双限温度报警器Word文档格式.doc

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起止日期:

2010年6月12日~2010年6月25日

指导教师:

陈敢新

教研室主任：

方志文

24

第24页共24页

指导教师评语：

指导教师签名：

年月日

成绩评定

项目

权重

成绩

谢琴

周娟

1、设计过程中出勤、学习态度等方面

0.2

2、课程设计质量与答辩

0.5

3、设计报告书写及图纸规范程度

0.3

总成绩

教研室审核意见：

教研室主任签字：

教学系审核意见：

主任签字：

年月日

摘要

本文针对本实验项目“双限温度报警器电路设计”的要求，设计通过调节电阻的阻值可以将温度控制在一定的范围内，超出范围的电路通过BL进行自动报警。

我们在这个过程中提出了两个方案。

从温度传感电路的工作原理出发，先大致的确定了各模块的结构和作用，再由总体到内部进行了详细的设计。

在设计过程中，我们根据我们的实验要求，先确定了实验模块的器件，分析了器件的的参数选择，形成初步的电路原理图，再逐步的完善，最后测试通过。

我们把通过的原理图利用DXP布线，排版，然后再通过制作PCB板，最后做成了一个温度报警器。

关键词：

温度传感器；

度传感电路；

音效集成电路；

整流滤波器

目录

设计要求………………………………………………………………………………5

1、前言…………………………………………………………………………………5

2、方案的论证和对比…………………………………………………………………5

2.1方案的总体流程方框图……………………………………………………6

2.2方案一………………………………………………………………………6

2.2方案二………………………………………………………………………8

2．4方案的对比………………………………………………………………11

3、电路设计…………………………………………………………………………12

3.1双线温度报警器的工作原理……………………………………………12

3.2主要元件的介绍…………………………………………………………12

3.2.1温度传感器AD590…………………………………………………12

3.2.2喇叭LM386………………………………………………………14

3.2.3温控器装置………………………………………………………16

4、电路的调试和测试………………………………………………………………17

4.1现象记录……………………………………………………………………17

4.1.1各模块仿真波形图……………………………………………………17

4.2技术问题……………………………………………………………………19

4.3注意事项……………………………………………………………………194.4安装调试……………………………………………………………………19

5、元件及仪器设备清单……………………………………………………………20

6.1双线温度报警器原理图……………………………………………………21

6.2双线温度报警器PCB图……………………………………………………21

7、参考文献…………………………………………………………………………22

8、总结………………………………………………………………………………24

9、致谢………………………………………………………………………………2

双限温度报警器

1、设计要求：

利用温度传感器设计一个温度双限的报警器，一般温度有高档和低温档，要求温度检测控制电路可以把温度控制在一个合适的范围，超出范围的进行自动报警。

前言：

双限温度报警器电路的设计，这一实验项目很贴近我们的生活。

而对于温控器的设计也是作为专业里面必不可少的部分。

据资料显示，温度传感的设计可以由很多方法实现。

而大部分的温控器都是利用AD590系列的电器元件来实现。

关于双限温度报警器电路的设计，首先查阅了相关资料，了解了有关温度检测控制电路的工作原理，在原有方案上，进行了改进。

在相关资料上，了解电路图所构成的元件的作用，以及元器件之间的联系。

最后在已经设计好的电路图中稍加改进，就是双限温度报警器的原理图。

2论证和对比：

2.1方案的总体流程方框图：

设计的总体思路的大致流程框图如下：

如图2-1

图2-1设计流程图

2.2方案一：

本方案具有用途广泛、精度较高、造价低廉、装调容易等特点

工作原理：

电路中，温度检测控制电路由温度传感控制集成电路ICi和电位器RP1，RP2组成；

温度指示电路由电阻器R1-R4，电容器C，晶体管V1，V2，发光二极管VL1，VL2和稳压二极管VS组成；

声音报警电路由音效集成电路IC2，电阻器R5，晶体管V3和扬声器BL组成；

RP1用来设定报警温度的下限值，RP2用来设定报警温度的上限值。

IC1是智能型温度传感器集成电路，用来检测温度。

工作原理图：

该双限温度报警器电路由温度检测控制电路、温度指示电路和声音报警电路组成，如图2-2所示：

图2-2：

方案一原理图

元件清单：

元器件选择R1～R5选用1／4W金属膜电阻器或碳膜电阻器。

RP1和RP2均选用小型有机实心电位器。

C选用耐压值为10V的铝电解电容器。

VL1和VL2均选用φ3mm的高亮度发光二极管，VL1为红色，VL2为绿色VS选用1／2W、3V的硅稳压二极管。

V1和V3选用S9013或C8050型硅NPN晶体管；

V2选用S9015或C8550型硅PNP晶体管。

IC1选用TC602型温度传感器集成电路；

IC2选用KD9561型音效集成电路。

BL选用0.25W、8Ω的微型电动式扬声器。

S选用小型单极拨动开关。

GB选用6V叠层电池

2.3方案二：

本方案采用热敏电阻器和运算放大器集成电路等元器件制作而成，具有灵敏度高、稳定性好等特点，其温度控制范围为0～80℃，能在受控温度达到设定温度的上限值或下限值时发出声光报警信号

如图2-3

图2-3：

方案二工作原理图

该双限温度报警器电路由温度检测放大电路、超低频振荡器、声音报警电路和电源电路组成。

温度检测放大电路由热敏电阻器RT、电阻器RI～R4、电位器RP1、BP2、电容器C1、C2、二极管VD1和运算放大器集成电路IC1（N1～N4）内部的N2、N3组成。

超低频振荡器由IC1内部的N1、N4、电阻器R5～R12、电容器C3、CZ和发光二极管Ⅴ⒓、VL3组成。

电源电路由电源变压器T整流桥堆UR、滤波电容器C6、C7、三端稳压集成电路IC2、电阻器R13和发光二极管VL1组成。

声音报警电路由电阻器R14～R16、电容器C5、晶体管VI、V2和扬声器BL组成。

交流220V电压经T降压、UR整流、C6滤波及IC2稳压后，为温度检测放大电路、超低频振荡器和声音报警电路提供＋6V电压。

电位器RP1用来设定温度的上限值，RP2用来设定温度的下限值。

当受控温度在设定温度范围内时，N2和N3均输出高电平，VD2和YD3导通，使超低频振荡器和声音报警电路不工作，BL不发声。

当受控温度超过设定温度的上限值时，RT的阻值减小，使N2囚正相输人端电位低于反相输入端的基准电压而输出低电平，VD2截止，由N1和R5、R7～RIO、C3组成的超低频振荡器振荡工作，VL2闪烁发光；

同时该超低频振荡信号对由R14～R16、C3和VI、V2组成的音频振荡器进行调制，驱动BL发出间歇的蜂鸣报警声。

当受控温度低于设定温度的下限值时，RT的阻值增大，使N3输出低电平，YD3截止，由N4和R1O～R12、C4组成的超低频振荡器振荡工作，YL3闪烁发光；

同时，该超低频振荡信号对音频振荡器进行调制，驱动BL发出报警声。

2.4方案的对比：

由于方案二排版过于复杂，模块内部结构繁多。

虽然可以达到一定的温度调控的作用，但是影响不大。

而且，方案二的各功能模块的线路连接相对来说比较复杂。

在方案一中，加入了温度传感器AD590电路，可以更加完善的实现温度调控的功能，从而把双限温度控制在一个合适的范围之内故选择方案一。

3电路的设计：

3.1工作原理

当温度适宜（被测温度在报警温度的上限值和下限值之间）时，IC1的6脚输出低电平，7脚输出高电平，V1和V2均处于截止状态，VL1和VL2均不发光，IC2和V3不工作，BL不发声。

当被测温度降至报警温度的下限值时，IC1的7脚由高电平变为低电平，使V2导通，VL2点亮，指示被测温度偏低；

同时IC2通电工作，其输出的音效电信号经V3放大后，驱动BL发出报警声。

当被测温度升高至报警温度的上限值时，IC１的６脚由低电平变为高电平，使V１导通，VL１点亮，指示被测温度偏高；

同时IC２通电工作，驱动BL发出报警声。

3.2主要元件的介绍：

3.2.1温度传感器AD590：

AD590是美国模拟器件公司的电流输出型温度传感器，供电电压范围为3~30V，输出电流223μA（-50℃）~423μA（+150℃），灵敏度为1μA/℃。

当在电路中串接采样电阻R时，R两端的电压可作为喻出电压。

注意R的阻值不能取得太大，以保证AD590两端电压不低于3V。

AD590输出电流信号传输距离可达到1km以上。

作为一种高阻电流源，最高可达20MΩ，所以它不必考虑选择开关或CMOS多路转换器所引入的附加电阻造成的误差。

适用于多点温度测量和远距离温度测量的控制。

AD590的引脚图及使用方法：

如图3-1

图3-1AD590的引脚图

供电电压U在3-30v之间；

输出电流223μA（-50℃）~423μA（+150℃），灵敏度为1μA/℃，电阻不能太大以保证AD590两端电压不低于3V。

其输出电流是以绝对温度零度（-273℃）为基准，每增加1℃，它会增加1μA输出电流，因此在室温25℃时，其输出电流Iout=（273+25）=298μA。

原理图：

3.2.2喇叭LM386：

LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器,主要应用于低电压消费类产品。

为使外围元件最少,电压增益内置为20。

但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至200。

输入端