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温度控制电路系统

更新时间:2009-2-15:  来源:毕业论文

温度控制实验
掌握ADC0809的使用方法。掌握通过8255A并行口传输数据的方法,以控制发光二极管的亮与灭以及数码管显示数据。了解集成温度传感器AD590的工作原理和应用,熟悉小信号放大器的工作原理和零点、增益的调整方法,了解微机对温度采样控制的基本方法。
编制程序,利用ADC0809将温度模拟量转换为数字量,并通过8255A并行口传输数据的方法,通过数码管显示出来,并根据温度的高低控制发光二极管的亮与灭。设定单点温度控制点为30ºC,当小于30ºC时,L1指示灯亮,模拟电热器加热;当大于30ºC时L1灭,L2亮,模拟关掉电热器。

(二)设计方案
设计思路:
  本文介绍一种性能可靠、功能齐全、稳定性好的温度控制器,温度显示采用数码管,带动发光二极管进行显示。设定30 ºC为温度控制点,温度小于30 ºC,实验箱上L1灯亮;大于30 ºC,L1灭、L2亮。
  设计电路先使用AD590温度传感器来获取温度。AD590温度传感器具有体积小、反应快、稳定性好、测量精度高等优点,是电流输出型温度传感器。AD590传感器输出信号通过10K电阻取出的电压信号,经零点调整,小信号放大后,输出的电压信号VT,供ADC0809采样用。将AD590采集到的温度模拟量转换为数字量。再通过8255A并行口传输数据,显示七段LED数码管显示以及发光二极管的亮与灭。

各使用到的芯片及其作用:

AD590
  由于科学研究、工业和家用电器等方面对测温和温控的需要,各种新型的集成电路温度传感器不断被研制出来,AD590 便是其中之一。AD590 是AD 公司利用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。AD590 可直接输出与热力学温度成比例的电流信号,在输出端串联一个电阻则转换为电压信号。
                             
图2-1 AD590 的外形电路图                      图2-2 集成温度传感器电路符号
  AD590 是电流型温度传感器, 通过对电流的测量可得到所需要的温度值。根据特性分挡,AD590 的后缀以I ,J ,K,L ,M表示。AD590L ,AD590M一般用于精密温度测量电路,其电路外形如图1 所示,它采用金属壳3 脚封装, 其中1 脚为电源正端V+ ; 2 脚为电流输出端I0 ;3 脚为管壳,一般不用。集成温度传感器的电路符号如图2-2 所示。

AD590 的主特性参数如下:
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;
焊接温度(10 秒) :300 ℃;
灵敏度:1μA/ K。

    
图2-3感温部分的核心电路                        图2-4 AD590 的内部电路
 
其中T1、T2 起恒流作用,可用于使左右两支路的集电极电流I1 和I2 相等; T3、T4 是感温用的晶体管, 两个管的材质和工艺完全相同, 但T3 实质上是由n 个晶体管并联而成, 因而其结面积是T4 的n 倍。
  图中的T1~T4相当于图3 中的T1、T2 , 而T9 , T11 相当于图3 中的T3、T4。R5、R6 是薄膜工艺制成的低温度系数电阻,供出厂前调整之用。T7、T8 , T10 为对称的Wilson 电路,用来提高阻抗。T5、T12 和T10 为启动电路,其中T5 为恒定偏置二极管。T6 可用来防止电源反接时损坏电路, 同时也可使左右两支路对称。R1 ,R2 为发射极反馈电阻,可用于进一步提高阻抗。T1~T4 是为热效应而设计的连接方式。而C1 和R4 则可用来防止寄生振荡。该电路的设计使得T9 , T10 , T11 三者的发射极电流相等,并同为整个电路总电流I 的1/ 3。T9 和T11 的发射结面积比为8 :1 ,T10 和T11 的发射结面积相等。T9 和T11 的发射结电压互相反极性串联后加在电阻R5 和R6 上,因此可以写出:ΔUBE = (R6 - 2 R5) I / 3R6 上只有T9 的发射极电流,而R5 上除了来自T10 的发射极电流外, 还有来自T11 的发射极电流,所以R5 上的压降是R5 的2/ 3。

表2-5  AD590温度与有关参数一览表
温度 AD590电流 经10KΩ电压 零点调整后电压 放大5倍后电压VT ADC数字量
0℃ 273.2µA 2.732V 0.0V 0V 00H
10℃ 283.2µA 2.832V 0.1V 0.5V 1AH
20℃ 293.2µA 2.932V 0.2V 1V 33H
30℃ 303.2µA 3.032V 0.3V 1.5V 4DH
40℃ 313.2µA 3.132V 0.4V 2V 66H
50℃ 323.2µA 3.232V 0.5V 2.5V 80H
60℃ 333.2µA 3.332V 0.6V 3V 99H
70℃ 343.2µA 3.432V 0.7V 3.5V B3H
80℃ 353.2µA 3.532V 0.8V 4V CCH
90℃ 363.2µA 3.632V 0.9V 4.5V E6H
100℃ 373.2µA 3.732V 1V 5V FFH

ADC0809
  ADC0809是CMOS8位A/D转换器,采用逐次逼近式进行A/D转换。芯片内有一个8路模拟开关、一个比较器、一个带有树状模拟开关的256R分压器和一个逐次逼近的寄存器,其内部逻辑框图如图2- 所示。ADC0809有8路模拟量输入通道。ALE为地址锁存信号,高电平有效时,ADDC~ADDA被锁存,从而可通过对ADDC、ADDB、ADDA 3端输入的地址译码,选通8路模拟量输入(IN0~IN7)的任意一路进入片内,进行A/D转换。
 
         图2-6  ADC0809的内部结构                         图2-7  ADC0809引脚图
引脚说明及工作时序
VCC ,GND :电源和地
IN0~IN7 :8 路模拟量的输入端,当模拟量的变化频率很高时,需进行采样保持后再接入输入端;
   ADDA、ADDB、ADDD : 输入地址选择端, 当(ADDC、ADDB、ADDA) 从000 变化到111 时,分别选择IN0 到IN7 通道进行A/ D 转换;217

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