模电温度传感器课程设计.docx

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模电温度传感器课程设计

模拟电子课程设计

题目名称：

温度报警器课程设计

姓名：

学号：

班级：

温度报警器课程设计

一、设计题目：

设计一个环境温度监测报警电路，通过对温度报警电路的设计、安装和调试，掌握温度报警电路的工作原理和运算放大器在实际电子电路中的应用。

二、设计任务与要求

在一些要求恒温的场所，如生物实验室、蔬菜大棚等，对温度有一定的要求。

如果温度太高，则应及时采取降温措施；如果温度太低，则应及时采取升温措施。

为便于及时不解温度是否正常，可使用温度报警器。

1）当温度高于在10℃~30℃范围内时，报警器不发出声音。

当温度超出这个范围时，报警器报出声响，并可根据声响的不同单调区分温度的高低，即：

当温度高于30℃或温度低于10℃时，报警器发出不同的声音。

2）可用5~15V直流稳压电源供电。

3）在保证性能的前提下，昼减少功耗，降低成本。

三、总体方案：

1.基本原理

温度报警器由感知外部温度的桥式测温电路，差动放大电路，滞回比较器及报警器组成。

温度报警器是通过对温度有一定的感应的电阻的阻值的变化，转变为相应的电压的变化，从而通过一系列的电路产生相应信号，输入报警器，从而报警器发出不同的声响。

测温电路由电阻组成，其中有一个就是对环境温度有感应的热敏电阻，它和其他电阻组成一个支路，另外还要有两个支路，都是用定值电阻组成的，事先就把相应的温度转换相应的电压，从而用不同阻值的电阻分压，这样就可以产生两个固定的温度，可以作为温度的上下限。

然后，把它们的比较结果作为输入进差动放大电路，进行一定倍数的电压放大，在把差动电路的输出作为滞回比较器的输入，这是为了稳定输出，把稳定的信号输入报警器中。

这就是一个完整的温度报警电路。

2.系统框图

四、详细设计：

1.测温电桥（见下图，图一）

图一测温电路

测温电桥由一个热敏电阻及若干个用于调节电桥平衡的电阻组成。

其中R7，R8是分别用于调节两个电桥平衡的滑动变阻器，R2是温度传感器。

R1,R2,R3,R4及R8组成测温电桥。

其呈现出的阻值与温度成线性变化关系且具有负温度系数，而温度系数又与流过它的工作电流有关。

为了稳定R2的工作电流，达到稳定其温度系数的目的，设置了稳压管D1。

测温电桥的输出电压为：

△U=UB-UA

2.差动放大电路（见下图，图二）

图二差动放大电路

由集成运放及外围电路组成的差动放大电路，将测温电桥输出电压△U按比例放大。

其输出电压当R10=R11,（R12+RW14）=R13时，

Uo1=（R12+RW14）*（UB-UA）/R10

可见差动放大电路的输出电压Uo1仅取决与两个输出电压之差和外部电阻的比值。

RW15用于差动放大器调零。

3．滞回比较器（见下图，图三）

Ur

Ui

图三滞回比较器

差动放大器的输出电压Uo1输入及集成运放组成的滞回比较器。

设比较器输出高电平UoH,输出低电平UoL,参考电压Ur加在反向输入端。

门限宽度大小可通过调节R2/R3的比值来调节。

4.输出报警器（见下图，图四）

图四报警器电路

滞回比较器输出的电压作为输入的信号输入报警器，利用一般的双音报警器电路来作为报警器。

调节报警电路的电阻，电容的不同决定频率的不同值使报警器发出不同的声音。

报警器电路由两片555定时器组成。

都接成自激多谐振荡器的工作方式。

A3的输出方波信号由R41去控制A4的5脚电平。

当A3输出高电平信号时，A4的振荡频率低；当A3输出低电平信号时，A4的振荡频率高。

因此A4的振荡频率被A3的输出电压调制为两种音频频率，使扬声器发出不同的响声。

五、整体电路：

六、总结：

通过这次实验我们得出了一下结论：

LM324可以放大信号。

在设计的过程中，将系统模块化，更有利于我们去选择电路的参数，更有利我们去分析和调试电路。

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。

我们对模电这门课程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原理设计出来了。

但是，就实际情况而言，本电路还是其不足之处。

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，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。

七、[参考文献]：

[1]童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].北京：

高等教育出版社，2001.

[2]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：

高等教育出版社，1997.

[3]曾令荣，林茂，项双兵等.温度监控报警系统设计[J].电子制作

[4]孙梅生.电子技术基础课程设计.北京：

高等教育出版社，1998.

[5]高吉祥.电子技术基础实验与课程设计.电子工业出版社.2002.

[6]毕克允.新编中国半导体器件手册.北京：

机械工业出版社.1992.

[7]陈杰，黄鸿.传感器与检测技术.北京：

高等教育出版社.2008.

[8]陈艾.敏感材料与传感器.北京：

化学工业出版社.2004.

八、收获和体会

本次课程设计加深了我们对所学理论知识的理解，并能将其熟练应用，做到理论与实际相结合。

设计的过程中遇到过挫折和困难，由于能力有限，设计过程中遇到了很多问题，课程设计时很累，但生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。

劳动是人类生存生活永恒不变的话题。

培养我们学生分析问题、解决问题的实践能力。

本次课程设计完成了，可是我们的专业实践才刚刚开始，这是一个好的开始。

现在我们即将步入大三的学习生活，还有短短的两年时间，我们就将步入工作岗位，用我们的专业知识去工作。

如果没有这让的实践活动，我想我将很难和工作接轨，很难把知识运用到工作中去。

课程设计过程中，我发现我在学习过程中，对知识掌握得不牢固，有很多知识点都忘记了，不过作设计的同时，让我重新回顾了这些知识。

我相信，我会在本次课程设计中受益匪浅，为将来的学习，毕业设计以及工作打下坚实的基础。

九、附录：

1、元器件管脚图及简介

LM324管脚图

LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列，它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。

每一组运算放大器可用上图左所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。

两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。

LM324的引脚排列见下图。

CB555管脚图

1——地GND，2——触发，3——输出，4——复位，5——控制电压，6——门限（阈值），7——放电，8——电源电压Vcc

555定时器的功能主要由两个比较器决定。

两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。

在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器A1的反相输入端的电压为2VCC/3，A2的同相输入端的电压为VCC/3。

若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器A2的输出为1，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。

如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则A1的输出为1，A2的输出为0，可将RS触发器置0，使输出为0电平。

LM7805、LM7812、LM7912管脚图

将正面对着自己，管脚在下，圆孔端在上，左中右三却分别是123脚。

它们的1、2脚是电压输入端，1接电源正，2接地。

它们的2、3脚为电压输出端，3接电源输出，2接地。

LM7912，输入端接12-14VDC即可，输出的是-12VDC

LM7812输入端接12-14VDC，输出的是12VDC

LM7805输入端接6VDC，输出的是5VDC。