NTC温度监测及控制电路.docx
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NTC温度监测及控制电路
大庆石油学院
课程设计
电子技术课程设
题目NTC温度监测及控制电路
院系电气信息工程学院自动化系
专业班级自动化07-2班
学生姓名李连会
学生学号070601140215
高金兰指导教师徐建军
2009年6月29日
大庆石油学院课程设计任务书
课程电子技术课程设计
题目NTC温度监测及控制电路
学号070601140215专业李连会自动化姓名
主要内容：
运用双臂电桥、差动集成运放、滞回比较器设计温度监测及控制电路。
基本要求：
（1）、检测电路采用热敏电阻Rt（NTC）作为测温元件。
（2）、用100Ω/2W的电阻元件作为加热装置。
（3）、设计温度检测电路和温度控制电路。
（4）、具有自动指示“加热”与“停止”功能。
（5）、写出完整的设计及实验调试总结报告。
参考资料：
[1]孙淑燕，张青.电子技术教学实践指导书[M].北京：
中国电力出版社，2005.10.
[2]刘润华,刘立山.模拟电子技术[M].山东:
石油大学出版社,2003.
[3]廖先芸，郝军.电子技术实践教程[M].北京:
石油工业出版社,1998.5.
[4]汪学典.电子技术基础实验[M].武汉:
华中科技大学出版社,2006.8.
[5]彭介华.电子技术课程设计指导[J].北京:
高等教育出版社,1997.
完成期限2009.6.29至2009.7.3
指导教师
专业负责人
2009年6月27日
1设计要求............................................................................................................1
2方案设计.............................................................................................................1
2.1设计思路..................................................................................................1
2.2总体方案方框图......................................................................................1
2.3基本原理..................................................................................................2
3总体方案的选择和设计.....................................................................................2
3.1PTC温度控制电路.................................................................................2
3.2NTC温度监测及控制电路.....................................................................3
4单元电路的设计.................................................................................................3
4.1含有热敏电阻的桥式放大电路..............................................................3
1、测温电桥............................................................................................3
2、差动放大电路....................................................................................4
4.2滞回比较器.............................................................................................5
4.3输出警报和控制电路.............................................................................6
4.4元件参数的计算及选择..........................................................................6
1、差分放大电路....................................................................................6
2、桥式测温放大电路............................................................................7
3、滞回比较器........................................................................................7
5总电路图.............................................................................................................8
6总结.....................................................................................................................8
参考文献................................................................................................................9
附录......................................................................................................................10
电子技术课程设计（报告）
1设计要求
运用双臂电桥、差动集成运放、滞回比较器设计温度监测及控制电路。
（）作为测温元件。
NTC）、检测电路采用热敏电阻Rt（1
（2）、用100Ω/2W的电阻元件作为加热装置。
（3）、设计温度检测电路和温度控制电路。
（4）、具有自动指示“加热”与“停止”功能。
（5）、写出完整的设计及实验总结报告。
2方案设计
2.1设计思路
根据课题要求，电路主要包括四个部分。
（1）由具有负温度系数电阻特性的热敏电阻（NTC）为一臂组成测温电桥的传感器，来测量温度。
（2）由差动放大电路，将测得的温度信号按比例放大。
（3）测温电桥输出经测量放大器放大后由滞回比较器输出“加热”“停止”信号。
改变滞回比较器的比较电压即改变控温的范围，而控温的精度则由滞回UR比较器的滞回宽度确定。
（4）滞回比较器输出的信号经三极管放大后控制加热器“加热”与“停止”。
2.2总体方案方框图
测温电桥差动放大器
滞回比较器
加热
加热器
停止
图1基本原理框图
1
电子技术课程设计（报告）
2.3基本原理
基本原理框图如图1所示。
采用负温度系数电阻特性的热敏电阻（NTC元件）Rt为一臂组成测温电桥，
其输出经测量放大器放大后由滞回比较器输出“加热”与“停止”信号，经三极管放大后控制加热器“加热”与“停止”。
改变滞回比较器的比较电压即改变控温的UR范围，而控温的精度则由滞回比较器的滞回宽度确定。
3总体方案的选择和设计
3.1PTC温度控制电路
图2TC620结构图
在工作温度范围内，阻值随温度升高而增加的热敏电阻器成为正温度系数热敏电阻器，简称PTC元件。
TC620是一种新型智能温度控制集成电路．其内部主要由温度传感器（PTC热敏电阻）、基准电压源、温度/电压变换器、两个带滞回的电压比较器及锁存器等组成。
其主要特性参数为：
工作电压范围4．5V～18V；最大士作电流200mA；℃℃；温度测量-55；测温范围125～＋Ω；输出阻抗1最大输出电流可达mA400℃。
3精度±
2
电子技术课程设计（报告）
TC620的实际结构框图如图2所示。
AA及C组成低于温度下限报警的输121、A及C组成高于温度上限报警的输出。
C出，A的输出经反相后与C的输出22311一起作为RS触发器的输入，由CON端输出温度控制信号。
外接两个电阻R和SL2.1312）（×T求出（式中RT=0.5997为绝对R，其电阻值的大小可由公式RSLSHSH温度）。
从理论上讲，恒定温度是一个“点”。
实际上，为了防止频繁的通断信号而损坏继电器，恒定温度应是一个温度区间，这个区间的温度差值根据所要求的恒℃。
在设计电路时，可根据恒定温度选择温度上限电阻R2~3，温精度确定，如SH℃的温度选择温度下限电阻R。
这样，当温度高于上限在以低于恒定温度2~3SL时，继电器断开（保温）；当温度低于下限时，继电器吸合，从而实现恒温目的。
3.2NTC温度监测及控制电路
如图NTC温度监测及控制电路是由负温度系数电阻特性的热敏电阻（NTC元件）R为一臂组成测温电桥，其输出经测量放大器放大后由滞回比较器输出t“加热”与“停止”信号，经三极管放大后控制加热器“加热”与“停止”。
改变滞回比较器的比较电压U即改变控温的范围，而控温的精度则由滞回比较器的滞回宽R度确定。
差动放大器输出电压Uo经分压后A组成的滞回比较器，与反向输入端的21参考电压U相比较。
当同相输入端的电压信号大于反相输入端的电压时，A输2R入正饱和电压，三极管T饱和导通。
通过发光二极管LED的发光情况，可见负载的工作状态为加热。
反之，为同相输入信号小于反相输入电压时，A输出负饱2和电压，三极管T截止，LED熄灭，负载的工作状态为停止。
调节R可以改变W4参考电平，也同时调节了上下门限电平，从而达到设定温度的目的。
4单元电路的设计
4.1含有热敏电阻的桥式放大电路
1、测温电桥
、、、R及Rt组成测温电桥，其中Rt是温度传感如图3所示，由RRRW1132器。
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Rt的工作电流，达到稳定其温度系数的目的，设置了稳压管D。
R可决定测温电桥的平衡。
W12
3
电子技术课程设计（报告）+
Vcc
+12V
图3测温电桥电路、差动放大电路2
图4差动放大电路
如图4所示，由A及外围电路组成的差动放大电路，将测温电桥输出电压1△U按比例放大。
其输出电压
R?
RR?
R?
RR）U（）（?
U?
（?
）U4W27W267B01ARRR?
R64454
电子技术课程设计（报告））（＝，+RR时=R当RR647W25R?
R）UU?
（U?
W27）（1A01BR4仅取决于二个UR用于差动放大器调零。
可见差动放大电路的输出电压01W3输入电压之差和外部电阻的比值。
滞回比较器4.2
电压传输性图6同相滞回比器图5
A组成的滞回比较器。
差动放大器的输出电压U输入由201，输出低电所示，设比较器输出高电平为U滞回比较器的单元电路如图50HU加在反相输入端。
平为U，参考电压ROLU时，运放同相输入端电位当输出为高电平0HRRU?
U?
U2F）（20H?
HiR?
?
RRRFF22＝U减小到使U，即当UiR+HRR?
R?
UUU?
?
U22F3）（TLROHiRRFF稍有减小，输出就从高电此后，Ui平跳变为低电平。
U当输出为低电平时，运放同相输入端电位0LRRUU?
U?
2F4）（OL?
LiR?
RRR?
F22F，即=U增大到使当UiUR+L5
电子技术课程设计（报告）R?
RRUU?
U?
U?
22F）（5OLiTHRRRFF此后，Ui稍有增加，输出又从低电平跳变为高电平。
因此U和U为输出电平跳变时对应的输入电平，常称U为下门限电平，TLTHTLU为上门限电平，而两者的差值THR－U（U?
UU?
U）?
2（6）OLOHTRTLTRF称为门限宽度，它们的大小可通过调节R/R的比值来调节。
F2图6为滞回比较器的电压传输特性。
4.3输出警报和控制电路
利用滞回比较器输出的电压U控制一个开关三极管使报警电路中的发光O2二极管显示不同的状态（亮/灭），同时控制电流继电器KA，进而控制加热电路的导通和截止。
调节滞回比较器的上下门限电平可控制三极管的开关时间，从而达到设定加热温度的目的。
电路如图7。
Uo2
输出警报和控制电路图7
4.4元件参数的计算及选择、差分放大电路1、点分别接地，AB所示，令如图4RR?
'＝U?
U）（：
77W2点接地BAo1R46
电子技术课程设计（报告））R?
RR?
（RUU?
''：
46w27）（8A点接地Bo1）R（R?
R654R?
）R?
R?
RR（R?
?
UU?
U?
U'''7w2746w29）于是（o1Ao1o1RR）R（R?
4546△、UB点电压差设计要求差动放大电路可将A按比例放大。
RR?
?
R）R（R?
R?
77w2w264）（10即令R）（R?
RR4546R?
?
RR可得76w2ΩΩ，Ω，，则R=1MR选取R=R=10K=910K7465Ω90K?
R-RR?
7w262、桥式测温放大电路、、端相连，构成一个桥式测温A``将差动放大电路的ABB端与测温电桥的放大电路。
Ω，Ω，ΩΩ，=220KR=100KRR1选取常温下Rt为K=20K的热敏电阻，312=0。
3所示，即要求U-U选定室温为平衡温度，如图BARR?
3t即，R?
R?
RR?
R3w1t21RR?
RR?
31Ω可得，K=21.98w12Rt、滞回比较器3
8
图7
电子技术课程设计（报告）
μA741。
A选为如图8设定参考电平U=2V，运算放大器2R－13V，输出高电平U=，即比较器输出低电平其输出最大电压为±13VOLU=+13V。
OHR?
R'2?
W410U=R
R?
R?
R1210W49R'Ω求得，=16KW4R?
RRU?
U?
2.15V=S11SU上门限电压TH
OLRRR1111R?
RRU?
U?
1.89V?
USS11下门限电压
OHTLRRR1111R（U?
U）?
0.26VS△－U=门限宽度=UUTLTTH
OLOHR115总电路图
把上述各部分电路连接起来便构成了完整的NTC温度监测及控制电路。
其总电路图如附录所示。
6总结
本次课程设计要求设计一种音乐彩灯控制器。
应用所学的知识及在图书馆搜集的资料，对题目所要求的电路进行了设计。
1、设计了两种温度控制电路进行对比，方案一是利用PTC集成元件TC260进行组配电路，方案二是利用NTC热敏电阻组配电路。
方案一电路使用集成元件相对来说比较简单。
2、在方案二的设计中，用到了差分放大器、滞回比较器、测温电桥等基本电路。
3、根据任务要求对相关参数进行了计算，并对相关元件进行了选择。
4、为了做好这次的课程设计，要充分理解电路的任务目的，先建立一个大致的电路工作过程概念。
然后再进行细节的分析，理论的验证，最终得出一套最优的方案。
8
电子技术课程设计（报告）
参考文献
[1]孙淑燕，张青.电子技术教学实践指导书[M].北京：
中国电力出版社，2005.10.
[2]刘润华,刘立山.模拟电子技术[M].山东:
石油大学出版社,2003.
[3]廖先芸，郝军.电子技术实践教程[M].北京:
石油工业出版社,1998.5.
[4]汪学典.电子技术基础实验[M].武汉:
华中科技大学出版社,2006.8.
[5]彭介华.电子技术课程设计指导[J].北京:
高等教育出版社,1997.
9
电子技术课程设计（报告）
附录
图9温度监测及控制电路
10
大庆石油学院课程设计成绩评价表课程名称电子技术课程设计
NTC温度监测及控制电路题目名称
指导教徐建军副教授职称李连会学号070601140215
学生姓名讲师师姓名高金兰
评分指满分序号评价项目标
按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工工作态工作量、20
1作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出度和出勤率勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。
课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析45
问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规课程设计质量2
范，图表完备正确。
工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或5创新3有一定应用价值。
30
能正确回答指导教师所提出的问题。
答辩4
总分评语：
指导教师：
年月日
升级会员 