电力电子设计btaj.docx

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1、装订线吉林建工学院城建学院信息工程系自动化专业课程设计论文纸 1前言当今世界界已进入入信息时时代，在在利用信信息的过过程中，首首先要解解决的就就是要获获取准确确可靠的的信息，而而传感器器是获取取自然和和生产领领域中信信息的主主要途径径与手段段。 在现现代工业业生产尤尤其是自自动化生生产过程程中，要要用各种种传感器器来监视视和控制制生产过过程中的的各个参参数，使使设备工工作在正正常状态态或最佳佳状态，并并使产品品达到最最好的质质量。因因此可以以说，没没有众多多的优良良的传感感器，现现代化生生产也就就失去了了基础。 在在基础学学科研究究中，传传感器更更具有突突出的地地位。现现代科学学技术的的发展，

2、进进入了许许多新领领域：例例如在宏宏观上要要观察上上千光年年的茫茫茫宇宙，微微观上要要观察小小到 ccm的粒粒子世界界，纵向向上要观观察长达达数十万万年的天天体演化化，短到到 s的的瞬间反反应。此此外，还还出现了了对深化化物质认认识、开开拓新能能源、新新材料等等具有重重要作用用的各种种极端技技术研究究，如超超高温、超超低温、超超高压、超超高真空空、超强强磁场、超超弱磁砀砀等等。显显然，要要获取大大量人类类感官无无法直接接获取的的信息，没没有相适适应的传传感器是是不可能能的。许许多基础础科学研研究的障障碍，首首先就在在于对象象信息的的获取存存在困难难，而一一些新机机理和高高灵敏度度的检测测传感器

3、器的出现现，往往往会导致致该领域域内的突突破。一一些传感感器的发发展，往往往是一一些边缘缘学科开开发的先先驱。 传传感器早早已渗透透到诸如如工业生生产、宇宇宙开发发、海洋洋探测、环环境保护护、资源源调查、医医学诊断断、生物物工程、甚甚至文物物保护等等等极其其之泛的的领域。可可以毫不不夸张地地说，从从茫茫的的太空，到到浩瀚的的海洋，以以至各种种复杂的的工程系系统，几几乎每一一个现代代化项目目，都离离不开各各种各样样的传感感器。 由由此可见见，传感感器技术术在发展展经济、推推动社会会进步方方面的重重要作用用，是十十分明显显的。世世界各国国都十分分重视这这一领域域的发展展。相信信不久的的将来，传传感

4、器技技术将会会出现一一个飞跃跃，达到到与其重重要地位位相称的的新水平平。 PT1100是是铂热电电阻，它它的阻值值跟温度度的变化化成正比比。PTT1000的阻值值与温度度变化关关系为：当PTT1000温度为为0时它的的阻值为为1000欧姆，在在1000时它的的阻值约约为1338.55欧姆。它它的工业业原理：当PTT1000在0摄摄氏度的的时候他他的阻值值为1000欧姆姆，它的的阻值会会随着温温度上升升而成匀匀速增长长的。温度是自自然界中中和人类类打交道道最多的的物理参参数之一一，无论论是在生生产实验验场所，还还是在居居住休闲闲场所，温温度的采采集或控控制都十十分频繁繁和重要要，而且且，网络络化

5、远程程采集温温度并报报警是现现代科技技发展的的一个必必然趋势势。 由由于温度度不管是是从物理理量本身身还是在在实际人人们的生生活中都都有着密密切的关关系，所所以温传传感器就就会相应应产生。 由于于PT1100热热电阻的的温度与与阻值变变化关系系，人们们便利用用它的这这一特性性，发明明并生产产了PTT1000热电阻阻温度传传感器。它它是集温温度湿度度采集于于一体的的智能传传感器。温温度的采采集范围围可以在在-2000+2000，湿湿度采集集范围是是0%1000%。铂电阻温温度传感感器是利利用其电电阻和温温度成一一定函数数关系而而制成的的温度传传感器，由由于其测测量准确确度高，测测量范围围大，复复

6、现性和和稳定性性好等，被被广泛应应用于中中温范围围的温度度测量中中。PT1000是广广泛应用用的测温温元件，在在-500-6000范围内内具有其其他任何何温度传传感器无无可比拟拟的优势势，包括括高精度度，稳定定性好，抗抗干扰能能力强等等。由于于铂电阻阻的电阻阻值与温温度成非非线性关关系，所所以需要要进行非非线性校校正。校校正分为为模拟电电路校正正和微处处理器数数字化校校正，模模拟校正正有很多多现成的的电路，其精度不高且易受温漂等干扰因素影响，数字化校正则需要在微处理系统中使用，将PT电阻的电阻值和温度对应起来后存入EEPROM中，根据电路中实测的AD值以查表方式计算相应的温度值。常用的PPT电

7、阻阻揭发有有三线制制和两线线制，其其中三线线制接法法的优点点是将PPT1000的两两侧相等等的导线线长度分分别加两两侧的桥桥臂上，使使得导线线电阻得得以消除除。常用用的采样样电路有有两种：一为桥桥式测温温电路，一一为恒流流源式测测温电路路。1.1设设计目的的(1) 理论与与实践结结合设计计热电阻阻PT1100测测温电路路(2) 掌握PPT1000测温温电路的的工作原原理、焊焊接与调调试方法法。(3) 了解，掌掌握，并并能独立立调式设设计PTT1000测温电电路，以以及各组组成元件件的使用用和原理理。(4) 熟练使使用万用用表的各各个功能能。1.2设设计任务务利用所有有元件焊焊电路板板，并调调试

8、成功功，充分分锻炼动动手能力力和思考考能力。1.3设设计内容容及要求求(1)利利用所有有元件焊焊电路板板，并调调试成功功，充分分锻炼动动手能力力和思考考能力。(2)利利用电路路板进行行调试的的数据进进行计算算，写出出计算结结果2 热电电阻PTT1000简介及及工作原原理2.1热热电阻PPT1000的简简介pt1000是铂铂热电阻阻，它的的阻值会会随着温温度的变变化而改改变。PPT后的的1000即表示示它在00时阻值值为1000欧姆姆，在1100时它的的阻值约约为1338.55欧姆。它它的工业业原理：当PTT1000在0摄摄氏度的的时候他他的阻值值为1000欧姆姆，它的的的阻值值会随着着温度上上

9、升它的的阻值是是成匀速速增涨的的。PT1000铂电电阻RTT曲线图图表组成的部部分 pt1100/PT110000感温元元件有陶陶瓷元件件，玻璃璃元件，云云母元件件，它们们是由铂铂丝分别别绕在陶陶瓷骨架架，玻璃璃骨架，云云母骨架架上再经经过复杂杂的工艺艺加工而而成薄膜膜铂电阻阻薄膜铂铂电阻：用真空空沉积的的薄膜技技术把铂铂溅射在在陶瓷基基片上，膜膜厚在22微米以以内，用用玻璃烧烧结料把把Ni（或或Pd）引引线固定定，经激激光调阻阻制成薄薄膜元件件。温度传感感器PTT1000是一种种稳定性性和线性性都比较较好的铂铂丝热电电阻传感感器,可可以工作作在 -2000 至至 6550 的范围围.本电电路

10、选择择其工作作在 -19 至 5000 范范围. 整个电电路分为为两部分分,一是是传感器器前置放放大电路路,一是是单片机机 A/D 转转换和显显示,控控制,软软件非线线性校正正等部分分. 传传感器的的接入非非常简单单,从系系统的 5V 供电端端仅仅通通过一支支 3KK92 的电阻阻就连接接到 PPT1000 了了.这种种接法通通常会引引起严重重的非线线性问题题,但是是.由于于有了单单片机的的软件校校正作为为后盾,因此就就简化了了传感器器的接入入方式.2.2热热电阻PPT1000的工工作原理理按照 PPT1000 的的参数,其在 0 到 5500 的区区间内,电阻值值为 1100 至 2280.

11、9，我我们按照照其串联联分压的的揭发，使使用公式式：Vccc/(PT1100+3K992）* PTT1000 = 输出电电压（mmV），可可以计算算出其在在整百时的输输出电压压，R2、RR3、RR4 和和Pt1100 组成传传感器测测量电桥桥，为了了保证电电桥输出出电压信信号的稳稳定性，电电桥的输输入电压压通过TTL4331 稳稳至2.5V。从从电桥获获取的差差分信号号通过两两级运放放放大后后输入单单片机。电电桥的一一个桥臂臂采用可可调电阻阻R3，通通过调节节R3 可以调调整输入入到运放放的差分分电压信信号大小小，通常常用于调调整零点点。 放大电电路采用用LM3358 集成运运算放大大器，为为

12、了防止止单级放放大倍数数过高带带来的非非线性误误差，放放大电路路采用两两级放大大，前一一级约为为10 倍，后后一级约约为3倍倍。温度度在01000 度变变化，当当温度上上升时，PPt1000 阻阻值变大大，输入入放大电电路的差差分信号号变大，放放大电路路的输出出电压AAv 对对应升高高。虽然电桥桥部分已已经经过过TL4431 稳压，但但是整个个模块的的电压VVCC 一定要要稳定，否否则随着着VCCC 的波波动，运运放LMM3244 的工工作电压压波动，输输出电压压Av 随之波波动，最最后导致致A/DD 转换换的结果果波动，测测量结果果上下跳跳变。TL4331的具具体功能能可以用用图c的的功能模

13、模块示意意。由图图可以看看到，VVI是一一个内部部的2.5V的的基准源源，接在在运放的的反向输输入端。由由运放的的特性可可知，只只有当RREF端端（同向向端）的的电压非非常接近近VI（22.5VV）时，三三极管中中才会有有一个稳稳定的非非饱和电电流通过过，而且且随着RREF端端电压的的微小变变化，通通过三极极管图11的电流流将从11到1000mAA变化。当当然，该该图绝不不是TLL4311的实际际内部结结构，但但可用于于分析理理解电路路。 TL4331可等等效为一一只稳压压二极管管，其基基本连接接方法如如下图所所示。下下图a可可作2.5V基基准源，下下图b作作可调基基准源，电电阻R22和R33

14、与输出出电压的的关系为为U0=2.55(1+R2/R3)V0 1词条图册册更多图图册LM3224是四四运放集集成电路路，它采采用144脚双列列直插塑塑料封装装，外形形如图所所示。它它的内部部包含四四组形式式完全相相同的运运算放大大器，除除电源共共用外，四四组运放放相互独独立。每每一组运运算放大大器可用用图1所所示的符符号来表表示，它它有5个个引出脚脚，其中中“+”、“-”为两个个信号输输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相

15、位相同。LM324的引脚排列见图由于LMM3244四运放放电路具具有电源源电压范范围宽，静静态功耗耗小，可可单电源源使用，价价格低廉廉等优点点，因此此被广泛泛应用在在各种电电路中。感温探头头采用一一只硅三三极管33DG66，把它它接成二二极管形形式。硅硅晶体管管发射结结电压的的温度系系数约为为-2.5mVV/，即温温度每上上升1度度，发射射结电压压变会下下降2.5mVV。运放放A1连连接成同同相直流流放大形形式，温温度越高高，晶体体管BGG1压降降越小，运运放A11同相输输入端的的电压就就越低，输输出端的的电压也也越低。这是一个个线性放放大过程程。在AA1输出出端接上上测量或或处理电电路，便便

16、可对温温度进行行指示或或进行其其它自动动控制。3调试要要点及测测试方法法 (1)按照原原理图将将元器件件焊接到到PCBB板时，要要按照各各个小电电路的顺顺序一次次焊接元元器件。(2)将将元器件件按照原原理图焊焊接到PPCB板板后，首首先检查查各个元元器件与与PCBB板的焊焊接点，有有无缺焊焊，虚焊焊，有无无短路。检检查PCCB板电电路和各各元器件件有无所所损坏，(3)通通电前一一定要检检查好电电源与地地之间是是否有最最大电阻阻，以免免通电时时因为短短路而烧烧坏电路路板。(4)通通电测试试时，要要选择好好所用的的电源电电压值，以以免电压压过大或或过小导导致整体体电路烧烧毁或无无法正常常工作。(5

17、)测测试时如如发现故故障，要要先断开开电源，然然后仔细细查找故故障原因因，排除除故障后后继续测测试。(6)将将测试时时的各项项数据进进行记录录，测试试完成或或成功后后，将数数据进行行分析与与研究4设计心心得与体体会在进行完完期末考考试后，我我们就进进行了传传感器的的课程设设计。通通过这次次课程设设计，加加强了我我们动手手、思考考和解决决问题的的能力。这次设计和我们以前做的不同，因为以前都是直接焊在板子上，这次我们要自己做出电路板，把元器件的插孔都要做出来，对我们来说是一个挑战。我们画好PCB的布线图后进行镜像，然后用复写纸在铜片上画出来，然后打眼。做好后用油漆涂上，最后放在液体里溶解，泡好后擦

18、去铜，板子就做好了。在这个过程中，我就学会很多，做一件事，要有足够的耐心和信心才可以成功。在做课程程设计的的同时也也是对课课本知识识的巩固固和加强强，由于于课本上上的知识识太多，平平时课间间的学习习并不能能很好的的理解和和运用各各个元件件的功能能，而且且考试内内容有限限，所以以在这次次课程设设计过程程中，我我们通过过各种途途径查找找资料了了解了很很多元件件的功能能，并且且对于其其在电路路中的使使用有了了更多的的认识。这次课程程设计使使我懂得得了理论论与实际际相结合合是很重重要的，只只有理论论知识是是远远不不够的，只只有把所所学的理理论知识识与实践践相结合合起来，从从理论中中得出结结论，才才能有

19、所所作为，从从而提高高自己的的实际动动手能力力和独立立思考的的能力。在在设计的的过程中中，难免会会遇到各各种各样样的问题题，同时时在设计计的过程程中发现现了自己己的不足足之处，对对以前所所学过的的知识理理解得不不够深刻刻，掌握握得不够够牢固。知识上的的收获重重要，精精神上的的丰收更更加可喜喜。而且且这次设设计是两两个人一一组，也也锻炼了了我们团团结合作作的精神神。挫折折是一份份财富，经经历是一一份拥有有。这次次课程设设计给了了我很多多体会。我我还会继继续努力力的。5 参考考文献【1】康康华光主主编 模模电电子子技术基基础 高等教教育出版版社20006年年12月月【2】许许云峰主主编 传传感器基

20、基础实验验与课程程设计 电子工工业出版版社 220022年2月月【3】常常用集成成芯片使使用 北京理理工大学学出版社社 19995年年致谢 本设计计是在孟孟凡姿老老师的精精心指导导和大力力支持帮帮助下顺顺利完成成的。在在此设计计中我也也学到了了很多有有关热电电阻PTT1000测温电电路的制制作知识识，实验验技能也也都有了了提高，非非常感谢谢老师的的指导。在设计的的过程中中，老师师很有耐耐心的给给我们讲讲解PTT1000测温电电路的原原理和各各元件的的特点及及功能。在在做设计计焊板子子的过程程中，我我的电路路板出现现点问题题，在我我最后快快没有信信心的时时候，老老师过来来帮我检检查问题题，指导导我哪里里出现了了问题，帮帮我调试试，还告告诉我别别着急，慢慢慢来。使使我有信信心继续续的做下下去，让让我深受受鼓舞。在这两个个星期的的设计当当中，使使自己学学会了如如何面对对困难和和解决困困难。虽虽然两个个星期的的辛苦过过去了，但但是少不不了老师师的精心心指导。最后，再再次对关关心我，帮帮助我的的老师和和同学表表示衷心心的感谢谢，是你你们的热热情帮助助让我有有了很大大的进步步。共 13 页 第 13 页