温度检测 控制与报警电路设计报告.docx

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温度检测控制与报警电路设计报告

实习报告

课号

课程名称

专业

班级

学号

姓　名

指导教师

起止日期

温度检测、控制与报警电路的原理分析与仿真

一、实习任务

1．设计课题：

温度检测、控制与报警电路的原理分析与仿真

2．课程设计目的：

（1）巩固所学的相关理论知识；

（2）实践所掌握的电子制作技能；

（3）会运用multisim工具对所作出的理论设计进行模拟仿真测试,进一步完善理论设计

（4）通过查阅手册和文献资料,熟悉常用电子器件的类型和特性,并掌握合理选用元器件的原则

（5）掌握模拟电路的安装\测量与调试的基本技能,熟悉电子仪器的正确使用方法,能力分析实验中出现的正常或不正常现象（或数据）独立解决调试中所发生的问题

（6）学会撰写课程设计报告

（7）培养实事求是,严谨的工作态度和严肃的工作作风.

（8）完成一个实际的电子产品；进一步提高分析问题、解决问题的能力

二、总体设计

本设计的工作原理主要分为温度检测、比较环节、通电指示、光报警、声报警及降温环节几部分。

总体设计中的主要思想：

本实验由于在仿真时，没有温敏电阻的实际模型，所以用滑动变阻器直接代替温敏电阻的功能进行试验。

本设计采用放大电路，将代替温敏电阻的滑动变阻器传送过来的电压进行放大，以便于观察。

DA转换部分使用三极管S8050；温度的判断比较通过数值比较器LM358实现；声光报警利用555定时器构成多谐振荡器组成；当温度超过一定数值，由继电器实现降温工作。

1.温度检测：

滑动变阻器直接代替温敏电阻，将温度（物理量）转换成对应的电压（电量）。

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比较环节：

将设定数字量所对应的电压量与检测温度对应的电压量比较经过电压比较器，输出高低电平指示信号，由此控制声光报警模块，当检测温度达到或超过设定报警温度时即产生声光报警。

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3.?

声光报警环节：

不同检测温度经过电压比较器与所设温度对应的数字量，输出高低电平指示信号。

当输入信号为低电平时，报警电路不工作。

当有高电平信号输入时，多谐震荡电路开始工作。

发光二级管点亮，并发出蜂鸣报警，即发生报警。

4.降温环节：

发出警报的同时，制冷设备开始工作，当温度降到适宜值再进行比较环节，周而复始。

三、单元电路设计与仿真

1.温度检测?

硬件组成：

两个20千欧电位器、两个10千欧电阻

如图所示

热敏电阻Rp1和电阻R1构成分压电路，Vi的表达式为RP1模拟负温度系数电阻，电位Vi转动滑动变阻器改变电压来模拟室温。

可变电位器Rp2和电阻R2亦是构成分压电路，Vs的表达式为电位VS可调，温度设定值可调。

仿真图如图所示：

2.比较环节

硬件组成：

LM358运放、2N2222A三极管（实际用S8050三极管）

LM358运算放大器：

LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。

它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。

LM358引脚图

特性：

内部频率补偿

直流电压增益高（约100dB）

单位增益频带宽（约1MHz）

电源电压范围宽：

单电源（3—30V）

双电源（±一±15V）

低功耗电流，适合于供电、低输入偏流

低输入失调电压和失调电流

共模输入电压范围宽，包括接地

差模输入电压范围宽，等于电压范围

输出电压摆幅大（0至

S8050三极管：

NPN型三极管

基本参数：

耗散功率（贴片：

）

集电极电流

集电极--基极电压40V

集电极--发射极击穿电压25V

集电极-发射极饱和电压

特征频率fT最小150MH

按三极管后缀号分为BCD档贴片为LH档

放大倍数B85-160C120-200D160-300L100-200H200-350

方案一:

集成运放开环构成电压比较器

当Vi

当Vi>VS,比较器输出高电平，有控制输出；

缺点是：

温度在设定值附近反复波动

需要比较器能保持高电平的控制信号

方案二

D1、C1、R3组成延时环节，R4、R5为A2提供门限电压，VD可以在0~选取。

，当ViVS，比较器输出高电平有控制信号输出；制冷降温；当降温到Vi

方案二可以用滞回比较器来简化代替，仿真图如下图所示：

4.报警环节

（一）声报警：

硬件组成：

555定时器、蜂鸣器、等其它电子原件。

555定时器是中规模集成电路，利用它可以方便的构成脉冲产生电路。

利用这一点可将其利用在报警发生电路中。

555的内部图、引脚图及功能表如下图所示。

555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。

一般用双极型（TTL）工艺制作的称为555，用互补金属氧化物（CMOS）工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。

555定时器的电源电压范围宽，可在~16V工作，7555可在3~18V工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。

下表为555定时器功能表

声报警原理图：

声报警仿真图：

2脚TRI是555定时器的低触发输入端；6脚THR是555定时器的阈值输入端，又称高触发输入端；7脚DIS是放电控制端；4脚RST是复位端，接高电平；5脚CON是控制电压端，通过电容C2接地。

下图为仿真结果

报警原理：

由555定时器组成的多谐振荡电路所构成的报警电路。

多谐振荡环节，电源通过电阻对电容充电，当电容两端电压冲至2/3Ucc时，输出U0跳低电平，D脚导通，电容通过电阻放电，当放至小于1/3Uo时，输出又跳高电平。

如此循环往复形成多谐振荡。

此报警电路通过R端控制555定时器的工作与否，当给R端高电平时，电路工作，由预先计算好的振荡频率使蜂鸣器发声。

（二）光报警：

硬件组成：

500欧电阻、千欧电阻、1N4001二极管、继电器、发光二极管、2N2222A三极管（实际用S8050三极管）、5V小灯泡（视作制冷装置）。

光报警原理图：

仿真图如下图所示：

报警原理：

假设接入三极管导通为报警信号，报警灯LED1发亮，继电器k2通电，制冷装置启动，在继电器通电到断电时助其线圈迅速泄流（二极管具有单向导电性）。

四、电路焊接与调试

电路仿真图：

电路实物图：

5．总结

（1）课题选择的情况总结；

在设计的过程中我们用了自己的理论知识去分析和计算电路图，虽然将所学的知识运用到现实当中去了，但是我们从这次课设中总结的结论是，理论永远是理论知识，而实际往往和理论的有些偏差，因为我们不可能把实际当中的任何情况都能考虑进去，只有通过不断地去调试，理论与实际结合才能把系统顺利完成。

（2）知识与技能应用情况；

这次的综合课程设计里我们学到了很多，也温故了许多以前学习过的软件应用知识，如Multisim等，使得我对这些操作软件更加熟悉，应用更加熟练，这对我今后的应用很有帮助。

在完成课程设计的过程中，我们查阅了许多关于课程设计题目的资料，这些新知识对我们日后的学习会有所帮助。

我们对电路和低频这两本书有了更深层次的认识，掌握了如何运用书本的知识去做一个较简单的系统，最终，通过大家努力把温度检测报警系统设计出来了。

（3）进度与时间:

2014年6月30日~2014年7月10日；

（4）建议和改进；

首先，本电路所用的元器件以及整体构思都比较一般，并没有什么先进性。

其次，元器件的精确度也不是很高，比如用LM358M放大器，其精确度也是有限的。

再有，自己所设计的放大部分的参数选取不够完美，问题考虑不周，并不是所有温度都能超限报警。

然后，由于所学知识和能力有限，设计的电路还有不完善之处，许多地方仍然需要改进，从而减小误差，增加其实用性。

这个可以当我们所学知识更加充分时去完善它。