温度报警器的设计.docx

1、温度报警器的设计湖南工学院模拟电子技术课程设计说明书温度报警器学生姓名： 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 学 号： 完成时间： 2015年7月 模拟电子技术课程设计任务书学院：电气与信息工程学院 适应专业：自动化、电气工程及其自动化、通信工程、电子信息工程 指导教师学生姓名课题名称温度报警器内容及任务一、设计任务利用集成温度传感器、集成运放等设计一个温度报警装置。当被测温度达到测量上限值时，可通过LED或蜂鸣器实现声（光）报警。电路设计方案自行确定。二、设计内容1、电路设计方案比较；2、电路参数分析计算和选择；3、 单元电路设计并进行分析；4、实物制作；5、系统调试（使用的仪器、测试数

2、据表）；6、撰写设计报告。三、设计要求及技术指标1、检测范围：室温50；2、被测温度达到50时，指示灯亮（熄灭）或蜂鸣器工作；3、测量精度1；四、扩展要求与指标1、用数字电压实现温度显示，电压表满刻度对应50；主要参考资料1 康华光编.模拟电子技术(第5版).北京:高等教育出版社,20122 童诗白编, 模拟电子技术基础(第4版).北京:清华大学出版社,20093 华成英编, 模拟电子技术基础(第4版).北京:清华大学出版社,2011教研室意见教研室主任：（签字）年 月 日 模拟电子技术课程设计任务书学院：电气与信息工程学院 适应专业：自动化、电气工程及其自动化、通信工程、电子信息工程 指导教

3、师学生姓名课题名称直流稳压电源内容及任务一、设计任务设计一个直流稳压电源，当输入为有效值220V的交流电压时，能产生12V、5V三组直流电压输出。二、设计内容1、电路设计方案比较；2、电路参数分析计算和选择；3、 单元电路设计并进行分析；4、实物制作；5、系统调试（使用的仪器、测试数据表）；6、撰写设计报告。三、设计要求及技术指标1、要求输入电压为有效值220V、50HZ的市电交流电压，电源输出电压为12V、5V。2、最大输出电流为Iomax=500mA，纹波电压VOP-P5mV，稳压系数Sr5%。四、扩展要求与指标1、能显示电源输出电压值，00.0-12.0V； 2、要求有短路过载保护。主要

4、参考资料1 康华光编.模拟电子技术(第5版).北京:高等教育出版社,20122 童诗白编, 模拟电子技术基础(第4版).北京:清华大学出版社,20093 华成英编, 模拟电子技术基础(第4版).北京:清华大学出版社,2011教研室意见教研室主任：（签字）年 月 日 摘 要随着技术的不断开发和应用，电子技术的发展十分迅速，不断运用到生活的各个方面。设计结合温度传感器技术，集成运算放大器，以及电压比较器，和发光二极管组成的非常灵敏的温度报警器。设计采用热敏电阻作为温度传感器，相比传统的热传感器更具抗干扰能力，利用电压比较技术，更加强了电路的稳定性。附带LED发光二极管报警技术，使报警效果更明显，在

5、被测温度大于50度时，发光二极管被点亮，可实现其报警功能，完全能满足设计要求。稳压直流电源采用变压器降压电路，二极管整流桥整流，滤波电路和稳压电路组成，可稳定输出+5V和-5V，+12V和-12V的直流电压。关键词：热敏电阻；集成运算放大器；二极管整流桥；二极管报警目 录1温度报警器的设计 11.1温度报警器的设计方案 11.2热敏电阻传感电路的设计 11.3 放大电路的设计 21.4比较电路和报警电路的设计 22直流稳压电源的设计 42.1设计方案和原理 42.2电源模块的设计 42.3 直流稳压电路整体图 62.4元器件选择及计算 63电路的仿真（Multisim） 84实物测试与调试 1

6、05设计总结与体会 14参考文献 15致 谢 16附 录 17附录A直流稳压电源原理图 17附录B温度报警器原理图 18附录C直流稳压电源pcb图 19附录D温度报警器的PCb图 20附录E直流稳压电源和温度报警器实物图 21附录F直流稳压电源元件清单 22附录G温度报警器的元件清单 221 温度报警器的设计1.1温度报警器的设计方案设计一个温度在室温至50范围内时不报警，当温度超过50时，报警器能精确报警的温度报警器。温度传感器应将温度的变化转化为电压的变化，集成放大电路将得到的电压信号进行放大，电压比较器电路将放大的电压信号与参考电压进行比较，然后再接报警电路。报警电路电压比较器放大电路热

7、敏电阻 图1温度报警器的方案图电路采用热敏电阻作为温度传感器，把变化的温度转化为电压信号，再经过集成运算放大电路，把得到的电压信号放大，再经电压比较器的比较，把得到的电压信号输给发光二极管报警电路从而实现温度的报警。1.2热敏电阻传感电路的设计设计一个当温度大于50时报警的温度报警器，需要用电压变化来代表温度的变化，设计的原理如图2所示：在热敏电阻传感电路里，选择（在室温下）电阻值为10k的热敏电阻R1作为温度传感器，在25度时，电源电路输出给集成运放放大器的电压为454mv，温度每升高1度，该热敏电阻阻值就下降256，输出电压下降11.2mv，因此，当温度从25度升高到50度时，温度报警器的

8、电阻降为3.6k，经计算，理论输出电压从454mv降为174mv。R8选用10k的电位器，便于电路的调节；R6选用100k的电阻，是为了得到输出为毫伏级的电压；R1是热敏电阻(电阻值随温度的升高而降低)。 图2 热敏电阻传感器电路1.3 放大电路的设计为了得到更大的电压，把热敏电阻采集到的电压信号加到电压放大倍数为28倍的正向比例放大器（如图3），经过放大，可以得到输出电压12.7v4.9v。（R4取25k，电位器R7取10k，便于增益的调节，结合电路的需要，最后把R7调到2k左右，R2取1k；增益Au=R2+(R7+R4)/R2=1+(2+25)/1=28）图3 放大电路 1.4比较电路和报

9、警电路的设计然后把放大的电压加到选择电压为5v的反向电压比较器上面去(如图4)，当温度到50度时，比较器输入电压4.9v(4.9v=(3-5)T/2 （1）T=1/f=0.02s （2）RL=VL/IL=12V/500MA=24（3）C=（3-5）T/2*RL=1250uf2083uf（4）考虑到电网电压的波动，则电容器承受的最高电压VCMVCM=*(12/1.2)*1.1=15.5V根据计算数据可取，C2=C10=2200uf，C1=C3=C7=C8=0.1uf(是为了防自激）。4）整流桥和稳压管的选择稳压管正向输出选择LM7812和LM7805系列，反向输出选择LM7912和LM7905系

10、列，因为三端固定式集成稳压管W7812和W7805的最大输出电流IOMAX为1.5A，因此每个二极管流过的平均电流ID=0.5Iomax=0.51.5=0.75A，整流管的参数IF应该比平均值ID大（0.52）倍，在此选择1A50V的整流桥堆。3电路的仿真（Multisim）+12v直流电压输出-12v直流电压输出 图10 12v直流稳压源仿真输出电压波形图-5v直流电压输出+5v直流电压输出 图11 5v直流稳压源仿真输出电压波形图 图12 温度为50度时发光二极管发光电路图4 实物测试与调试 图13 温度报警器调试图 图14 温度报警器测试图 图15 +12v输出电压图16 +5v输出电压

11、图17 +5v输出电压 图18 -12v输出电压表一 直流稳压电源数据理论值实测值误差+12v+12.06v0.005-12v-12.08v0.006+5v+4.98v0.004-5v-4.96v0.008误差均小于0.01，因此，在误差允许的范围内，直流稳压电源符合设计要求。5设计总结与体会 通过为期三周的努力，我们设计的温度报警器终于完成了，在此次课程设计过程中我们遇到了许多问题也了解了许多知识，同时我发现有很多知识都是老师曾经在课上讲过的，比如电路的电源电路还有稳压电路等等。在解决问题的过程中，我意识到自己知识的不足以及团队合作的重要性，通过理论与实践的比较，更让我意识到实践的重要性。刚

12、开始我们通过图书馆，网络，以及上一级的学长，了解和收集到了本次设计需要的资料，从而我们对本次设计有了初步的了解方案。首先大家的任务就是认识面包板及其布局，元器件的功能及管脚图，接着我们采用分块连接电路，以便于检测，把部分电路连好后在电脑上用multism进行仿真记录相关数据，最后把部分电路整合连成整体电路进行仿真看是否报警，是否符合要求。在操作过程中遇到许多问题，例如测的数值不符合要求、正负电源接反导致电容烧坏、实际电路的电阻选择、电路中某段没有电压，电路不工作等等，最后在老师和同学的帮助下我们都一一解决了。 设计基本能满足任务要求，设计的不足之处在于我们为了追求更简单，没有采用蜂鸣器报警电路

13、，没有采用LED显示屏去显示被测温度。设计的优点在于，稳定性较高，灵敏度好。参考文献1 康华光.模拟电子技术(第5版).北京:高等教育出版社,2012.454463.2 童诗白.模拟电子技术(第4版).北京:清华大学出版社,2009.430433.致 谢这次课程设计的完成，要感谢伍麟珺老师和同学，感谢学校给了我们这样一个学习的机会，这次课程设计不仅仅使我们学到了很多新知识，也使我们认识到了自己还有很多的不足。从这次课程设计的开始到完成的整个过程，我们遇到了很多意想不到的困难，但在自己的努力下，以及伍老师的指导与帮助下，我们基本完成了设计要求，这次课程设计使我们受益匪浅，老师和同学给了我们很多关

14、于设计方面的资料与建议，使我们学到了很多新的东西和道理，相信在我们以后的工作和生活中都会受用，借此机会向老师和帮助我的每一个人同学表示真挚的谢意。 附 录附录A 直流稳压电源原理图（见尾部） 附录B 温度报警器原理图（见尾部） 附录C 直流稳压电源pcb图图21 直流稳压电源pcb图附录D 温度报警器的PCb图 图22 温度报警器PCB图附录E 直流稳压电源和温度报警器实物图 图23 实物图附录F 直流稳压电源元件清单序号编号名称型号数量(个)11变压器220V/16V122开关133整流桥2w1014R1、R2电阻76025C2、C10电容2200uf26C4、C14、C15、C16电容47

15、0uf47 C1、C3、C7、C8电容0.1uf48D1、D2、D3、D4、D5发光二极管597812三端集成稳压器L7812CV1107805三端集成稳压器L7805CV1117912三端集成稳压器L7912CV1127905三端集成稳压器L7905CV113USB接口114排针4015R3、R4电阻240216电源线117单面板10*15mm1附录G 温度报警器的元件清单序号编号名称型号数量(个)11温度传感器NTC 396122集成运放NE5532P13R电位器10k14R1电阻100k15R2电阻15K16R3电阻1K17R4电阻760183排针若干94单面板10*15mm1105红色LED1116集成运底座IC 8P1