Микропроцессорные устройства измерения температуры на базе термометров сопротивления

• Автор: Ковалев, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 144 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Обзор существующих методов и средств построения
устройств измерения и стабилизации температуры
1.1. Основные характеристики, связанные с понятием
температуры
1.2. Принцип действия устройств измерения температуры
1.3. Структурные схемы измерителей температуры
1.4. Основные типы линий связи термодатчиков с устройством измерения
1.5. Характеристики электронных интегральных датчиков
температуры
1.6. Сравнительные характеристик*. Й'вмйературных преобразователей сопротивления
1.7. Сравнительный анализ основных видов термоэлектрических преобразователей
1.8. Исследование структурных схем существующих
устройств измерения температуры
1.9. Алгоритмы получения корректирующих характеристик
1.10. Исследование микропроцессорных средств измерения и методов реализации алгоритмов на их основе
1.11. Цель и задачи исследования
Выводы
Глава 2. Обобщённые структурные схемы микропроцессорных устройств измерения температуры (МУИТ), алгоритмы и программы
2.1. Синтез базовой структурной схемы на основе анализа номенклатуры устройств измерения температуры
2.2. Математическая модель универсального измерителя
температуры
2.3. Разработка функциональных алгоритмов МУИТ
2.4. Разработка алгоритмов микропроцессорного управления устройством измерения температуры

2.5. Программное обеспечение для управления структурой
микропроцессорных устройства измерения температуры
Выводы
Глава 3. Блочно-модульная база и технические средства
реализации МУИТ
3.1. Основные блоки устройства и интерфейсы
3.2. Обоснованней выбор блочно-модульной базы устройства
3.3. Разработка программного обеспечения МУИТ
3.4. Методика проектирования МУИТ
Выводы
Глава 4. Исследование характеристик МУИТ
4.1. Количественная оценка основных характеристик МУИТ
4.2. Методика проведения экспериментальных исследований
4.3. Моделирование алгоритма управления
4.4. Экспериментальное исследование эффективности метода линеаризации
Выводы
Заключение
Литература
Приложение 1. Номинальная статическая характеристика и корректирующие функции термопреобразователей
сопротивления
Приложение 2. Полиномиальная аппроксимация характеристик
термопар
Приложение 3. Перечень нормативно-технических документов,
на которые даны ссылки в технических условиях
Приложение 4. Перечень рекомендуемых средств измерений и испытательного оборудования, применяемых при
испытаниях измерителей-регуляторов
Приложение 5. Технические характеристики приборов
Приложение 6. Структура программных модулей для устройства
измерения температуры
Приложение 7. Акт использования результатов диссертационной
работы

Введение.
Актуальность работы. Температура является одной из наиболее часто измеряемых физических величин [25], датчики температуры являются одной из важнейших разновидностей датчиков, считается даже, наиболее важной [6]. Температуру необходимо учитывать при управлении многими естественными и искусственными процессами. Устройства измерения и регулирования температуры нашли широкое применение в бытовой технике, а именно:
• в системах отопления помещений;
• в электронагревательных приборах;
• в холодильниках и морозильниках, в промышленном производстве:
• при изготовлении особочистых материалов интегральных микросхем;
• в асфальтном и бетонном производствах;
• на хлебопекарных и кондитерских фабриках,
а также во многих других технологических процессах и при проведении научных экспериментов.
Благодаря многообразию процессов, в которых необходимо знать и учитывать температурные характеристики объектов, появилось множество различных по назначению датчиков для измерения температуры. Широко известны измерительные преобразователи температуры в электрические величины, такие как сопротивление и напряжение. На современном этапе благодаря развитию вычислительной техники и средств электронных коммуникаций получили распространение датчики с цифровым выходным сигналом. Использование датчиков температуры связано с разработкой устройств для обработки их выходных сигналов. Эти устройства используются для передачи сигналов датчиков в устройства автоматики, а также для преобразования этих сигналов с выводом на устройства индикации в виде, удобном для восприятия человеком.

росхемы не требуют внешней калибровки и производят при этом измерения с погрешностью не более 1°С при значениях +25 ± 5°С и не более 2°С в диапазоне от -40°С до +125°С.
Малое выходное напряжение ТМР35 / ТМР36 / ТМР37, линейная выходная характеристика и точная калибровка упрощают их подключение в схемы контроля температуры и к АЦП. Все три устройства работают от единственного источника напряжения с номиналом от 2.7В до 5.5В. Потребляемый ток гарантированно меньше 50 мкА, благодаря чему рассеивается малое количество тепла, поэтому погрешность саморазогрева не превышает 0.1°С при спокойном воздухе. Дополнительно предусмотрена функция самоотключения при превышении порогового значения 0.5 мкА.
Таблица 1.5. Характеристики выходных сигналов
Датчик Напряжение смещения, В Масштаб выходного напряжения, мВ/°С Выходное напряжение при 25 °С
ТМР35 0 10 250мВ
ТМР36 0.5 10 750мВ
ТМР37 0 20 500мВ
ТМР35 функционально совместима с контроллерами температуры ЬМ35, ЬМ45 и обеспечивает выходное напряжение 250мВ при +25°С. ТМР35 определяет температуру из диапазона +10°С ... +125°С. ТМР36 измеряет в диапазоне -40°С ... +125°С, формирует 750 мВ при +25°С и работает в диапазоне до +125°С при питающем напряжении 2.7В. ТМР36 функционально совместима с ЬМ50. ТМР35 и ТМР36 имеют выходную крутизну +10мВ/°С. ТМР37 предназначена для применения в диапазоне от +5°С до +100°С, имеет крутизну выходной характеристики 20 мВ/°С. При +25°С ТМР37 генерирует выходное напряжение 500 мВ. При увеличении рабочего диапазона до +150°С при работе от источника 5 В точность измерения уменьшается. В таблице 1.5 отражены различия между выходными характеристиками трёх датчиков температуры.
Схема рис. 1.9 обеспечивает компенсацию холодного спая термопары типа К (ТХА) и настроена для формирования выходного напряжения с крутизной