综合设计实验报告.docx
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综合设计实验报告
综合设计性实验报告
实验名称:
基于AD590温控器的设计
专业:
应用物理学
年级:
1201级
组次:
第四组
组员:
李红洲李克乐马向军马永浩
指导教师:
王婷
日期:
2015年7月20日
1实验目的
1.1了解常用的集成温度传感器AD590的内部原理及基本的工作原理。
1.2设计电路检测AD590输出的电压U与水温T的线性关系。
1.3讨论电流输出型和电压输出型集成温度传感器的优缺点。
1.4设计电路当水温高于90摄氏度时能报警提示。
2实验原理
2.1温度控制器系统的基本原理
本电路有温度传感器,K-OC变换、控制温度设置和放大器等部件组成。
温度传感器的作用是把温度信号转换成电流信号或电压信号,K-OC变换将热力学温度K转换成摄氏温度OC。
信号经放大器放大和刻度定标后由数字电压表直接显示温度值,并同时送入比较器与预先设定的固定温度值进行比较,由比较器输出电平的高低变化来控制执行机构(继电器)工作,实现温度的自动控制。
如图为AD590的外形电路,在制造时按K氏度标定,即在0°C时,AD590的电流为273uA,温度每增加1K氏度,电流随之增加1uA。
AD590相当于恒流源,和一电阻串联即将电流信号转换为电压信号,为了精确起见还应有一电位器串入,如果串入1KΩ电阻,温度每变化1K,电压变化1mV,且与温度的变化成正比,即转换当量1mV/K。
当电源电压在V=4uV~30V之间时,其电流将随温度的大小而线性变化。
由于电源电压的变动亦会影响AD590电流输出,但随电源电压的变大,其电压变动所造成的影响将变小,因此建议采用较高电源电压,AD590对温度T的端电流关系式为:
I(T)=I(0)=1u/℃×T(℃)=273.2uA=TuA
V(T)=I(T)×R=273.2×R+T×R
可见电压输出V(T)与温度T呈线性关系
AD590的外形电路图
2.2电路中,用AD590获取温度信号。
根据AD590的数据手册可以知道,在正常工作的情况下,AD590的电流变化1μA,相当于环境温度变化1摄氏度,当环境温度为0摄氏度的时候,AD590产生273μA的电流。
AD590经过10K的电阻串联后,在电阻的两端产生(2.73+T)V的电压,该电压经过由LM324构成的差分放大电路后,调整为0~5V的电压,输入到继电器,触发继电器驱动蜂鸣器发声。
3实验内容与步骤
3.1方案设计:
正确选择实验方法,进行参数估算,选择实验仪器,给出电路图,拟定实施方法和操作步骤,考虑数据处理方法等。
试验流程图:
2.73~3.73v
AD590
0~5v
2.73v
AD590工作在5V的电源下,产生273~373μA(0~100摄氏度)的电流,经过R1的分压过后,转换为2.73~3.73V的电压,经过一个由LM324构成的跟随器后,送至三运放放大电路的一端(设这个电压为U0)。
稳压管1N4728可以将5V的电源稳压成为3.3V,再经1K的滑动变阻器R7分压后,产生2.73V的电压(U1),送至三运放放大电路的另一输入端。
可以通过调节5K的滑动变阻器R8的阻值,来调节放大倍数。
经过该三运放,实现了电压的相减和调节。
3.2仪器调试:
万用表,DH1718-5型双路跟踪稳压稳流电源,
3.3数据测量:
测量AD590在不同温度下输出的电流电压值。
具体电路图如下所示:
焊接的电路板:
4实验数据及处理
实验数据记录如下:
(其中:
I=U/R,R=1kΩ。
)
T(℃)
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
V(mV)
325
329
335
340
343
349
354
359
364
370
I(μm)
325
329
335
340
343
349
354
359
364
370
5实验结果
将温度传感器AD590置于26摄氏度的常温下,测量输出电压为1.31V,经计算,发现放大关系正确,改变温度至50摄氏度,测出输出电压为2.49V,放大正常。
再改变温度至80摄氏度的时候,发现输出电压为3.8V,与放大关系不符,分析发现,原因是LM324工作在5V的电压下,由于本身的放大局限,放大器的输出一般要小于电源电压,所以,基本上3.8V已经达到了LM324的最高输出值。
若要使输出电压增大,则需要为LM324提供更高的电压。
6实验注意事项
1电路板的检查:
检查电路板的焊接是否正确,有无虚焊、错焊以及漏焊,各电阻的阻值是否正确,集成运放LM324的管教是否连接正确,以及AD590和1N4728的连接是否有误。
在该次调试中,发现有一电阻接错,后仔细对照图纸检查,重新焊接正确。
2各关键点电压的测量:
分别测量各关键点的电压值,检查电路工作是否基本正确。
实际测得,U0=2.81V,U1=2.63V,Uout=3.8V,温度改变,U0变化,但是输出不变。
分析后发现,原来最后一个放大器U2D的反馈电阻接到了+端,所以导致输出电压值恒定不变,于是将电阻重新焊接。
3调节调零电压:
调零电压的调节是通过改变1K的滑动变阻器R7的阻值来实现的。
4调节放大倍数:
调节放大倍数是通过改变5K的滑动变阻器R8的阻值来实现的,分析得知,放大5倍较为合适。
7参考文献
[1]范立南.单片机原理及应用教程[M].2006.1.
[2]刘瑞新.单片机原理及应用教程[M].2003.7.
[3]马建国、孟宪元.电子设计自动化技术基础[M].清华大学出版.2006.1.
[4]姜威.实用电子系统设计基础[M].2008.1.
[5]张靖武.单片机系统的PROTEUS设计与仿真[M].2007.4.
[6]赵海雁.《AD590温度传感器》.测试技术学报.1997.11.
[7]刘燕,兰志强.《AD590集成电路温度传感器的特性测量与应用》.中国仪器仪表,2005.6.
[8]张新安.《用AD590制作高精度数字温度计》.实用电子制作,2007.8.
[9]汪明珠,毛德梅等.《基于AD590的温度测控电路及应用》.皖西学院报,2009.2.
[10]蒋敏兰,胡生清等.《AD590温度传感器的非线性补偿及应用》.传感器技术,2001.2.
8实验总结
经过这次的课程设计实验,我们得到了不少的收获,一方面加深了我们对课本理论的认识,另一方面也提高了实验操作能力。
现在我们总结了以下的体会和经验。
这次的实验跟我们以前做的实验不同,因为我觉得这次我们是真真正正的自己亲自去完成。
所以是我觉得这次实验最宝贵,最深刻的。
就是实验的过程全是我们学生自己动手来完成的,这样,我们就必须要弄懂实验的原理。
在这里我深深体会到哲学上理论对实践的指导作用:
弄懂实验原理,而且体会到了实验的操作能力是靠自己亲自动手,亲自开动脑筋,亲自去请教别人才能得到提高的。
我们做实验绝对不能人云亦云,要有自己的看法,这样我们就要有充分的准备,若是做了也不知道是个什么实验,那么做了也是白做。
实验总是与课本知识相关的,在实验过程中,我们应该尽量减少操作的盲目性提高实验效率的保证,有的人一开始就赶着做,结果却越做越忙,主要
就是这个原因。
在实验的过程中我们要培养自己的独立分析问题,和解决问题的能力。
培养这种能力的前题是你对每次实验的态度。
如果你在实验这方面很随便,抱着等老师教你怎么做,拿同学的报告去抄,尽管你的成绩会很高,但对将来工作是不利的。
通过本次课程设计,我更深入地了解了一个放大电路的设计过程,学习了AD590的工作方式和用LM324设计放大电路的方法,加深了对三运放高共模抑制比放大电路的理解,深刻体会了电路板焊接中的各种技巧。
我对一些测试硬件、软件及其使用有了更深刻的认识。
还有在课程设计过程中,我们确切的感受到,课本上的理论知识要是真正地去实践操作,完全不是我们想象的那么简单。
所以,在以后的学习过程中,我们要珍惜这样的实践机会,将理论与实践相结合,才能真正的将我们学到的知识融会贯通,才能在将来把它们应用都工作和生活当中去。
实验报告的要求
阐明本实验的目的和意义
简要介绍本实验涉及的基本原理(或设计思想、设计过程、设计结果)
叙述本实验操作的详细过程(对实验过程进行详细记录及数据处理)
对测试结果分析研究,讨论和预期结果的比较(记录实验结果及其分析与讨论)
写出实验中发现的各种问题及其解决方法并提出进一步实验的设想
写下本实验的总结、收获和体会,对教学工作提出意见和建议。