设计自动水温控制系统中的测温电路文档格式.docx
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二、基本要求
1.实现基本功能
2．完成3000字设计报告
三、主要技术指标（或研究方法）
1.选用AD590温度传感器
四、应收集的资料及参考文献
AD590温度传感器
差动放大器
教研室主任签字
时 间
年 月日
注：
可根据内容加页。
2概述
2.1系统组成框图
作为工业测温中广泛使用的电流输出型集成温度传感器AD590，其以电流为输出量指示温度，其典型的电流温度灵敏度为1uA/K，它是一种两端器件，使用非常方便。
作为一种高阻电流源，这种传感器没有电压输出型传感器遥测或遥控应用的长馈线上的电压信号损失和噪声干扰问题，故特别适合远距离测量或控制。
本课题采用的是以AD590为基础的水温恒温控制电路硬件原理框图：
2.2测温系统主电路图
2.3主电路的分析过程
AD590温度传感器是一种已经IC化的温度传感器，它会将温度转换为电流，这一部分利用电压跟随器，为了将电压测量出来又不能使电流分流出来，其输出电压等于输入电压。
1N753A的电压是6.2V，电阻是14.6K，大约得4.24满足2.73的范围。
绝度零度满足要求，通过AD590上反映出的实际温度与给定的0度温度相比较做差去掉了AD590中0度以下的电压干扰，得到实际温度所对应的电压，3号端是给定温度，2号端是实际温度通过LM393比较器，温度差放大器加热，实现加热，设计的给定温度是0-96度，由于生产中对于这么高地温度应用的比较少，所以此范围可以满足生产要求。
R15为3K，因为温度差是96度，对应的电压是0.96V，0,96除以3乘以放大倍数60x80大约1.53A。
3D4K允许的最大电流为1.6A，3DD5允许的最大电流为2A。
R16为10欧大约为1.2A。
所以满足三极管要求。
3传感器测温系统的单元电路介绍
3.1AD590检测原理及特性
AD590温度传感器是一种已经IC化的温度感测器，它会将温度转换为电流。
其规格如下：
1、温度每增加1℃，它会增加1μA输出电流。
2、可测量范围-55℃至150℃。
3、供电电压范围+4V至+30V。
AD590的管脚图及元件符号如下图所示：
图2.AD590的管脚图及元件符号
AD590的输出电流值说明如下：
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。
AD590基本应用电路：
图3.AD590基本应用电路
注意事项：
1、Vo的值为Io乘上10K，以室温25℃而言，输出值为10K×
298μA=2.98V
2、测量Vo时，不可分出任何电流，否则测量值会不准。
3.2比较器LM393的参数
LM393引脚功能排列表：
引出端序号
功能
符号
1
输出端1
OUT1
5
正向输入端2
1N+
（2）
2
反向输入端1
1N-
（1）
6
反向输入端2
1N-
（2）
3
正向输入端1
1N+
（1）
7
输出端2
OUT2
4
地
GND
8
电源
VCC
LM393主要参数表：
参数名称
数值
单位
电源电压
±
18或36
V
差模输入电压
VID
36
共模输入电压
VI
-0.3～VCC
功耗
Pd
570
mW
工作环境温度
Topr
0to+70
℃
贮存温度
Tstg
-65to150
3.3基本测温电路
其基本的测温电路如下：
图6.基本测温电路
电路及相关参数分析：
1，AD590的输出电流I=（273+T）uA（T为摄氏温度），因而测量的电压V（273+T）uAX10K=（2.73+T/100）V。
为了将电压测量出来又不能使电流分流出来，这里使用电压跟随器，其输出电压等于输入电压。
2、由于一般电源是带杂波的，因此，使用稳压二极管作为稳压元件，再利用可变电阻分压，使其输出电压V5调整至2.73。
3、接下来使用差动放大器，输出V10=V6—V5=T/100,这样，如果现在温度为25℃，输出电压就为0.25V。
3.4基本比较电路
图7.基本比较电路
基本比较电路参数分析：
1、通过调节R10设定温度，其中U3只起电压跟随作用，使6中输出电压为（0—0.96V）也就是给定温度的范围为0—96℃。
由于生产中对于这么高地温度应用的比较少，所以此范围可以满足生产要求。
2、U3输出的电压与实际测量温度对应的电压通过U4做差，其差值通过U6输出。
3、U6输出电压范围0—0.96V，也就是对应温度0—96℃。
3.5稳压电路及其分析
图8.稳压电路
由于一般电源是带杂波的，因此，使用稳压二极管作为稳压元件，再利用可变电阻分压，使其输出电压V5调整至2.73V。
3.6加热电路及其分析
图9.加热图
1、当温度低于设定温度时U4输出正电压，驱动三极管3DK4,3DD5则R16电阻回路导通，给水进行加热，当温度相等时或高于时输出负电压三极管关断则停止加热。
2、其中3DK4集电极最大允许电流为1.6A，3DD5集电极最大允许电流为2A。
3、加热功率大约为14.4W
4、其中流过3DK4基极的电流最大为1/1k为1mA此时是以设定温度为100℃而且是从零度开始加温。
5、其中测温相差一度时流过3DK4基极的电流为0.01V/1K为10uA三极管仍然可以工作。
4总结与展望
通过本次课程设计对集成温度传感器有了更加深刻的了解，不仅从理论上对传感器有了一定的了解，而且通过亲手实践对传感器加深了了解，基本了解了AD590的功能特性。
可以进行简单的模拟电路设计。
进过分析可知该设计思路是可行的，能够适用多种场合的需要工作效率较高，但是精度不高。
随着电子技术的不断发展，新的设计思路和方案会更多，更需要我们不断的学习思考创新。
经过此次设计，我了解了一些传感器的知识，对智能仪器的设计有了一个整体的认识，这有利于我以后的深入学习或参加工作。
本次课程设计得到了牛晓燕，高艳玲老师的亲切的指导和帮助，还有同学的帮助，对此我表示衷心感谢！
5参考文献
[1]邱关源，电路.高等教育出版社.2006年3月
[2]杨素性，模拟电子技术基础.高等教育出版社.2005年10月
[3]王兆安，刘进军，电力电子技术.机械工业出版社.2008年12月
[4]胡寿松，自动控制原理.科学出版社.2006年11月
[5]韩保军，刘靳，传感器原理及应用技术.西安电子科技大学出版社.2008年12月
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