仿真原理图如下
(1) 了解常用的集成温度传感器AD590的基本原理,主要特性。
(2) 掌握温度的实际监测和控制;
(3) 通过本次设计掌握温度监测系统的硬件实践方法;
(4) 熟悉仿真软件的使用方法;
(5) 巩固所学知识,培养综合应用知识能力,锻炼动手能力和实际工作能力。
本设计的主要内容
本温度控制器采用的控制方法为降压法。具体思想为:AD590温度传感器通过电流的测量得到所需的温度值。而使此电流经过一电位器即可将此电流值转化为一定电压值,但此电压值相对于0℃时具有一定的偏移量。于是,通过一差分放大电路即可将此电压偏移量平移掉,使其电压值即为此时的温度值,然后将此电压值送入显示单元,显示数据;同时,将此电压值送入比较器,通过比较器输出的高低电压来控制三极管的饱和导通与截止,进而控制发光二极管的亮与灭,以此代表电源开关状态。
设计要求:
(1)测量和控制温度范围:0℃~100℃;
(2)控温精度:≤0.5℃;
(3)加热功率:1KW 220V 50HZ。
本温度控制器采用的控制方法为降压法。具体思想为:AD590温度传感器通过电流的测量得到所需的温度值。而使此电流经过一电位器即可将此电流值转化为一定电压值,但此电压值相对于0℃时具有一定的偏移量。于是,通过一差分放大电路即可将此电压偏移量平移掉,使其电压值即为此时的温度值,然后将此电压值送入显示单元,显示数据;同时,将此电压值送入比较器,通过比较器输出的高低电压来控制三极管的饱和导通与截止,进而控制发光二极管的亮与灭,以此代表电源开关状态。
设计要求:
(1)测量和控制温度范围:0℃~100℃;
(2)控温精度:≤0.5℃;
(3)加热功率:1KW 220V 50HZ。
AD590温度控制器设计工作原理
2.1系统工作流程图
如图所示为数字温度计的原理框图。其工作原理是将被测的温度信号通过传感器转换成温度变化的电压信号,此电压信号经过放大电路后,通过模-数转换器把模拟量转变成数字量,最后将数字量送显示电路,用4位LED数码管显示。
系统详细设计原理
3.1温度传感器
3.1.1 AD590主要特性
由于本电路是基于模拟AD590设计的,AD590是利用PN结正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器。这种器件在被测温度一定时,相当于一个恒流源。该器件具有良好的线性和互换性,测量精度高,并具有消除电源波动的特性。即使电源在5~15V之间变化,其电流只是在1μA以下作微小变化。
AD590集成温度传感器进行温度~电流转换。它是一种电流型二端器件,其内部已作修正,具有良好的互换性和线性。有消除电源波动的特性。输出阻抗达10MΩ。器件采用B-1型金属壳封装。
主要特性参数如下:
工作电压:4~30V 工作温度:-55~+150℃
保存温度:-65~+175℃ 正向电压:+44V
反向电压:-20V 焊接电压(10秒):300℃
灵敏度:1μA/K
3.1.2 集成温度控制器AD590的工作原理
AD590是一个集成温度传感器,在制造时按K氏度标定,即在0℃时,AD590的电流为273μA,温度每增加1K氏度,电流随之增减1μA,AD590的外形电路如下图3.1.2.1所示,它采用金属外壳三脚封装形式,其中1脚为电源正端V+;2脚为电流输出端1;3脚为传感器输入端并与管壳相连,一般被测温度就是管壳温度。AD590在0℃时的电流不一定正好等于273μA,偏离越多价格越低,但每度电流能够保证1μA,将一电阻与AD590串联即可将电流信号转换为电压信号,为了明确起见还应有一电位器串入,如果串入10KΩ电阻,温度每变化1K,电压变化10mV,且于温度的变化成正比,即转换当量10mV/K。当电源电压在V=4μV~30V之间时,其电流将随温度的大小而线性地变化。由于电源电压的变动亦会影响AD590的电流输出,但随电源电压的变大,其电压变动所造成的影响将变小,因此一般建议采用较高电源电压,AD590对温度T的端电流关系式为:
总结
采用AD590、A/D转换器和数码管。通过温度传感器AD590采集到温度信号,经过放大电路送A/D转换器,然后直接驱动数码管显示温度。在这次设计当中,初步了解了A/D转换器的工作原理以及数码管的连接方法。
在这个设计中,信号采集电路和A/D转换电路比较重要,要对电路中各个元件数值进行精确的计算,防止电路输出变化太大,对测量不利。