热电偶测温控制显示系统指导书项目成员: 周海云刘叶李勇项目班级：工业控制091班项目指导老师：陈勇宏老师2011年4月28日目录第一章：实验的目的及原理1.1 实验目的 (01)1.2 实验原理 (01)1.3 实验计划 (01)第二章：实验重要元件介绍2.1 热电偶原理及应用 (02)2.1.1 热电偶简 (02)2.1.2 热电偶测温原理 (02)2.1.3 有关热电偶测温的基本原则 (03)2.1.4 常用热电偶 (04)2.2 ICL7107 A/D数模转换器 (04)2.2.1 ICL7107 的简介 (04)2.2.2 辨认引脚 (04)2.2.3 牢记关键点的电压 (05)2.2.4 注意芯片 (05)2.2.5 注意接地引脚 (06)2.3 LM324 运算放大器 (06)2.3.1 LM324 的简介 (06)2.3.2 LM324 引脚图 (06)第三章：热电偶测温系统的调试3.1 调试的方法 (07)3.2 注意事项 (07)3.3 实验数据 (07)3.3.1 温度上升时的数据 (07)3.3.2 问的下降时的数据 (08)实训总结 (09)附录 (10)第一章实验的目的及原理1.1 实验目的1）了解热电偶测温的原理、方法及应用，注意事项。

2）了解热电偶测温系统的焊接方法及注意事项。

3）了解热电偶测温系统的调试方法及注意事项。

4）了解一些A/D转换芯片（ICL7107、DH7107GP、ICL7106、DH7106）。

1.2 实验原理由热电偶热电效应产生的电流经电路处理转变成电压信号，并经过二级放大，放大至正比与温度的电压，送至ICL7107 31#脚，最后由数码管显示热电偶测量到的温度值。

1.3 实验计划1）了解清楚热电偶测温系统原理图并焊接好实验板2）检查好板子直至没有问题，做好调试的准备3）对热电偶测温系统进行调试4）调试成功后记录好实验数据5）做好实验任务书及实验总结第二章实验重要元件介绍2.1 热电偶原理及应用1）热电偶简介热电温度记录仪常以热电偶作为测温元件.它广泛用来测量 -200 ℃ ~1300 ℃范围内的温度，特殊情况下，可测至2800 ℃的高温或 4K 的低温。

它具有结构简单，价格便宜，准确度高，测温范围广等特点。

由于热电偶将温度转化成电量进行检测，使温度的测量、控制、以及对温度信号的放大变换都很方便，适用于远距离测量和自动控制。

在接触式测温法中，热电温度计的应用最普遍。

2）热电偶测温原理a.定义:由两种导体组合而成,将温度转化为热电动势的传感器叫做热电偶。

b. 测温原理 : 热电偶的测温原理基于热电效应。

将两种不同材料的导体 A 和 B 串接成一个闭合回路，当两个接点 1 和 2 的温度不同时，如果 T ＞ T 0 （如上图 12-1热电效应），在回路中就会产生热电动势，在回路中产生一定大小的电流，此种现象称为热电效应。

热电动势记为 EAB ，导体 A 、 B 称为热电极。

接点 1 通常是焊接在一起的，测量时将它置于测温场所感受被测温度，故称为测量端（或工作端，热端）。

接点 2 要求温度恒定，称为参考端（或冷端）。

c.热电效应导体 A 和 B 组成的热电偶闭合电路在两个接点处分别由eAB (T) 与 eAB (T0 )两个接触电势，又因为 T ＞ T0 ，在导体 A 和 B 中还各有一个温差电势。

所以闭合回路总热电动势 EAB (T,T0 ) 应为接触电动势和温差电势的代数和，即：4.闭合回路总热电动势对于已选定的热电偶，当参考温度恒定时，总热电动势就变成测量端温度T 的单值函数，即EAB ( Ｔ, T 0 )= f ( T ) 。

这就是热电偶测量温度的基本原理。

在实际测温时，必须在热电偶闭合回路中引入连接导线和仪表。

3) 有关热电偶测温的基本原则由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的横截面积，长度以及温度分布如何均不产生热电动势。

如果热电偶的两根热电极由两种均质导体组成，那么，热电偶的热电动势仅与两接点的温度有关，与热电偶的温度分布无关；如果热电极为非均质电极，并处于具有温度梯度的温场时，将产生附加电势，如果仅从热电偶的热电动势大小来判断温度的高低就会引起误差。

a.均质导体定则 :b.中间导体定则:在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要两端的温度相等，该导体接入就不会影响热电偶回路的总热电动势。

根据这一定则，可以将热电偶的一个接点断开接入第三种导体，也可以将热电偶的一种导体断开接入第三种导体，只要每一种导体的两端温度相同，均不影响回路的总热电动势。

在实际测温电路中，必须有连接导线和显示仪器，若把连接导线和显示仪器看成第三种导体，只要他们的两端温度相同，则不影响总热电动势。

c.参考电极定则 :两种导体 A, B 分别与参考电极 C( 或称标准电极 ) 组成热电偶，如果他们所产生的热电动势为已知， A 和 B 两极配对后的热电动势可用下式求得由此可见，只要知道两种导体分别与参考电极组成热电偶时的热电动势，就可以依据参考电极定则计算出两导体组成热电偶时的热电动势。

从而简化了热电偶的选配工作。

由于铂的物理化学性质稳定，熔点高，易提纯，所以人们多采用高纯铂作为参考电极。

4) 常用热电偶适于制作热电偶的材料有300多种，其中广泛应用的有40~50种。

国际电工委员会向世界各国推荐 8 种热电偶作为标准化热电偶.我国标准化热电偶也有 8 种。

分别是：铂铑 10- 铂 ( 分度号为 S) 、铂铑13- 铂 (R) 、铂铑 30- 铂铑 6(B) 、镍铬 - 镍硅 (K) 、镍铬-康铜 (E)、铁-康铜(J)、铜-康铜(T)和镍铬硅-镍硅(N)。

2.2 ICL7107 A/D模数转换器1） ICL7107 的简介ICL7107是美国Intersil公司专为数字仪表生产的数字仪V为满幅输入电压一般取200mV或2VINFS表专用芯片。

该芯片集成度高,转换精度高,抗干扰能力强,输出③积分电容CINT可直接驱动发光数码管,只需要很少的外部元件,就可以构成数积分电容取值用下式估算:字仪表模块。

ICL7107芯片用在X线机毫安显示电路中,能使毫CINT=4000×IINT/fosc×VIS安读数显示电路做到使用元件少,可靠性高,调试维修方便。

V为积分器输出幅度。

IS1ICL7107芯片简介④自动稳零电容CAZICL7107是双积分式3位半模数转换器,ICL7107集成电自动稳零电容CAZ大小的选择依系统允许引入的噪声为路内...传统的数字显示测量仪表以集成芯片(比如ICL7107芯片)集成显示为主,或者进行A/D转换后,简单地用单片机技术实现数字显示,单片机技术只是运用于简单的显示作用.由于随着计算机辅助教学在电工电子等教学设备的应用,迫切要求教学设备的硬件结构符合计算机双向控制的要求.特别是在测量仪表上,运用大量的单片机技术可以使许多功能简单实现。

2）辨认引脚芯片的第一脚，是正放芯片，面对型号字符，然后，在芯片的左下方为第一脚。

也可以把芯片的缺口朝左放置，左下角也就是第一脚了。

许多厂家会在第一脚旁边打上一个小圆点作为标记。

3）牢记关键点的电压芯片第一脚是供电，正确电压是 DC5V 。

第 36 脚是基准电压，正确数值是 100mV，第 26 引脚是负电源引脚，正确电压数值是负的，在－3V 至－5V 都认为正常，但是不能是正电压，也不能是零电压。

芯片第 31 引脚是信号输入引脚，可以输入±199.9mV 的电压。

在一开始，可以把它接地，造成“0”信号输入，以方便测试。

4）注意芯片27,28,29 引脚的元件数值，它们是 0.22uF,47K,0.47uF 阻容网络，这三个元件属于芯片工作的积分网络，不能使用磁片电容。

芯片的 33 和 34 脚接的 104 电容也不能使用磁片电容。

5）注意接地引脚芯片的电源地是 21 脚，模拟地是 32 脚，信号地是 30 脚，基准地是 35 脚，通常使用情况下，这 4 个引脚都接地，在一些有特殊要求的应用中（例如测量电阻或者比例测量），30 脚或 35 脚就可能不接地而是按照需要接到其他电压上。

－－本文不讨论特殊要求应用。

2.3 LM324 运算放大器1）LM324 简介LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图所示。

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。

每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“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相位相反；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位相同。

2）LM324 引脚图第三章热电偶测温系统的调试3.1 调试的方法首先将所有的接线接好并准备两杯水，一杯水为冷水，另一杯水位沸水；然后将热电偶放置到冷水中，用温度计测量其温度并将数码管显示的初始数值调为温度计测量的数值，把热电偶从冷水中拿出来放到沸水中，用温度计测量其温度并将数码管显示的数值调为温度计测量的数值，把热电偶交替放置到冷水和沸水中，慢慢确定数码管显示数值的初始值及范围，调试完成后进行实验并记录数据。

3.2 注意事项1）必须板子焊接检查无误后，方可进行调试2）所领电源应先采用万用表检查个输出电源电压，如有问题，立即此项老师反映3）板子各引出线应在30cm长左右，才好进行工作各个连接处焊接，不许搭接4）杯中水面一般应高于70%5)板子各对地电源对地电阻不得小于2k，否则不允许送电6) ICL7107 的37#脚点一下 +5v，电源如果显示“1888”则后端无问题7）所领物品领时记帐，还时销账，爱惜使用3.3 实验数据1）温度上升时的数据2）温度下降时的数据实训总结转眼之间，一周的实训已经过去了,这意味着这个阶段结束同时也是这门课程的结束，这一周里时间虽然很短，但是我们却收获很多东西。

（有知识和其它方面的）通过这次的实训，我们学到了热电偶测温的原理以及方法，首先是巩固了我们的焊接技术，培养了我们的一种电路的逻辑思为能力，对电路的阅读能力和分析培养，知道该项目电路的工作原理研和维修，知道如何去调试热电偶测温显示控制系统及其应用。

同时也让我们了解了传感器检测信号的处理和转换、传感器在现代工业、电子、生活、航空等领域的综合应用发展。

为我们对自动化检测专业更加的了解，知道团队合作谐调能力的应用和作用，以及在遇到困难时的解决方法。

掌握理论与实践的结合应用。

通过实训也让我们对老师、同学有了更进不步的了解，特别是在当遇到困难的时候那种相互帮助不放弃的精神最让人难忘。