低字節(jié)存入 R7

LCALL READ

MOV R6,A

;讀出謾度值高字節(jié)存入 R6

SETB EA

RET

;初始化 ds1820 子程序

CLR EA

L0: CLR P1.6

;ds1820 總線為低復(fù)位電平

MOV R2,#200

L1: CLR P1.6

DJNZ R2,L1

;總線復(fù)位電平保持 400us

SETB P1.6

;釋放 ds1820 總線

MOV R2,#30

L4: DJNZ R2,L4

;釋放 ds1820 總線保持 60us

CLR C

;清存在信號(hào)

ORL C,P1.6

JC L0

;存在嗎?不存在則重新來

MOV R6,#80

L5: ORL C,P1.6

JC L3

DJNZ R6,L5

SJMP L0

L3: MOV R2,#240

L2: DJNZ R2,L2

RET

;向 ds1820 寫操作命令子程序

CLR EA

MOV R3,#8

;寫入 ds1820 的 bit 數(shù),一個(gè)字節(jié) 8 個(gè) bit WR1: SETB P1.6

MOV R4,#8

RRC A

;把一個(gè)字節(jié) data(A)分成 8 個(gè) bit 環(huán)移給 C

CLR P1.6

;開始寫入 ds1820 總線要處于復(fù)位(低)狀態(tài)

WR2:DJNZ R4,WR2

;ds1820 總線復(fù)位保持 16us

MOV P1.6,C

;寫入一個(gè) bit

MOV R4,#20 WR3 :DJNZ R4,WR3

;等待 40us

DJNZ R3,WR1

;寫入下一個(gè) bit

SETB P1.6

;重新釋放 ds1820 總線

RET

READ:

CLR EA

MOV R6,#8

;連續(xù)讀 8 個(gè) bit RE1:CLR P1.6

MOV R4,#4

NOP

SETB P1.6

RE2:DJNZ R4,RE2

MOV C,P1.6

RRC A

MOV R5,#30 RE3:DJNZ R5,RE3

DJNZ R6,RE1

SETB P1.6

RET

END

;讀前總線保持為低

;開始讀 總線釋放

;持續(xù) 8us

;從 ds1820 總線讀得一個(gè) bit;把讀得的位值環(huán)移給 A

;持續(xù) 60us

;讀下一個(gè) bit

;重新釋放 ds1820 總線

第三篇：溫度傳感器響應(yīng)特性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)報(bào)告

溫度傳感器響應(yīng)特性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

研究報(bào)告

學(xué)生：宋玉力 指導(dǎo)教師：王輝林

測(cè)控與精儀實(shí)驗(yàn)室 二00六年十二月

目 錄

第一章 系統(tǒng)組成及檢測(cè)原理????????????????????2 第二章 檢測(cè)工藝參數(shù)設(shè)計(jì)?????????????????????5 第三章 檢測(cè)步驟與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理??????????????????6第一章

系統(tǒng)組成及檢測(cè)原理

傳統(tǒng)的溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn)只是觀察數(shù)值準(zhǔn)不準(zhǔn)，對(duì)于響應(yīng)時(shí)間、特性曲線、補(bǔ)償方法等不了解，本研究依托溫度實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，對(duì)自制的K型的熱電偶的主要技術(shù)參數(shù)響應(yīng)時(shí)間、特性曲線、誤差等全面檢測(cè)。

自制K型的熱電偶

智能化的自動(dòng)檢定智能化的檢定裝置以國(guó)家最新檢定規(guī)程為依據(jù)，結(jié)合計(jì)量工作的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)以及先進(jìn)的微機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了檢定過程自動(dòng)化，數(shù)據(jù)處理微機(jī)化的理想目標(biāo)。

一、主要技術(shù)指標(biāo)

數(shù)字多用表分辨力 電壓 0.1μV 電阻 0.0001Ω 數(shù)字多用表準(zhǔn)確度 電壓 0.005%RD+10字

電阻 0.01%RD+10字 低電勢(shì)掃描開關(guān)寄生電勢(shì) ≤0.4μV

二、依據(jù)的檢定規(guī)程

JJG141-2000 工作用貴金屬熱電偶檢定規(guī)程 JJG351-1998 工作用廉金屬熱電偶檢定規(guī)程

JJG668-1997 工作用鉑銠10-鉑、鉑銠13-鉑短型熱電偶檢定規(guī)程 JJG229-1998 工作用鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程 JJG75-1995 工作用鉑銠10-鉑熱電阻檢定規(guī)程 JJG167-1995 工作用鉑銠13-鉑銠6熱電偶檢定規(guī)程

三、性能特點(diǎn)

軟件基于Windows平臺(tái)，微機(jī)最低配置：奔騰Ⅲ 1G、128內(nèi)存、多媒體。該裝置可以開展K、E、J、N、B、S、R、T等各種型號(hào)的熱電偶的檢定。工作基準(zhǔn)可以達(dá)到檢定一等標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的要求。

該裝置可以開展Pt100、Pt10、Cu50、Cu100等各種工作用熱電阻的檢定。尤其對(duì)三線制熱電阻作了專門處理，使得測(cè)試工作十分簡(jiǎn)便易行。檢定工程嚴(yán)格按國(guó)家檢定規(guī)程進(jìn)行，按溫指標(biāo)嚴(yán)格控制符合檢定規(guī)程。依據(jù)檢定工作實(shí)際需要設(shè)立接線盒，接線簡(jiǎn)單清楚，更便于操作。

四、主要優(yōu)點(diǎn)

軟件具有語音提示錯(cuò)誤、操作指導(dǎo)功能，硬件自我測(cè)試功能，用戶可方便查找故障點(diǎn)。升溫曲線直觀顯示，原始記錄數(shù)據(jù)自動(dòng)處理、判斷、自動(dòng)打印證書。被檢電偶、電阻采用多組檢定，檢定對(duì)象可達(dá)三、四十支，以提高勞動(dòng)效率。工況環(huán)境較好的情況下，檢定爐可采用微機(jī)控溫；干擾強(qiáng)烈的環(huán)境中可使用外部高精度溫控儀表控溫，提高抗干擾能力。檢定爐控溫采用智能PID參數(shù)，各檢定爐采用不同PID控制，各溫度檢定點(diǎn)可任意設(shè)置PID參數(shù)，實(shí)現(xiàn)控溫指標(biāo)的優(yōu)化。軟件具有設(shè)備管理數(shù)據(jù)庫，可任意選擇各熱電偶臥式檢定爐、標(biāo)準(zhǔn)器等設(shè)備。使用過程中修改、調(diào)入方便。

熱電偶檢定具有冷端自動(dòng)補(bǔ)償功能。系統(tǒng)采用同名極法檢定標(biāo)準(zhǔn)電偶，達(dá)到高精度測(cè)量，可為各省地計(jì)量所提示服務(wù)。三線電阻檢定采用人工換線與自動(dòng)換線兩種方法，滿足不同用戶需要。系統(tǒng)具有獨(dú)立的溫度超溫保護(hù)裝置，可避免超溫事故的發(fā)生。五、系統(tǒng)原理框圖

系統(tǒng)的核心部分是由微機(jī)、打印機(jī)、數(shù)字多用表、低電勢(shì)掃描開關(guān)、溫控配電箱或高精密智能溫控器等構(gòu)成。

外圍恒溫設(shè)備由標(biāo)準(zhǔn)恒溫油槽、冰點(diǎn)槽、熱電偶檢定爐、冷端補(bǔ)償器等構(gòu)成，如下圖： 第二章 檢測(cè)工藝參數(shù)設(shè)計(jì)

一、熱電偶檢定的工作過程

1、熱電偶檢定的過程

標(biāo)準(zhǔn)及被檢熱電偶應(yīng)捆扎成束，放入檢定爐。其冷端接補(bǔ)償導(dǎo)線后插入冷端補(bǔ)償器。打開檢定軟件，信息輸入完畢后，點(diǎn)擊“啟動(dòng)”按鈕，則微機(jī)控制掃描開關(guān)工作，并從數(shù)字多用表讀取相關(guān)數(shù)據(jù)。微機(jī)在對(duì)線路進(jìn)行有無開路、短路、接反等檢查后，開始送加熱信號(hào)給溫控配電箱，配電箱送出相應(yīng)的加熱功率至熱電偶檢定爐。加熱過程中，微機(jī)始終通過讀取標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的電壓值來監(jiān)控爐溫，并根據(jù)算法自動(dòng)調(diào)整加熱量，直至爐溫穩(wěn)定在我們所需要的設(shè)定溫度值上。使用高精密智能控制器的用戶，爐溫由其直接控制。當(dāng)爐溫在絕對(duì)偏差及穩(wěn)定度均符合要求時(shí)，微機(jī)控制掃描開關(guān)及數(shù)字多用表，完成對(duì)標(biāo)準(zhǔn)及被檢熱電偶的多遍檢測(cè)。微機(jī)對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描，如認(rèn)為穩(wěn)定性達(dá)到要求，則開始控制系統(tǒng)進(jìn)行下一個(gè)點(diǎn)的控溫、檢測(cè)。全部設(shè)定點(diǎn)檢測(cè)完畢后，在微機(jī)上可預(yù)覽原始數(shù)據(jù)及運(yùn)算結(jié)果，需要時(shí)可輸出至打印機(jī)。2.熱電阻檢定的過程

標(biāo)準(zhǔn)及被檢電阻置于冰點(diǎn)槽或恒溫油槽內(nèi)，待溫度穩(wěn)定后，操作微機(jī)開始檢測(cè)讀數(shù)，讀數(shù)完成后，如發(fā)現(xiàn)讀數(shù)的穩(wěn)定性未達(dá)到要求，可等待一段時(shí)間后重新進(jìn)行該點(diǎn)的檢定，請(qǐng)按提示將原來的數(shù)據(jù)覆蓋。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)判斷讀數(shù)時(shí)機(jī)的用戶，可以通過微機(jī)自動(dòng)判斷是否已經(jīng)滿足讀數(shù)要求，自動(dòng)讀數(shù)。檢定完畢后保存數(shù)據(jù)，原始數(shù)據(jù)及運(yùn)算結(jié)果可在微機(jī)上預(yù)覽，需要時(shí)打印輸出。

二、系統(tǒng)各部分的工藝參數(shù)設(shè)置

1.計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，主要功能：

它是軟件運(yùn)行的平臺(tái)，提示用戶輸入各種參數(shù)，顯示溫度曲線，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理?？刂茠呙栝_關(guān)的工作，使標(biāo)準(zhǔn)及被檢七路信號(hào)逐一進(jìn)入數(shù)字多用表，完成模數(shù)轉(zhuǎn)換。通過RS232接口與數(shù)字多用表進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，控制數(shù)字多用表進(jìn)行功能轉(zhuǎn)換,并讀取由各路信號(hào)轉(zhuǎn)換而成的數(shù)字量，送微機(jī)進(jìn)行處理。將采集到的溫度信號(hào)與設(shè)定值進(jìn)行比較，并根據(jù)相應(yīng)的算法運(yùn)算處理，得出加熱量送溫控配電箱，控制檢定爐的溫度。2.低電勢(shì)轉(zhuǎn)換開關(guān)

功能切換：進(jìn)行測(cè)量狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。

信號(hào)采集：采用我公司特殊設(shè)計(jì)的低電勢(shì)轉(zhuǎn)換開關(guān),完成測(cè)量信號(hào)的調(diào)理及多路采集。狀態(tài)指示：進(jìn)行電阻測(cè)試時(shí)，綠色指示燈代表檢測(cè)電流的方向，燈亮表示正向，燈滅表示反向；進(jìn)行電偶測(cè)試時(shí)，觸發(fā)輸出端有直流電壓輸出。3.數(shù)字多用表

數(shù)字多用表接受來自計(jì)算機(jī)的指令，按要求進(jìn)行功能轉(zhuǎn)換，并將信號(hào)對(duì)應(yīng)的數(shù)字量送入微機(jī)。數(shù)字表是系統(tǒng)中關(guān)系到量值傳遞準(zhǔn)確性的核心儀器，它直接決定了檢定數(shù)據(jù)的可靠性。本系統(tǒng)推薦使用美國(guó)產(chǎn)KEITHLEY2700數(shù)字多用表，它性能穩(wěn)定，分辨率高，滿足國(guó)家規(guī)程中相應(yīng)的指標(biāo)。4.打印機(jī)

完成原始記錄及檢定證書的輸出。原則上對(duì)打印機(jī)并無特殊要求，只要能正常工作即可。但考慮到打印效果的差別及檢定工作的重要性，使用激光打印機(jī)。5.溫控配電箱

溫控配電箱用來完成對(duì)檢定爐的加熱控制及溫度超限保護(hù)。計(jì)算機(jī)輸出的加熱控制量由配電箱內(nèi)部的固態(tài)繼電器執(zhí)行功率調(diào)節(jié)，加熱電流直接送往檢定爐，控制爐溫達(dá)到檢定要求。配電箱內(nèi)部裝有一塊帶上限保護(hù)繼電器的溫控表，用戶可自行設(shè)定上限保護(hù)溫度。當(dāng)由于某種原因造成溫度上沖時(shí)，溫控表繼電器跳開，隨之配電箱內(nèi)接觸器也跳開，切斷電流回路，以免發(fā)生事故。保護(hù)用測(cè)溫電偶（一般為K型）應(yīng)正確從檢定爐另一端插入到爐管中心位置，并確認(rèn)接線正確可靠。6.熱電偶檢定爐

為熱電偶檢定提供300℃以上檢定溫度環(huán)境；通常使用長(zhǎng)度為600mm的管式檢定爐；檢定短型熱電偶時(shí)使用長(zhǎng)度為300mm的檢定爐；檢定雙鉑銠熱電偶時(shí)使用特殊高溫檢定爐； 檢定爐溫場(chǎng)應(yīng)符合規(guī)程要求。檢定爐應(yīng)具有較厚的保溫層及較小的電感效應(yīng)，以免引起溫度及電信號(hào)的跳動(dòng)。7.恒溫油槽

提供300度以下檢定溫度環(huán)境。應(yīng)選取攪拌性能良好，控溫性能快速且穩(wěn)定的恒溫油槽。檢定時(shí)的溫場(chǎng)均勻性及穩(wěn)定度應(yīng)符合規(guī)程要求。8.高精密智能溫控器

采用日本原裝進(jìn)口儀表，運(yùn)行穩(wěn)定且溫度過沖小，控溫精度高，可用來控制檢定爐及恒溫槽，并有串口與微機(jī)相聯(lián)。第三章 檢測(cè)步驟與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

一、各部件的連接、軟件安裝與維護(hù)

1.計(jì)算機(jī)與掃描開關(guān)的連接

將顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)等外部設(shè)備連接到主機(jī)上。取出我公司提供的USB軟件加密狗，插在USB插口內(nèi)。將主機(jī)、顯示器、打印機(jī)、掃描開關(guān)、數(shù)字多用表的電源插頭插入帶有可靠接地的電源插座中。取掃描開關(guān)的通訊電纜，辨別插頭針與孔的區(qū)別，一端連接計(jì)算機(jī)串口，另一頭插入掃描開關(guān)通訊口。2.計(jì)算機(jī)與數(shù)字表的連接

從數(shù)字表的包裝盒中取出RS232通訊電纜，辨別插頭針與孔的區(qū)別，一端連接計(jì)算機(jī)串口,另一端連接數(shù)字多用表通訊口。3.掃描開關(guān)與溫控配電箱的連接

掃描開關(guān)的觸發(fā)輸出接溫控配電箱的觸發(fā)輸入，正負(fù)勿接反。4.掃描開關(guān)后面板、接線盒與測(cè)試線的連接

掃描開關(guān)后面板與測(cè)試線按標(biāo)號(hào)、顏色連接，如1號(hào)綠色測(cè)試線接掃描開關(guān)后面板被檢1的綠色接線柱，接線盒與測(cè)試線同樣按標(biāo)號(hào)、顏色連接，檢查無誤后，將接線盒安裝在靠近工作區(qū)的墻壁上。5.數(shù)字表與掃描開關(guān)的連接

將數(shù)字表的兩組測(cè)試線分別插入數(shù)字表電壓端兩個(gè)插孔及電流端兩個(gè)插孔，測(cè)試線的另一端接掃描開關(guān)對(duì)應(yīng)的電壓端插孔及電流端插孔。6.溫控配電箱與熱電偶檢定爐的連接

檢定爐的加熱電源由溫控配電箱提供，溫控配電箱的電源輸出端接檢定爐的電源端。注意：為保證人身安全，必須保證檢定爐及溫控配電箱均可靠接地！7.軟件的安裝及維護(hù)

本軟件為綠色軟件，不需要安裝，將本軟件所有內(nèi)容復(fù)制到硬盤即可運(yùn)行使用。保證系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，我公司要求：

推薦使用Windows2000操作系統(tǒng)，專機(jī)專用，專用的用戶名登錄,否則存在使用權(quán)限的問題。請(qǐng)勿在微機(jī)上安裝游戲軟件，不聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)，以防病毒侵入。備份溫度檢定軟件的參數(shù)設(shè)置，并不要輕易調(diào)整溫度檢定軟件的各種設(shè)置，在經(jīng)過咨詢后方可調(diào)整。經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，如發(fā)現(xiàn)溫度檢定軟件或操作系統(tǒng)出現(xiàn)不正常現(xiàn)象，以至影響檢定工作的正常進(jìn)行則應(yīng)進(jìn)行軟件的重新復(fù)制。如仍不能解決問題，則需要重新安裝操作系統(tǒng)。

二、開機(jī)步驟

1.打開數(shù)字多用表電源開關(guān)，預(yù)熱數(shù)字多用表（按要求預(yù)熱45分鐘以上）； 2.打開低電勢(shì)掃描開關(guān)電源開關(guān)； 3.打開微機(jī)顯示器及主機(jī)電源開關(guān)； 4.開展熱電偶檢定時(shí)打開溫控配電箱電源； 5.啟動(dòng)檢定軟件； 6.操作軟件進(jìn)行工作。

三、軟件程序使用

1、附件安裝

運(yùn)行熱電偶檢定軟件；驅(qū)動(dòng)安裝-工具->安裝附件->安裝加密狗驅(qū)動(dòng)程序；數(shù)字表多用表驅(qū)動(dòng)安裝-工具->安裝附件->安裝數(shù)字表驅(qū)動(dòng)程序，選擇用戶所使用數(shù)字表型號(hào)的驅(qū)動(dòng)；掃描開關(guān)驅(qū)動(dòng)安裝-工具->安裝附件->安裝掃描開關(guān)驅(qū)動(dòng)程序，選擇掃描開關(guān)的驅(qū)動(dòng)；中文語音引擎-工具->安裝附件->安裝中文語音引擎。

注意：不安裝加密狗或未安裝加密狗驅(qū)動(dòng)，軟件運(yùn)行時(shí)會(huì)提示“未安裝加密狗驅(qū)動(dòng)”，軟件上方顯示測(cè)試版，此時(shí)軟件無法正常使用。

2、設(shè)備設(shè)置

可通過主程序菜單：文件－>設(shè)備，打開設(shè)備對(duì)話框。注：設(shè)備參數(shù)設(shè)置不完整的情況下退出設(shè)置，請(qǐng)點(diǎn)擊“刪除”，再點(diǎn)擊“退出”。

設(shè)置數(shù)字表：選擇左邊欄的數(shù)字表，然后按“添加”，出現(xiàn)如下的數(shù)字表設(shè)置頁面，新添加數(shù)字表以吉時(shí)利2010數(shù)字多用表為例,數(shù)字表默認(rèn)名字為“新數(shù)字表”，您可以改成更易于辨別的名字,如2010,然后從“數(shù)字表型號(hào)”下拉框中選擇您的數(shù)字表型號(hào)KEI2010.目前系統(tǒng)支持的數(shù)字表有：吉時(shí)利2000、2010和華易2003。然后為該數(shù)字表選擇一個(gè)串口。也可以連接好數(shù)字表通訊線并打開其電源開關(guān)，然后按下“自動(dòng)檢測(cè)”按鍵讓系統(tǒng)檢測(cè)該數(shù)字表接的串口，檢測(cè)過程中請(qǐng)等待，計(jì)算機(jī)會(huì)逐個(gè)測(cè)試。數(shù)字表設(shè)置完畢后，可通過點(diǎn)擊“測(cè)試”按鍵測(cè)試讀數(shù)是否正常。

設(shè)置掃描開關(guān)：點(diǎn)擊展開左邊的掃描開關(guān)，選擇T04，出現(xiàn)下面的設(shè)置畫面。

選擇好掃描開關(guān)的串行口，也可以連接好掃描開關(guān)通訊線并打開其電源開關(guān)，然后按下“自動(dòng)檢測(cè)”按鍵讓系統(tǒng)檢測(cè)該掃描開關(guān)接的串口。

測(cè)試掃描開關(guān)：選中“進(jìn)入測(cè)試狀態(tài)”復(fù)選框，然后點(diǎn)擊定位、步進(jìn)等按鈕，測(cè)試掃描開關(guān)走步是否正確；點(diǎn)擊正向?qū)?、反向?qū)ㄟM(jìn)行換向的測(cè)試；在最下方空白處輸入0-100數(shù)字，點(diǎn)擊輸出可以進(jìn)行加熱的測(cè)試。測(cè)試完畢，再次點(diǎn)擊“進(jìn)入測(cè)試狀態(tài)”復(fù)選框，退出測(cè)試狀態(tài)。注：必須退出測(cè)試狀態(tài)，設(shè)備管理器設(shè)置才能正常退出。

設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)器：標(biāo)準(zhǔn)器是標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具，選中左邊欄標(biāo)準(zhǔn)器，然后按“添加”，添加一支新的標(biāo)準(zhǔn)器。標(biāo)準(zhǔn)器的主要信息如下圖：選擇標(biāo)準(zhǔn)器的類型，根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)器類型填充數(shù)據(jù)。

例如：對(duì)一等標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10－鉑熱電偶，應(yīng)根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)器的最新證書值填充它在鋅、鋁、銅三個(gè)點(diǎn)的電勢(shì)值。

設(shè)置恒溫裝置：恒溫裝置是指檢定爐或油槽、水槽。添加一個(gè)檢定爐，并按下圖設(shè)定檢定爐的參數(shù)，并可為該檢定爐設(shè)置其在不同溫度點(diǎn)的PID控溫參數(shù)。

設(shè)置外部控溫器：如果您買的設(shè)備配備了外部控溫器，您可通過下面的頁面設(shè)置外部控溫器，以取代微機(jī)控溫。外部控溫器目前支持SR93，輸入溫控器名稱,選擇型號(hào)SR93,選擇通訊口，如不知道通訊口的設(shè)置則打開高精密智能溫度控制器電源,并連接好其通訊線, 點(diǎn)擊“自動(dòng)檢測(cè)”,自動(dòng)檢測(cè)出通訊口.最后點(diǎn)擊“測(cè)試”,讀數(shù)正確便可。

3、參數(shù)設(shè)置

文件->選項(xiàng)，打開選項(xiàng)對(duì)話框。點(diǎn)擊控制標(biāo)簽，穩(wěn)定參數(shù)設(shè)置—溫度偏差、溫度波動(dòng)度，合格判定參數(shù)設(shè)置—溫度偏差、溫度波動(dòng)度，選擇PID模式，設(shè)置穩(wěn)定時(shí)間和調(diào)節(jié)周期。點(diǎn)擊數(shù)字表標(biāo)簽，讀取檢定數(shù)據(jù)設(shè)置--讀數(shù)速度、濾波次數(shù)、讀數(shù)延時(shí)時(shí)間。點(diǎn)擊其它標(biāo)簽，設(shè)置背景音樂。

四、熱電偶的檢定數(shù)據(jù)處理

1、建立檢定文件

通過主菜單 文件－>新建檢定文件，系統(tǒng)將提示您輸入檢定文件的名稱，根據(jù)您輸入的名稱生成一個(gè)檢定文件。

2、填充檢定參數(shù)，如下圖

選擇被檢偶型號(hào) 選擇偶絲直徑

選擇檢定方法—工業(yè)用電偶一般采用雙極法、標(biāo)準(zhǔn)偶檢定一般采用同名極法

選擇標(biāo)準(zhǔn)器--根據(jù)“設(shè)備”窗口中設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)器信息，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)獲取該標(biāo)準(zhǔn)器的數(shù)據(jù) 選擇使用的恒溫裝置（即檢定爐）選擇使用的數(shù)字表 選擇使用的掃描開關(guān)

使用高精度控制器的用戶則點(diǎn)擊“高級(jí)”標(biāo)簽，以確認(rèn)使用外部控制器控溫 輸入各檢定點(diǎn)

輸入各接線端子上對(duì)應(yīng)被檢偶的信息（其中儀器編號(hào)必須輸入，否則認(rèn)為該端子上沒有接被檢偶）

設(shè)置冷端溫度，如果您不指定冷端的溫度，掃描開關(guān)應(yīng)接一支四線鉑電阻，以自動(dòng)檢測(cè)冷端的溫度。

輸入完畢后點(diǎn)擊“保存”，信息保存后，點(diǎn)擊“啟動(dòng)”按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)控溫、讀數(shù)等檢定過程。

3、技巧

輸入檢定點(diǎn)時(shí)，輸完溫度點(diǎn)后按回車鍵，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)給出所選標(biāo)準(zhǔn)器對(duì)應(yīng)電勢(shì)值。如果您按下檢定點(diǎn)表格左上角的“自動(dòng)”按鈕，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)您選擇的標(biāo)準(zhǔn)器和被檢偶直徑，按規(guī)程自動(dòng)給出標(biāo)準(zhǔn)檢定溫度點(diǎn)及對(duì)應(yīng)電勢(shì)值。被檢儀器的生產(chǎn)廠家等信息相同的情況下，只輸入被檢1的信息，雙擊生產(chǎn)廠家即可，儀器名稱、送檢單位、單位地址設(shè)置用相同的方法即可。

打開一份文件，前面的溫度點(diǎn)已經(jīng)有檢定數(shù)據(jù)，只需要檢定后面的溫度點(diǎn)，雙擊不需要檢定溫度點(diǎn)前的序號(hào)，跳過此溫度點(diǎn)。

升溫曲線區(qū)域無升溫曲線時(shí)，雙擊升溫曲線區(qū)域顯示當(dāng)前升溫曲線。熱電偶控溫及讀數(shù)

熱電偶檢定開始后，系統(tǒng)將切換到下面的檢定畫面。

這時(shí)系統(tǒng)首先會(huì)檢查各電偶的開路、短路、是否接反等情況，并會(huì)在出現(xiàn)異常時(shí)提示您改正,您可以在改正后選擇“重試”或選擇“忽略”略過該錯(cuò)誤。這些檢測(cè)結(jié)束后，系統(tǒng)就進(jìn)入正常的控溫過程。

在控溫過程中，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行智能PID控溫，如果需要，您也可以通過按下“自動(dòng)”按鈕，將輸出切換到手動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)您可以在按鈕上方的文字框中輸入要輸出的數(shù)值并回車，以人工控制加熱輸出量。在此要注意，輸出的數(shù)值應(yīng)在0－100之間，并且需按回車才能生效。

圖示窗口在控溫過程中會(huì)顯示當(dāng)前爐內(nèi)的溫度、設(shè)定值、冷端溫度及加熱輸出量，并會(huì)畫出升溫曲線。黃線為溫度設(shè)定值，紅線為實(shí)際溫升曲線。

一個(gè)檢定點(diǎn)完成后，會(huì)出現(xiàn)一提示框，詢問繼續(xù)下一點(diǎn)檢定或繼續(xù)本點(diǎn)檢定，數(shù)據(jù)理想的情況下，選中繼續(xù)下一點(diǎn)檢定，點(diǎn)擊“確定”；數(shù)據(jù)不理想的情況下，選中繼續(xù)本點(diǎn)檢定，點(diǎn)擊“確定”；數(shù)據(jù)異常的情況下請(qǐng)點(diǎn)擊“等待”，查明原因后，再進(jìn)行選擇。

4、熱電偶原始記錄及檢定

每個(gè)溫度點(diǎn)檢定完成后，系統(tǒng)會(huì)把數(shù)據(jù)輸出到原始記錄窗口中，并自動(dòng)保存。所有溫度點(diǎn)檢定完成后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)規(guī)程自動(dòng)判斷是否合格。如果貴單位認(rèn)為自己的使用環(huán)境對(duì)儀表的要求可以寬于國(guó)家檢定規(guī)程的要求，可以選取校準(zhǔn)選項(xiàng)，系統(tǒng)將只進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算，不進(jìn)行結(jié)果判斷，用戶自行決定該儀器是否合格。

原始記錄可以直接打印，如果您有特殊的格式要求，也可以將數(shù)據(jù)輸出到Excel中（計(jì)算機(jī)需預(yù)裝Excel），自定義您的打印格式。具體技術(shù)細(xì)節(jié)可與我們聯(lián)系。

第四篇：DS18B20溫度傳感器設(shè)計(jì)報(bào)告

傳感器課程設(shè)計(jì)

專 業(yè)： 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

---數(shù)字溫度計(jì)

年 級(jí)： 2011 級(jí) 姓 名： 樊 益 明

學(xué) 號(hào)： 20113042

指導(dǎo)教師： 劉 德 春

阿壩師專電子信息工程系

1.引 言

1.1.設(shè)計(jì)意義

在日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常要用到溫度的檢測(cè)及控制，傳統(tǒng)的測(cè)溫元件有熱電偶和熱電阻。而熱電偶和熱電阻測(cè)出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度，需要比較多的外部硬件支持。其缺點(diǎn)如下：

● 硬件電路復(fù)雜； ● 軟件調(diào)試復(fù)雜； ● 制作成本高。

本數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)采用美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS1820之后推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器DS18B20作為檢測(cè)元件，測(cè)溫范圍為-55～125℃，最高分辨率可達(dá)0.0625℃。

DS18B20可以直接讀出被測(cè)溫度值，而且采用三線制與單片機(jī)相連，減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的熱點(diǎn)。設(shè)計(jì)要求

2.1基本要求 1)用LCD12232實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溫度顯示溫度和自己的學(xué)號(hào)。2)采用LED數(shù)碼管直接讀顯示。2.2擴(kuò)展功能

溫度報(bào)警，能任意設(shè)定溫度范圍實(shí)現(xiàn)鈴聲報(bào)警；

33.1單片機(jī)89C52模塊

單片機(jī)89C52是本設(shè)計(jì)中的控制核心，是一個(gè)40管腳的集成芯片構(gòu)成。引腳部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)引腳基本電路部分與普通設(shè)計(jì)無異，40腳接Vcc+5V，20腳接地。X1，X2兩腳接12MHZ的晶振，可得單片機(jī)機(jī)器周期為1微秒。RST腳外延一個(gè)RST復(fù)位鍵，一端通過10K電阻接Vcc，一端通過10K電阻接地。AT89S52是一種低功耗、高性能的8位CMOS微控制器，具有8K的可編程Flash 存儲(chǔ)器。使

資料準(zhǔn)備 用高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在線系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。P 0口接一個(gè)470的上拉電阻。P0口0~8腳接4位共陽數(shù)碼管的段選，P2口0~4腳接4位共陽數(shù)碼管的位選，P3.7接DS18B20采集信號(hào)。

3.2 DS18B20簡(jiǎn)介

DALLAS最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20簡(jiǎn)介新的“一線器件”體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì) Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。DS18B20、DS1822 “一線總線”數(shù)字化溫度傳感器 同DS1820一樣，DS18B20也支持“一線總線”接口，測(cè)量溫度范圍為-55°C~+125°C，在-10~+85°C范圍內(nèi),精度為±0.5°C。DS1822的精度較差為± 2°C?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3V~5.5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。DS18B20、DS1822 的特性 DS18B20可以程序設(shè)定9~12位的分辨率，精度為±0.5°C?？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM中，掉電后依然保存。DS18B20的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能價(jià)格比也非常出色！DS1822與 DS18B20軟件兼容，是DS18B20的簡(jiǎn)化版本。省略了存儲(chǔ)用戶定義報(bào)警溫度、分辨率參數(shù)的EEPROM，精度降低為±2°C，適用于對(duì)性能要求不高，成本控制嚴(yán)格的應(yīng)用，是經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。繼“一線總線”的早期產(chǎn)品后，DS1820開辟了溫度傳感器技術(shù)的新概念。DS18B20和DS1822使電壓、特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟(jì)的測(cè)溫系統(tǒng)。3.3 溫度傳感器的工作原理

DS18B20的讀寫時(shí)序和測(cè)溫原理與DS1820相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由2s 減為750ms。DS18B20測(cè)溫原理：低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振 隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值，即為所測(cè)溫度。

3.4 DS18B20中的溫度傳感器對(duì)溫度的測(cè)量

高速暫存存儲(chǔ)器由9個(gè)字節(jié)組成，其分配如表5所示。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在 高速暫存存儲(chǔ)器的第0和第1個(gè)字節(jié)。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后。

溫度數(shù)據(jù)值格式

下表為12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在18B20的兩個(gè)8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于0，這5位為0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實(shí)際 溫度。例如+125℃的數(shù)字輸出為07D0H，實(shí)際溫度=07D0H*0.0625=2000*0.0625=125℃。

例如-55℃的數(shù)字輸出為FC90H，則應(yīng)先將11位數(shù)據(jù)位取反加1得370H（符號(hào)位不變，也不作運(yùn)算），實(shí)際溫度=370H*0.0625=880*0.0625=55℃。

可見其中低四位為小數(shù)位。

DS18B20溫度與表示值對(duì)應(yīng)表

3.5 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管腳排列如下:

DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；

GND為電源地；

VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。

1)64位的ROM 光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào)，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。

2)DS18B20溫度傳感器的存儲(chǔ)器

DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的E2RAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。

暫存存儲(chǔ)器包含了8個(gè)連續(xù)字節(jié)，前兩個(gè)字節(jié)是測(cè)得的溫度信息，第一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位，第二個(gè)字節(jié)是溫度的高八位。第三個(gè)和第四個(gè)字節(jié)是TH、TL的易失性拷貝，第五個(gè)字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個(gè)字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第六、七、八個(gè)字節(jié)用于內(nèi)部計(jì)算。第九個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)。

3.6 DS18B20的時(shí)序

由于DS18B20采用的是單總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對(duì)89C51單片機(jī)來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來完成對(duì)DS18B20芯片的訪問。

由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)的時(shí)序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫時(shí)序。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫時(shí)序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。

1）DS18B20的復(fù)位時(shí)序

2）DS18B20的讀時(shí)序

對(duì)于DS18B20的讀時(shí)序分為讀0時(shí)序和讀1時(shí)序兩個(gè)過程。

對(duì)于DS18B20的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在15秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20在完成一個(gè)讀時(shí)序過程，至少需要60us才能完成。

3）DS18B20的寫時(shí)序

對(duì)于DS18B20的寫時(shí)序仍然分為寫0時(shí)序和寫1時(shí)序兩個(gè)過程。

對(duì)于DS18B20寫0時(shí)序和寫1時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫0時(shí)序時(shí)，單總線要被拉低至少60us，保證DS18B20能夠在15us到45us之間能夠正確地采樣IO總線上的“0”電平，當(dāng)要寫1時(shí)序時(shí)，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線。

4系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)如下圖所示：

按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求數(shù)字溫度計(jì)總體電路結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示

5硬件設(shè)計(jì)

溫度計(jì)采用AT89C51單片機(jī)作為微處理器，溫度計(jì)系統(tǒng)的外圍接口電路由晶振、LCD顯示電路、復(fù)位電路、溫度檢測(cè)電路、LCD驅(qū)動(dòng)電路。

溫度計(jì)的工作過程是：初始化其接收需要檢測(cè)的溫度，并一直處于檢測(cè)狀態(tài)，并將檢測(cè)到的溫度值讀取，并轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)值，通過LCD顯示出來，再顯示溫度,方便用戶來讀數(shù)使用記錄數(shù)據(jù)。

溫度計(jì)系統(tǒng)的的硬件電路圖如下圖所示。

DS18B20測(cè)溫和學(xué)號(hào)顯示

6系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)

6.1主程序

主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20的測(cè)量溫度值。溫度測(cè)量每1s進(jìn)行一次。

主程序流程圖如圖4.1.1所示。

初始化調(diào)用顯示子程序1s到？YN初次上電？N讀出溫度值溫度計(jì)算處理顯示數(shù)據(jù)刷新Y發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令

主程序流程圖

6.2讀出溫度子程序

讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)。在讀出時(shí)須進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。

讀出溫度子程序流程圖如圖4.2所示。

發(fā)DS18B20復(fù)位信號(hào)發(fā)跳過ROM命令CRC校驗(yàn)正確？發(fā)讀取溫度命令Y移入溫度暫存器讀取操作，CRC校驗(yàn)YNN結(jié)束9字節(jié)完？

6.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序

溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令。當(dāng)采用12位分辨率時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間大約為750ms。在本程序設(shè)計(jì)中，采用1s顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序圖如圖4.3所示。

發(fā)DS18B20復(fù)位uml發(fā)跳過ROM命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令

結(jié)束

6.4計(jì)算溫度子程序

計(jì)算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值的正負(fù)判斷。

計(jì)算溫度子程序流程圖如圖4.4所示。

開始計(jì)算小數(shù)位溫度BCD值溫度零下？N計(jì)算整數(shù)位溫度BCD值Y置“+”標(biāo)志溫度值補(bǔ)碼置“—”標(biāo)志結(jié)束

6.5顯示數(shù)據(jù)刷新子程序

顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對(duì)顯示緩沖器中得顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高數(shù)據(jù)顯示位為0時(shí)，將符號(hào)顯示位移入下一位。

顯示數(shù)據(jù)刷新子程序流程圖如圖4.5所示。設(shè)計(jì)總結(jié)

本設(shè)計(jì)利用89S51芯片控制溫度傳感器DS18B52，再輔之以部分外圍電路實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度的控制，性能穩(wěn)定，精度較高，而且擴(kuò)展性很強(qiáng)。由于DS18B20支持單總線協(xié)議，我們可以將多個(gè)DS18B52并聯(lián)到3根或2根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B52通信，占用較少的微處理器的端口就可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)。

我們?cè)诶蠋煹闹笇?dǎo)下完成了基于DS18B20的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)和制作。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，我們了解并熟悉DS18B20、AT89C2051以及74LS244的工作原理和性能。并且通過溫度計(jì)的制作，我們將電子技能實(shí)訓(xùn)課堂上學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行運(yùn)用，并在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，更加增加對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解。

第五篇：溫度傳感器課程設(shè)計(jì)

溫度傳感器簡(jiǎn)單電路的集成設(shè)計(jì)

當(dāng)選擇一個(gè)溫度傳感器的時(shí)候，將不再限制在模擬輸出或數(shù)字輸出裝置。與你系統(tǒng)需要相匹配的傳感器類型現(xiàn)在又很大的選擇空間。市場(chǎng)上供應(yīng)的所有溫度感應(yīng)器都是模擬輸出。熱電阻，RTDs和熱電偶是另一種輸出裝置，矽溫度感應(yīng)器。在多數(shù)的應(yīng)用中，這些模擬輸出裝置在有效輸出時(shí)需要一個(gè)比較器，ADC，或一個(gè)擴(kuò)音器。因此，當(dāng)更高技術(shù)的集成變成可能的時(shí)候，有數(shù)字接口的溫度傳感器變成現(xiàn)實(shí)。這些集成電路被以多種形式出售，從超過特定的溫度時(shí)才有信號(hào)簡(jiǎn)單裝置，到那些報(bào)告遠(yuǎn)的局部溫度提供警告的裝置。現(xiàn)在不只是在模擬輸出和數(shù)字輸出傳感器之間選擇，還有那些應(yīng)該與你的系統(tǒng)需要相匹配的更廣闊的感應(yīng)器類型的選擇，溫度傳感器的類型：

圖一：傳感器和集成電路制造商提供的四中溫度傳感器

在圖一中舉例說明四種溫度感應(yīng)器類型。一個(gè)理想模擬傳感器提供一個(gè)完全線性的功能輸出電壓（A）。在傳感器（B）的數(shù)字I/O類中，溫度數(shù)據(jù)通常通過一個(gè)串行總線傳給微控制器。沿著相同的總線，數(shù)據(jù)由溫度傳感器傳到微控制器，通常設(shè)定溫度界限在引腳得數(shù)字輸出將下降的時(shí)候。當(dāng)超過溫度界限的時(shí)候，報(bào)警中斷微控制器。這個(gè)類型的裝置也提供風(fēng)扇控制。

模擬輸出溫度傳感器：

圖2 熱阻和矽溫度傳感器這兩個(gè)模擬輸出溫度探測(cè)器的比較。

熱電阻和矽溫度傳感器被廣泛地使用在模擬輸出溫度感應(yīng)器上。圖2清楚地顯示當(dāng)電壓和溫度之間為線性關(guān)系時(shí)，矽溫度傳感器比熱阻體好的多。在狹窄的溫度范圍之內(nèi)，熱電阻能提供合理的線性和好的敏感特性。許多構(gòu)成原始電路的熱電阻已經(jīng)被矽溫度感應(yīng)器代替。

矽溫度傳感器有不同的輸出刻度和組合。例如，與絕對(duì)溫度成比例的輸出轉(zhuǎn)換功能，還有其他與攝氏溫度和華氏溫度成比例。攝氏溫度部份提供一種組合以便溫度能被單端補(bǔ)給得傳感器檢測(cè)。

在最大多數(shù)的應(yīng)用中，這些裝置的輸出被裝入一個(gè)比較器或A/D轉(zhuǎn)換器，把溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一個(gè)數(shù)字格式。這些附加的裝置，熱電阻和矽溫度傳感器繼續(xù)被利用是由于在許多情況下它的成本低和使用方便。數(shù)字I/O溫度傳感器： 大約在五年前，一種新類型溫度傳感器出現(xiàn)了。這種裝置包括一個(gè)允許與微控制器通信的數(shù)字接口。接口通常是12C或SMBus序列總線，但是其他的串行接口例如SPI是共用的。閱讀微控制器的溫度報(bào)告，接口也接受來自溫控制器的指令。那些指令通常是溫度極限，如果超過，將中斷微控制器的溫度傳感器集成電路上的數(shù)字信號(hào)。微控制器然后能夠調(diào)整風(fēng)扇速度或減慢微處理器的速度，例如，保持溫度在控制之下。

圖3：設(shè)計(jì)的溫度傳感器可遙測(cè)處理器芯片上的p-n結(jié)溫度

圖4。溫度傳感器可檢測(cè)它自己的溫度和遙測(cè)四個(gè)p-n結(jié)溫度。

圖5。風(fēng)扇控制器/溫度傳感器集成電路也可使用PWM或一個(gè)線性模式的控制方案。

在圖4中畫是一個(gè)類似的裝置：而不是檢測(cè)一個(gè)p-n結(jié)溫度，它檢測(cè)四個(gè)結(jié)和它的自己內(nèi)部的溫度。因此內(nèi)部溫度接近周圍溫度。周圍溫度的測(cè)量給出關(guān)于系統(tǒng)風(fēng)扇是否正在適當(dāng)?shù)毓ぷ鞯闹甘尽?/p>

在圖5中顯示，控制風(fēng)扇是在遙測(cè)溫度時(shí)集成電路的主要功能。這個(gè)部分的使用能在風(fēng)扇控制的二個(gè)不同的模式之間選擇。在PWM模式中，微處理控制風(fēng)扇速度是通過改變送給風(fēng)扇的信號(hào)周期者測(cè)量溫度一種功能。它允許電力消耗遠(yuǎn)少于這個(gè)部分的線性模式控制所提供的。因?yàn)槟承╋L(fēng)扇在PWM信號(hào)控制它的頻率下發(fā)出一種聽得見的聲音，這種線性模式可能是有利的，但是需要較高功率的消耗和附加的電路。額外的功耗是整個(gè)系統(tǒng)功耗的一小部分。

當(dāng)溫度超出指定界限的時(shí)候，這個(gè)集成電路提供中斷微控制器的警告信號(hào)。這個(gè)被叫做過熱溫度的信號(hào)形式里，安全特征也被提供。如果溫度升到一個(gè)危險(xiǎn)級(jí)別的時(shí)候溫控制器或軟件鎖上，警告信號(hào)就不再有用。然而，溫度經(jīng)由SMBus升高到一個(gè)水平，過熱在沒有微控制器被使用去控制電路。因此，在這個(gè)非邏輯控制器高溫中，過熱能被直接用去關(guān)閉這個(gè)系統(tǒng)電源，沒有為控制器和阻力潛在的災(zāi)難性故障。

裝置的這個(gè)數(shù)字I/O普遍使用在服務(wù)器，電池組和硬盤磁碟機(jī)上。為了增加服務(wù)器的可靠性溫度在很多的位置中被檢測(cè)：在主板（本質(zhì)上是在底盤內(nèi)部的周圍溫度），在處理器鋼模之內(nèi)，和在其它發(fā)熱元件例如圖形加速器和硬盤驅(qū)動(dòng)器。出于安全原因電池組結(jié)合溫度傳感器和使其最優(yōu)化已達(dá)到電池最大壽命。

檢測(cè)依靠中心馬達(dá)的速度和周圍溫度的硬盤驅(qū)動(dòng)器的溫度有兩個(gè)號(hào)的理由：在驅(qū)動(dòng)器中讀取錯(cuò)誤增加溫度極限。而且硬盤的MTBF大大改善溫度控制。通過測(cè)量系統(tǒng)里面溫度，就能控制馬達(dá)速度將可靠性和性能最佳化。驅(qū)動(dòng)器也能被關(guān)閉。在高端系統(tǒng)中，警告能為系統(tǒng)管理員指出溫度極限或數(shù)據(jù)可能丟失的狀況。

圖6。溫度超過某一界限的時(shí)候，集成電路信號(hào)能報(bào)警和進(jìn)行簡(jiǎn)單的ON/OFF風(fēng)扇控制。

圖7.熱控制電路部分在絕對(duì)溫標(biāo)形式下，頻率與被測(cè)溫度成比例的產(chǎn)生方波的溫度傳感器

圖8。這個(gè)溫度傳感器傳送它的周期與被測(cè)溫度成比例的方波，因?yàn)橹话l(fā)送溫度數(shù)據(jù)需要一條單一線，就需要單一光絕緣體隔離信道。

模擬正溫度感應(yīng)器

“模擬正量”傳感器通常匹配比較簡(jiǎn)單的測(cè)量應(yīng)用軟件。這些集成電路產(chǎn)生邏輯輸出量來自被測(cè)溫度，而且區(qū)別于數(shù)字輸入/輸出傳感器。因?yàn)樗麄冊(cè)谝粭l單線上輸出數(shù)據(jù)，與串行總線相對(duì)。

在一個(gè)模擬正量傳感器的最簡(jiǎn)單例子中，當(dāng)特定的溫度被超過的時(shí)候，邏輯輸出出錯(cuò)：其它，是當(dāng)溫度降到一個(gè)溫度極限的時(shí)候。當(dāng)其它傳感器有確定的極限的時(shí)候，這些傳感器中的一些允許使用電阻去校正溫度極限。

在圖6中，裝置顯示購買一個(gè)特定的內(nèi)在溫度極限。這三個(gè)電路舉例說明這個(gè)類型裝置的使用：提供警告，關(guān)閉儀器，或打開風(fēng)扇。

當(dāng)需要讀實(shí)際溫度時(shí)，微控制器是可以利用的，在單線上傳送數(shù)據(jù)的傳感器可能是有用的。用微處理器的內(nèi)部計(jì)數(shù)器，來自于這個(gè)類型溫度感應(yīng)器的信號(hào)很容易地被轉(zhuǎn)換成溫度的測(cè)量。圖7傳感器輸出頻率與周圍溫度成比例的方波。在圖8中的裝置是相似的，但是方波周期是與周圍溫度成比例的。

圖9。用一條公共線與8個(gè)溫度傳感器連接的微控制器，而且從同一條線上接收每個(gè)傳感器傳送的溫度數(shù)據(jù)。

圖9，在這條公共線上允許連接達(dá)到八個(gè)溫度傳感器。當(dāng)微控制器的I/O端口同時(shí)關(guān)閉這根線上的所有傳感器的時(shí)候，開始提取來自這些傳感器的溫度數(shù)據(jù)。微控制器很快地重新裝載接收來的每個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，在傳感器關(guān)閉期間，數(shù)據(jù)被編碼。在特定時(shí)間內(nèi)每個(gè)傳感器對(duì)閘口脈沖之后的時(shí)間編碼。分配給每個(gè)感應(yīng)器自己允許的時(shí)間范圍，這樣就避免沖突。

通過這個(gè)方法達(dá)到的準(zhǔn)確性令人驚訝：0.8 是典型的室溫，正好與被傳送方波頻率的電路相匹配，同樣適用于方波周期的裝置。

這些裝置在有線電線應(yīng)用中同樣顯著。舉例來說，當(dāng)一個(gè)溫度傳感器被微控制器隔離的時(shí)候，成本被保持在一個(gè)最小量，因?yàn)橹恍枰粋€(gè)光絕緣體。這些傳感器在汽車制造HVAC應(yīng)用中也是很有效，因?yàn)樗麄儨p少銅的損耗數(shù)量。溫度傳感器的發(fā)展：

集成電路溫度傳感器提供各式各樣的功能和接口。同樣地這些裝置繼續(xù)發(fā)展，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師將會(huì)看見更多特殊應(yīng)用就像傳感器與系統(tǒng)接口連接的新方式一樣。最后，在相同的鋼模區(qū)域內(nèi)集成更多的電子元件，芯片設(shè)計(jì)師的能力將確保溫度傳感器很快將會(huì)包括新的功能和特殊接口。

總結(jié)

通過這些天的查找資料，我了解了很多關(guān)于溫度傳感器方面的知識(shí)。我的大家都知道溫度的一些基本知識(shí)，溫度是一個(gè)基本的物理量，自然界中的一切過程無不與溫度密切相關(guān)。利用溫度所創(chuàng)造出來的傳感器即溫度傳感器是最早開發(fā)，應(yīng)用最廣的一類傳感器。并且從資料中顯示溫度傳感器的市場(chǎng)份額大大超過了其他的傳感器。從17世紀(jì)初人們開始利用溫度進(jìn)行測(cè)量。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下，在本世紀(jì)相繼開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應(yīng)，根據(jù)波與物質(zhì)的相互作用規(guī)律，相繼開發(fā)了聲學(xué)溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。

這些天,我通過許多的資料了解到兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，如在某點(diǎn)互相連接在一起，對(duì)這個(gè)連接點(diǎn)加熱，在它們不加熱的部位就會(huì)出現(xiàn)電位差。這個(gè)電位差的數(shù)值與不加熱部位測(cè)量點(diǎn)的溫度有關(guān)，和這兩種導(dǎo)體的材質(zhì)有關(guān)。這種現(xiàn)象可以在很寬的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，如果精確測(cè)量這個(gè)電位差，再測(cè)出不加熱部位的環(huán)境溫度，就可以準(zhǔn)確知道加熱點(diǎn)的溫度。由于它必須有兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，所以稱它為“熱電偶”。我查找的資料顯示數(shù)據(jù):不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱點(diǎn)溫度變化1℃時(shí)，輸出電位差的變化量。對(duì)于大多數(shù)金屬材料支撐的熱電偶而言，這個(gè)數(shù)值大約在5～40微伏／℃之間。

熱電偶傳感器有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺陷，它靈敏度比較低，容易受到環(huán)境干擾信號(hào)的影響，也容易受到前置放大器溫度漂移的影響，因此不適合測(cè)量微小的溫度變化。由于熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細(xì)無關(guān)，用非常細(xì)的材料也能夠做成溫度傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細(xì)微的測(cè)溫元件有極高的響應(yīng)速度，可以測(cè)量快速變化的過程。溫度傳感器是五花八門的各種傳感器中最為常用的一種，現(xiàn)代的溫度傳感器外形非常得小，這樣更加讓它廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐的各個(gè)領(lǐng)域中，也為我們的生活提供了無數(shù)的便利和功能。

溫度傳感器有四種主要類型：熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測(cè)器(RTD)和IC溫度傳感器。IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。接觸式溫度傳感器的檢測(cè)部分與被測(cè)對(duì)象有良好的接觸，又稱溫度計(jì)。溫度計(jì)通過傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡，從而使溫度計(jì)的示值能直接表示被測(cè)對(duì)象的溫度。一般測(cè)量精度較高。在一定的測(cè)溫范圍內(nèi)，溫度計(jì)也可測(cè)量物體內(nèi)部的溫度分布。但對(duì)于運(yùn)動(dòng)體、小目標(biāo)或熱容量很小的對(duì)象則會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差，常用的溫度計(jì)有雙金屬溫度計(jì)、玻璃液體溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、熱敏電阻和溫差電偶等。它們廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等部門。在日常生活中人們也常常使用這些溫度計(jì)。隨著低溫技術(shù)在國(guó)防工程、空間技術(shù)、冶金、電子、食品、醫(yī)藥和石油化工等部門的廣泛應(yīng)用和超導(dǎo)技術(shù)的研究，測(cè)量120K以下溫度的低溫溫度計(jì)得到了發(fā)展，如低溫氣體溫度計(jì)、蒸汽壓溫度計(jì)、聲學(xué)溫度計(jì)、順磁鹽溫度計(jì)、量子溫度計(jì)、低溫?zé)犭娮韬偷蜏販夭铍娕嫉?。低溫溫度?jì)要求感溫元件體積小、準(zhǔn)確度高、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好。利用多孔高硅氧玻璃滲碳燒結(jié)而成的滲碳玻璃熱電阻就是低溫溫度計(jì)的一種感溫元件，可用于測(cè)量1.6～300K范圍內(nèi)的溫度。

非接觸式溫度傳感器的敏感元件與被測(cè)對(duì)象互不接觸，又稱非接觸式測(cè)溫儀表。這種儀表可以用來測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體、小目標(biāo)還有熱容量小或溫度變化迅速（瞬變）對(duì)象的表面溫度，也可以用于測(cè)量溫度場(chǎng)的溫度分布。資料顯示，最常用的非接觸式測(cè)溫儀表基于黑體輻射的基本定律，稱為輻射測(cè)溫儀表。輻射測(cè)溫法包括亮度法、輻射法和比色法。各類輻射測(cè)溫方法只能測(cè)出對(duì)應(yīng)的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。只有對(duì)黑體所測(cè)溫度才是真實(shí)溫度。如果想測(cè)定物體的真實(shí)溫度，就必須進(jìn)行材料表面發(fā)射率的修正。而材料表面發(fā)射率不僅取絕于溫度和波長(zhǎng)，而且還與表面狀態(tài)、涂膜和微觀組織等有關(guān)連，因此很難精確測(cè)量。在自動(dòng)化生產(chǎn)中我發(fā)現(xiàn)往往需要利用輻射測(cè)溫法來測(cè)量或控制某些物體的表面溫度，如冶金中的鋼帶軋制溫度、軋輥溫度、鍛件溫度和各種熔融金屬在冶煉爐或坩堝中的溫度。在這些具體情況下，物體表面發(fā)射率的測(cè)量是相當(dāng)困難的。對(duì)于固體表面溫度自動(dòng)測(cè)量和控制，可以采用附加的反射鏡使與被測(cè)表面一起組成黑體空腔。附加輻射的影響能提高被測(cè)表面的有效輻射和有效發(fā)射系數(shù)。利用有效發(fā)射系數(shù)通過儀表對(duì)實(shí)測(cè)溫度進(jìn)行相應(yīng)的修正，最終可得到被測(cè)表面的真實(shí)溫度。最為典型的附加反射鏡是半球反射鏡。球中心附近被測(cè)表面的漫射輻射能受半球鏡反射回到表面而形成附加輻射，這樣才能提高有效發(fā)射系數(shù)。至于氣體和液體介質(zhì)真實(shí)溫度的輻射測(cè)量，則可以用插入耐熱材料管至一定深度以形成黑體空腔的方法。通過計(jì)算求出與介質(zhì)達(dá)到熱平衡后的圓筒空腔的有效發(fā)射系數(shù)。在自動(dòng)測(cè)量和控制中就可以用此值對(duì)所測(cè)腔底溫度（即是介質(zhì)溫度）進(jìn)行修正而得到介質(zhì)的真實(shí)溫度?，F(xiàn)在，我通過這些天的努力，了解了很多溫度傳感器及其相關(guān)的一些傳感器的知識(shí)。他們?cè)谖覀兩钪械膽?yīng)用及其廣泛，我們只有加緊的學(xué)習(xí)加緊的完成自己所學(xué)專業(yè)的知識(shí)，了解相關(guān)的最新信息，我們才能跟上科技前進(jìn)的步伐。

參考文獻(xiàn)：

【1】劉君華.智能傳感器系統(tǒng).西安電子科技大學(xué)出版社,1993.3 【2】張富學(xué).傳感器電子學(xué).國(guó)防工業(yè)電子出版社,1992.6 【3】王家楨等.傳感器與變送器[M].北京清華出版社1996.5 【4】張正偉.傳感器原理與應(yīng)用[M].中央廣播電視大學(xué)出版社,1991.3 【5】樊尚春.傳感器技術(shù)及應(yīng)用.北京航空航天大學(xué)出版社,2004.8 【6】趙負(fù)圖.現(xiàn)代傳感器集成電路.人民郵電出版社,2000.8 【7】謝文和.傳感器技術(shù)及應(yīng)用.高等教育出版社,2004.7 【8】趙繼文.傳感器與應(yīng)用電路設(shè)計(jì)[M].科技出版社,2002.6 【9】陳杰,黃鴻.傳感器與檢測(cè)技術(shù).高等教育出版社,2002.3 【10】黃繼昌,徐巧魚,張海貴等.傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)例.人民郵電出版社,1998.6