课程设计水温测量仪独家.docx

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课程设计水温测量仪独家

课程设计水温测量仪独家

电子技术课程设计报告

报告题目：

数字式电容测量仪

作者所在系部：

电子工程系

作者所在专业：

电气信息类

作者所在班级：

B10202

作者姓名：

文德志何劲波

作者学号：

4041

指导教师姓名：

张增良

完成时间：

5月25日

北华航天工业学院电子工程系制

课程设计任务书

课题名称

温度监控电路的设计

完成时间

5.25

指导教师

张增良

职称

副教授

学生姓名

文德志

何劲波

班级

B10202

总体设计要求和技术要点

设计一个温度监控电路，要求如下：

1．测试温度：

室温—50℃

2.被测温度达到50℃时，指示灯亮，同时切断电源保持温度。

工作内容及时间进度安排

第13周：

周1～周4立题论证方案设计

周5检查课程设计进展情况

第14周：

周1～周3仿真实验

周4～周5验收答辩

课程设计成果

1．课程设计的仿真结果

2．课程设计报告书

摘要

本课题要设计的是运用放大器的各种电路组成一个简单的温度测量仪，用AD590具有温度传感器的特点，将温度转化为电流，再利用电阻产生电压，，由一个加法器实现开尔文温度到摄氏温度的转换。

将转换后的电压信号经过放大就能够用数字电压表来测量该输出电压，此电压值与温度值成正比，同时将该输出电压输入到一比较器设定好参数即可实现报警功能，如果输出电压大于设定好电压，则报警设备报警，起到一个监控的作用。

关键字温度AD590加法器比较器

一．概述

本设计介绍了温度测量仪的工作原理。

本电路采用直流稳压电源，温度—电压转换电路，K——℃转换电路，驱动报警电路，放大电路，比较电路组成。

直流稳压电源由电学实验台提供，温度——电压转换电路由AD590来进行温度到电流的转换，驱动报警电路由发光二极管构成，其余电路由LM324的运放功能来实现。

二．方案设计与论证

首先将温度经过温度传感器将温度换成电压信号，由一个加法器实现开尔文温度到摄氏温度的转换。

将转换后的电压信号经过放大就能够用数字电压表来测量该输出电压，此电压值与温度值成正比，同时将该输出电压输入到一比较器设定好参数即可实现报警功能，如果输出电压大于设定好电压，报警设备发出警报。

温度测量仪实现框图如下：

温度测量仪实现框图

图

（1）

三．单元电路设计与分析

1．温度——电压转换电路

AD590是由AD公司利用PN结正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器。

AD590的阻抗达到10M欧姆，转换当量为1uA/K，温度—电压转换电路如下图所示：

AD590转换电路

图

（2）

根据温度多少将提供恒流源，方向如图所示。

由于在U。

输出端接电压跟随器从而增大输入阻抗，使得电流几乎全部从电阻R。

经过。

由AD590的转换当量可知U1=U。

=1uA/K*R

在实际应用中R可取10K欧姆，则U1=10mV/K,这样可实现温度到电压的转换。

2．K—℃的转换电路

转换电路的作用是进行开尔文温度到摄氏温度的转换，以为AD590是集成模拟温度传感器，输出电流正比于绝对温度K，而我们日常生活中一般习惯采用摄氏温度，。

本设计采用由LM324运放组成的加法器来实现这一功能。

加法运算电路

图（3）

U2=—（R4/R1UR1+R4/R2UE2）

其中UR2为输入电压，故当温度为273K时，即为0℃时，输出电压U2应为0。

但此时的输入电压为2.73V，又UR1=—R1/R2UR2

取R2=100KΩ，R4=100KΩ，则R1=200KΩ，R3=68KΩ因此UR1=—5.46V

综上U2=—UR2+2.73

3．放大电路

图（4）中R5和R6的选择能够实现电压的放大功能，此时取R5=10KΩ，R6=100KΩ，此时有

U出=—R6/R5U入=—10U入

由上式可得温度与电压的关系为U=0.1V/℃

放大电路

图（4）

4．比较电路

技术指标要求能在温度大于50℃时发出报警信号。

把50℃时的电压当作比较器的参考电压并在比较器的输出端反接一个LED，当温度大于50℃时输出低电平，LED灯亮。

在此把UR8当做参考值，当输入电压UR9≥UR8时输出低电平—12V，反之输出高电平+12V。

温度为50℃对应的UR8为5V，用分压电路提供5V电压。

比较电路

图（5）

5．报警电路

报警电路由发光二极管和电阻实现。

当加在比较器输入端的电压大于设定的温度电压时，比较器的输出电压为负，由于LED在电路中是阴极接在比较器的输出端故二极管LED导通，发光，报警完成。

报警电路

图（6）

四．总原理图及元器件清单

1．总原理图

图（9）

2.PCB板图与实物照片

PCB板图图（10）

实物照

3．元器件清单

元器件清单

电阻

68K,680,3.3K,2.2K,4.7K

各一个

电阻

100K

6个

电阻

10K

3个

电阻

1K

2个

温度传感器

热敏电阻

1个

UA741（实际用LM324）

4个（1个）

发光二极管

1个

芯片插座

1个

五．心得体会

本人经过长时间的努力，终于完成了水温测量仪的课程设计。

此次课题设计让我懂得了很多之前不知道的模电数电知识，感觉相当有意义！

在设计水温测量仪的时候，我分析各种器件，进而专个研究，逐个击破。

然后把器件组合成完整的电路。

在讨论电压比较器时，我明白了运放组成比较器的基本原理。

我不但把设计当作任务，也当作一种兴趣。

对于所有的课题都有向往之情。

我要感谢老师，是她们给我注入了知识，给了我一些课题上的建议，指出设计中的不妥之处，感触良多。

课程设计让我感受书本与现实的距离又进了一点。

很期待未来的挑战，想要感受更多的科技力量。

设计时我用的运放都是理想的，因此实际测量值可能有些偏差，我们能够适当调节电阻大小来平衡误差。

在试验的调试上还要做很多努力。

参考文献

[1]康华光.电子技术基础-模拟部分[M].高教出版社.

[2]毕亚军：

《电子工艺与课程设计》[M].电子工艺出版社.

[3]闫晓，汪晋宽，金广业，张维杰．ControlNet现场总线本安防爆系统设计．仪器仪表学报，，26（8）：

31-33

[4]李国洪：

《电子CAD教程---基于OrCAD9.2》[M].机械工业出版社.

[5]《电子技术动手实践》主编：

崔瑞雪张增良，北京航空航天大学出版社

教师评语及设计成绩

评语

课程设计成绩：

指导教师：

日期：

年月日