温度变送器设计与制作.

图 5.1-1 温度变送器结构图
三、主要设备及元器件选图
根据设计要求， 采用 LM324 是四运放集成电路， 它采用 14 脚双列直插塑料封装， lm324 原理图如图所示。 它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相 互独立。 由于 LM324 四运放电路具有电源电压范围宽， 静态功耗小， 可单电源使用， 价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。
温度变送器设计与制作
专 业 测控技术与仪器 温度变送器设计与制作 测控专业 1441 课程名称 地 课 点 时 测控技术与系统 测控实验室 316 8 学时
教学任务 教学对象 一、工作任务
内容：温度变送器设计与制作。 （拓展部分：二线制变送器，供电电源 DC24V） 要求：1、设计一个温度变送器电路原理图，性能指标如下： （1）测量范围：0-200℃ （2）测量精度：1% FS （3）灵敏度：1mv/1℃ （4）变送输出：DC0-200mv 2、每组制作一个温度变送器，并测试性能指标。 目标：1、掌握电子电路的识图方法和基本步骤。 2、掌握温度变送器的特点和选型及电子元件的基本参数。 3、掌握温度变送器处理电路的设计方法。 4、掌握温度变送器的设计流程和技术指标。 5、掌握温度变送器的测量原理和使用方法。 6、熟悉电子电路的计算机辅助设计。 二、工作过程及原理 温度变送器采用热电偶、热电阻、热敏电阻等传感器作为测温元件，输出信号送到变送器 模块，经过稳压滤波、运算放大、调零电路、非线性校正、信号转换及反向保护等电路处理后， 转换成与温度成线性关系的标准信号。输出信号主要有电压和电流两种类型，电流信号一般是 直流 4-20mA 或 0-20mA，电压信号一般是直流 1-5V 或 0-10V。 温度变送器从工作原理方面分析，可分为测量和放大两部分，如图 5.1-1 所示。测量部分 主要是通过检测元件温度传感器，如金属热电阻、半导体热敏电阻和热电偶等把待测温度 Ti 转 换成电阻或电势 Xi，对于不易于传输的电阻信号要通过转换电路（如直流电桥）变成直流电压 信号 Ui，在经过调零和反馈信号的叠加放大后，最终得到标准电流输出信号 4-20mA，或者电压 信号 0-10V。
热电阻 PT100 的分度表
温度 ℃ 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 0 100.00 103.90 107.79 111.67 115.54 119.40 123.24 127.08 130.90 134.71 138.51 142.29 146.07 149.83 153.58 1 100.39 104.29 108.18 112.06 115.93 119.78 123.63 127.46 131.28 135.09 138.88 142.67 146.44 150.21 153.96 2 100.78 104.68 108.57 112.45 116.31 120.17 124.01 127.84 131.66 135.47 139.26 143.05 146.82 150.58 154.33 3 101.17 105.07 108.96 112.83 116.70 120.55 124.39 128.22 132.04 135.85 139.64 143.43 147.20 150.96 154.71 4 101.56 105.46 109.35 113.22 117.08 120.94 124.78 128.61 132.42 136.23 140.02 143.80 147.57 151.33 155.08 5 101.95 105.85 109.73 113.61 117.47 121.32 125.16 128.99 132.80 136.61 140.40 144.18 147.95 151.71 155.46 6 102.34 106.24 110.12 114.00 117.86 121.71 125.54 129.37 133.18 136.99 140.78 144.56 148.33 152.08 155.83 7 8 9 103.51 107.40 111.29 115.15 119.01 122.86 126.69 130.52 134.33 138.13 141.91 145.69 149.46 153.21 156.95
电压跟随器模块
电 压跟随器的显著特点就是， 输入阻抗高，而输出阻抗低。 电压跟随器采用 +5V 和 -5V 双电 源供电形式，为了避免系统输出 Vo 为负电压的情况。滑动变阻器 RF1 、 RF2 调节范围大，使测量更加准确。 测试结果： 滑动变阻器 RF1 调零，调节最佳增益，结果如下所示：
温度 C 阻值
电阻值（Ω ） 102.73 103.12 106.63 107.02 110.51 110.90 114.38 114.77 118.24 118.63 122.09 122.47 125.93 126.31 129.75 130.13 133.57 133.95 137.37 137.75 141.16 141.54 144.94 145.31 148.70 149.08 152.46 152.83 156.20 156.58
10 103.9
20
30
40
50
60
70
80
90
107.7 111.6 115.5 119.4 123.2 127.0 130.9 134.7
电压 Vห้องสมุดไป่ตู้
0.702
1.211 1.834 2.358 2.837 3.295 3.701 4.133 4.7
由图可以看出， PT100 温度与电压近似呈线性关系。
四、实验设施
1、实验设备：测控技术与系统 MCS-1。 2、电工工具：万用表、钳子、电烙铁等常用工具等。 3、电子器材：温度变送器套件。 4、电子耗材：焊锡、导线等。 五、报告人员： 组号：01 组 姓名：谷金雨 姓名：李静 姓名：董丽莹
日期：2017 年 4 月 20 日