工程实践与科技创新[4F]

技术文件

完成时间：2011.12.24

项目名称：简易恒温加热系统的设计

设计小组编号：第三组

设计小组名单：张琪(组长)、李腾、周慧

摘要：

科创4F 主要实现一个简易的温度控制系统。使用铂电阻感应温度变化，采用MYDAQ 作为AD-DA转换装置，并配合Labview进行计算机分析处理，来控制加热器，以实现简单的温度控制，使用的控制算法原型是0-1开关法，控制精度在1°以内。

关键词：

Labview 温敏电阻温度控制恒温

ABSTRACT

This experiment is about a simple temperature control system, which uses aplatinum temperature sensitive resistor to sense temperature and takes MYDAQ as AD-DA transformation devices using Labview to do the necessary computation and thus fulfills the objective of controlling the heating device.The base algorithm is 01 switch algorithm with controlling inaccuracy contained in 1 degree.

KEYWORDS

Labview Temperature sensitive resistor Temperature Control

上海交通大学电子信息与电气工程学院

地址：东川路800号

目录

1. 概述 (1)

1.1编写说明 (1)

1.2名词定义 (1)

1.3硬件开发环境 (1)

1.4软件开发环境 (1)

2. 系统总述 (2)

2.1系统组成 (2)

2.2系统的主要功能 (2)

2.2.1硬件模块 (3)

2.2.2软件模块 (3)

3. 温度传感器模块的设计 (4)

4. AD-DA转换模块的硬件设计 (8)

5. 通断控制模块的硬件设计 (10)

6. 硬件系统的封装 (11)

7. 软件模块总体结构 (12)

8. 主程序及用户输入 (13)

9. 输入转换 (14)

10. 用户输入 (15)

11. 输出显示 (16)

12. 输出控制 (18)

13. 致谢 (19)

14. 参考文献 (20)

15. 附录A 系统操作说明书 (21)

16. 附录B 测试和分析 (22)

16.1测试项目和方法 (22)

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16.2测试的资源 (22)

16.3测试结果及分析 (22)

17. 附录C 课程学习心得和意见建议 (23)

18. 附录D 软件程序清单 (24)

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1.概述

1.1编写说明

本文档主要面向想要了解科创4F简易控温系统的人所编写，想要的知识主要有Labview编程、三极管开关控制、继电器的基础知识。

文档主要包含两大方面：系统的硬件模块与软件模块。

1.2名词定义

硬件系统：构成温度控制系统的硬件部分，主要指除计算机外的所有硬件设备。

软件系统：Labview中编写的所有控制程序。

1.3硬件开发环境

三极管、稳压电源、继电器、带三极管开关控制的集成继电器

1.4软件开发环境

Labview

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2. 系统总述

2.1 系统组成

系统由硬件和软件两大模块组成

硬件模块和软件模块通过AD-DA 转换装置连接工作

2.2 系统的主要功能

为了达到对加热器的实时控制和及时反馈的设计目标，硬件系统的总体构建和功能如下图所示：

温度传感器采集温度，经过

AD 转换，将数据传送计算机分析处理。 计算机计算出控制信号，经过DA 转换，发送给通断控制。 通断控制模块控制加热模块的导通与断开。

2.2.1硬件模块

温度传感器模块的设计

AD-DA转换模块的设计

通断控制模块的设计

2.2.2软件模块

输入转换

输出控制

输出显示

用户输入

主程序

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3.温度传感器模块的设计

温度是表征物体冷热程度的物理量,它可以通过物体随温度变化的某些特性（如电阻、电压变化等特性）来间接测量，通过研究发现，金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性，利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω，电阻变化率为0.3851Ω/℃。铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，应用温度范围广，是中低温区（-200～650℃）最常用的一种温度检测器，不仅广泛应用于工业测温，而且被制成各种标准温度计（涵盖国家和世界基准温度）供计量和校准使用。基于测量水温的考虑，所以我们认为选用STT系列的铂电阻传感器比较合适。

铂电阻温度传感器的主要特点：

1.铂电阻传感器有良好的长期稳定性,典型实验数据为：在400℃时持续300小时,0℃时的最大温度漂移为0.02℃。

2.铂电阻与温度之间的关系接近于线性，在0～630.74℃范围内可用下式表示Rt=R0(1+At+Bt2)在-190～0℃范围内为Rt=R0(1+At+Bt2十Ct3) 。式中：RO、Rt为温度0°及t°时铂电阻的电阻值，t为任意温度，A、B、C为温度系数，由实验确定，A=

3.9684×10-3/℃，B=-5.847×10-7/℃2，C=-

4.22×10-l2/℃3。由公式可看出，温度传感器

当R0值不同时，在同样温度下，其Rt值也不同。

铂电阻温度传感器的引出导线规格

两线制：传感器电阻变化值与连接导线电阻值共同构成传感器的输出值，由于导线电阻带来的附加误差使实际测量值偏高，用于测量精度要求不高的场合，并且导线的长度不宜过长。三线制：要求引出的三根导线截面积和长度均相同，测量铂电阻的电路一般是不平衡电桥，铂电阻作为电桥的一个桥臂电阻，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，当桥路平衡时，通过计算可知，Rt=R1R3/R2+R1r/R2-r,当R1=R2时，导线电阻的变化对测量结果没有任何影响，这样就消除了导线线路电阻带来的测量误差，但是必须为全等臂电桥，否则不可能完全消除导线电阻的影响，但分析可见，采用三线制会大大减小导线电阻带来的附加误差，工业上一般都采用三线制接法。

四线制：当测量电阻数值很小时，测试线的电阻可能引入明显误差，四线测量用两条附加测试线提供恒定电流，另两条测试线测量未知电阻的电压降，在电压表输入阻抗足够高的条件下，电流几乎不流过电压表，这样就可以精确测量未知电阻上的压降，通过计算得出电阻值。

由于我们所购置的铂电阻为两线制，为了提高测量的精度，我们考虑用电桥法设计电路。

非平衡电桥测量铂电阻

电桥法测电阻电桥是一种用电位比较法进行测量的仪器，被广泛用来精确测量许多电学量和非电量。电桥是一种用电位比较法进行测量的仪器，被广泛用来精确测量许多电学量和非电量。在自

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