课程设计
课程名称：测控电路
题目名称：PT100温度变送器设计学生学院：物信学院
专业班级：测控技术与仪器
班号：B13072021
学生组员：YU
指导老师：范志顺
2015-12-2
课程设计报告
一、实验要求：1.说明温度变送器的参数范围0~400度，经电压放大后为0.5-2.5V，经V/I转换成4~20mA输出的电流源。
二、实验原理：
1.同相放大及差分放大部分
2.电流源电路：
V/I 转换电路
对同相放大器有：
对差分放大器有：
三、实验准备： 参考文献：
PT100温度变送器：P t100温度变送器用于Pt100铂电阻信号需要
远距离传送、现场有较强干扰源存在或信号需要接入DCS系统时使用。
SWP-TR-08铂电阻温度变送器采用独特的双层电路板结构，下层是信号调理电路，上层电路可定义传感器类
型和测量范围。
产品特点：1、线性化输出两线制4-20mA标准电流信号，模块化结构
2、热电阻温度变送器为引进英国温度计变送器散件组装，保持电路、制造工艺、结构和性能与原装温度变送器不变。
3、变送器有电源极性反接保护电路，当输出接线接反时对线路起保护作用(此时回路电流为零);传感器的不正确接线无论是高限或低限都将导致变送器输出饱和;产品具有
RFI/EMI保护，有利于提高了测量的稳定性。
4、SWP-TR全部采用进口电子元件，性能可靠，低温度漂移。
5、SWP-TR温度变送器量程用户不能自由修改，由生产商出厂时确认生产。
6、热电阻温度变送器电磁兼容性符合欧洲电工委员会(EC)的BS EN 50081-1和BS EN 50082-1标准。
7、热电阻变送器的接线通过壳体顶部的螺丝端子完成。
为符合CE认证，信号输入接线长度不能超过3米，输出接线必须是屏蔽电缆，屏蔽线只能在一端接地。
8、变送器的中心孔用于热电阻信号接线，热电阻信号线通过螺丝直接拧在变送器的输入端子上。
设计的螺丝端子接受内部或外部接线方式
技术指标：1、输入信号:Pt100铂电阻信号输入
2、供电电压:10-30VDC
3、负载电阻:0-500Ω
4、输出信号:二线制4-20mA，最大30mA
5、热电阻温度变送器精度:0.2%FS
6、温度稳定性:零点漂移标准0.05%FS/℃量程漂移标准0.002%FS/℃
7、回路保护:带反向连接保护(防止电源正负极)
8、温度变送器功耗:≤0.5W
9、温度变送器重量:约35克
12、热电阻温度变送器外形尺寸:外径Ф42mm，高度H23mm，安装孔距33mm，安装孔Ф5.5m
量程修改：Pt100温度变送器通常提供六种标准的量程范围供选择。
特殊测量范围可按用户要求提供。
用户也可通过标准电阻箱、数字电流表等校验仪器自行调整Pt100铂电阻变送器的量程范围。
通过更改线路板上的焊接点接线，并重新校验，即可调整变送器量程范围，使变送器的测量范围满足使用现场的需要。
基于SWP-TR-08铂电阻温度变送器自身的特点，量程的改变将影响4-20mA的校验点。
如果变送器的计算是以真实零点(真实零点是理论输出电流为零的那一点的温度值)为基础，变送器的校验将非常简单:按所需量程范围计算出SPAN量程和真实零点(TRUE-ZERO)的温度值，然后查阅温度值对应量程(表1)和真实零点表(表2)中的哪一行，按表中要求短接相应焊点，按校验步骤调整变送器到所需量程范围即可。
1、准备电阻箱(精度达±0.01欧姆)、四位半数字电流表(在0-20mA范围精度为0.05%)和直流DC24V电源
2、确定需要的量程范围，TH=量程范围上限(20mA输出时的温度值)，Tlo=量程范围下限(4mA输出时的温度值)
3、计算SPAN量程:SPAN量程=量程上限-量程下限=TH-Tlo
4、计算真实零点:真实零点=量程下限-量程范围÷4=Tlo-(SPAN量程/4)
LM324引脚图:
三极管9013 引脚图:
PT100 0~~400，分度表
电路板焊接准备：元件清单：LM324 1 DIP 14 1 1K 1
2K 1
10K 2
100K 6
200K 2
电位器100K 1
5K 1
200 1
三极管9013 1
电路板10*10 cm 1
三、实验步骤：
在老师的指导下进行电路板的焊接：左手拿焊锡丝，右手拿电烙铁。
把电烙铁以45度左右夹角方向送焊锡丝，待焊锡丝融化一定量时,迅速撤离焊锡丝，最后撤离电烙铁。
在焊接过成中，我们应该注意：焊接的时间不能太长，大概心里默数1、2即可，然后在撤离焊锡丝，再撤离电烙铁，在撤离电烙铁时，心里也默数1、2即可，焊锡要适量，少了可能虚焊，多了又容易连载一块。
在焊的过程中,出现虚焊或者焊接不好的,需要把焊锡吸掉,重新再焊.在把焊锡丝吸掉的过程中,左手拿着吸锡器,右手拿着电烙铁,先把
电烙铁与焊盘接触,加热焊锡,在将吸锡器靠近焊锡,按下吸锡器的按钮,就可以吧焊锡吸掉，重复多变,就可以清除焊盘上的焊锡,注意不要将焊盘加热太久,以免焊盘的铜片被吸掉。
先将同相放大及差分放大部分的电路仔细的焊接在焊盘上，耐心认真的焊接，注意在焊接电容，三极管时的正负极不能接反、三极管的引脚对应三极管的位置，
最后在将V/I 转换电路焊接在焊盘上，根据电路图留出对应的引脚，以便在调试中接入电阻箱，电压表和电流表的位置。
电路板的调试：因为热电阻的测温原理与热电偶的测温原理不同，热电阻是基于电阻的热效应进行的温度测量，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性，因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。
目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类，金属热电阻的电阻值和温度一般可以用近视关系表示：Rt=Rt0{1+α（t-t0)}。
式中，Rt为温度t时的阻值，Rt0为温度t0时对应的阻值；α为温度系数，半导体热敏电阻的阻值和温度的关系是：Rt=AeB/t。
相比较而言，热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高，但互换性较差，非线性严重，测温范围只有-50℃--300℃左右，大量用于家电和汽车用温度检测和控制，金属热电阻一般适用于-200--500℃范围内的温度测量，器特点是测量准确，稳定性好，性能可靠，在程控制中极其广泛。
工业上常用金属热电阻；
PT100是铂热电阻，它的电阻阻值随温度变化成是正比，PT100的阻值与温度变化关系为：当PT100温度为0℃时它的阻值为100欧姆，在100℃时，它的阻值约为138.5欧姆，
调试步骤：1：将PT100调至100欧姆接入电路，分别测U01和U02,调节滑动变阻器104和502，使其电压接近0.5V，对电路信号放大部分进行调零，使输出位0.5V，再对电路信号放大部分进行调满；将PT100调至247.1欧姆，接入电路，在册U01的值并调节104，是输出来2.5V，如此反复对该电路进行调节的操作，使其输出稳点在0.5V--2.5V之间即可。
2，侧实验数据：调节PT100的阻值，使其以每隔50℃的阻值接入电路，在测输出U0的值，电流源电路接好后，开始测电流的输出。
测量时应按PT100的阻值增大时测一次，再依次减小其阻值测一次。
四，实验数据：
热电阻PT100增大时i及U0的变化：
PT100与U0、i的关系特性曲线图：
五、实验结论：
经过两天。
长达十几个小时的测控电路课程设计，我们组终于在范志顺老师的指导下顺利的完成了PT100温度变送器设计，虽然与老师的要求有一定的差距，但能顺利完成，我们还是很高兴的。
在这次的课程设计中，真的学到了很多的东西：一完全自己动手焊接电路图，给我元件剩下的就是我们自己的认真的焊接，因为知道这自己焊接的电路板是要在焊接完成后，接入电路进行调试的，所谓我们在焊接中都很认真，在焊接过程中有很多虚焊，漏焊的都耐下心来慢慢的检查错误和改成，连续焊接的几个小时，我们遇到了许多困难，但我们还是咬牙挺过来了，虽然老师在布置这个课题设计之前给我们讲了很多需要注意的地方和问题，但在实验过程中，一个不小心就范了错误，基于之前我们有过焊接的经验，焊接电路板还算顺利完成，接在来的对电路的调试，才是我们苦恼的事，估计是在原理上没有完全的理解电路图，调试的调零和调满的操作要进行多次，通过反复调试来保证电路测量范围的准确性，可我们都忘记了这一点，我们在实验台上左调右调，数据还是不准确，这让我们了接到基础电路知识的重要性，只有当我们对这个电路彻底明白时，才能对较为复杂的电路进行分析。