温度上下限报警电路特选资料.docx

1、温度上下限报警电路特选资料电子与信息工程系课程设计报告书课程名称： 温度上下限报警电路 班 级： 通信工程 学号姓名： 指导教师： 二一二年六月一、设计内容设计并制作完成一个温度上下限报警电路，分设计/仿真和实验/制作两部分完成。二、技术指标与要求当被测温度达到或高于上限设定值时，一支红色发光二极管亮；当被测温度达到或低于下限设定值时，另一支绿色发光二极管亮。三、可供主要元件每台实验箱里内有功能电路和元器件，如差动放大电路，振荡电路，反馈放大电路等可供使用。序号器件型号及名称所需数量（个）备注1LM358 运放129014 三极管139012 三极管14220 电阻1522 电阻2610K 可

2、变电阻171K 可变电阻184.7K 电阻192.2K 电阻2101K 电阻111470 电阻212100 电阻113红色发光二极管114绿色发光二极管115小罗丝刀（调节可变电阻用）1四、实验目的（1）掌握集成运算放大器的工作原理、性能、指标及选择标准和使用方法。 （2）掌握比较器及其辅助电路的组成、工作原理。（3）掌握气体敏感元件的一般原理、性能、指标及选择标准和使用方法。（4）掌握简单桥式测量电路的原理、构造。（5）掌握简单报警电路的构造和原理。（6）掌握以上电路的设计原则及设计方法并能正确运用。（7）掌握实际电子线路印刷板的设计原则和方法。（8）掌握电子线路的一般调试、测试方法五、实验

3、原理温度上下限报警电路实验原理图如图所示，热敏电阻的阻值会随着温度的增加而减小，随着温度的降低而增大。所以随着温度的改 变负载电阻R3两端电压也会随着改变，从而进入运放的温 变负载电阻R3两端电压也会随着改变，从而进入运放的温 度比较电压也发生变化。该设计中我们通过电位器来改变 设定电阻R2的阻值从而改变运放一端输入电压的门限值， 设定电阻R2的阻值从而改变运放一端输入电压的门限值， 来设定我们所需要的温度检测范围。 (1)LM358相关知识的介绍LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下

4、，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。LM358端口图：（2）电压比较器的工作原理电压比较器将一个模拟量电压信号和一个参考固定电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。反相型迟滞比较器见下图Ui=U，Uo被箝位在UZ，避免运放计入过饱和。假设Ui在足够低时，UiU+，Uo=Uoff=+UZ(始终稳定)此时当Ui从低值若UiU+时，Uo从+UZ-UZ此时当Ui从高值至Ui，Uo从-UZ+UZ门限宽度UT=UTH-UTL=当UR=0时，Ui无论从足够低或足够高单调增加或单调减少，Uo仅翻

5、转一次，即过了阀值后就维持在一种稳态。因为当过阀值电压后，Uo从低变为高或从高变为低了，正反馈到Ur（Uth）端，使该阀值电压变高或变低了。只要门限宽度UT=UTH-UTL幅度大于UI 在阀值电压波动的幅度，Uo就不会翻转了，所以比单限比较器抗干扰能力强多了。(3)电路设计思路利用调节电阻来作为温度的上升或下降，从而实现在门限电压的周围跳动，是对应的发光二极管导通，门限电压也通过电阻来调节，从而实现一定范围内的温度报警。 利用调节电阻来作为温度的上升或下降，从而实现在门限电压的周围跳动，是对应的发光二极管导通，门限电压也通过电阻来调节，从而实现一定范围内的温度报警。（4）单元电路（可以有单元电

6、路图） 图A 图A中是设置温度上下限和模拟调节温度变化的两个可变电阻。R11的功能是模拟调节温度变化的，当电阻调小时表示温度升高。R12是用来设置温度上下限的。 图B图B是放大电路，当输出为低时此时电压升高，说明电阻减小，即温度升高到达门限时，红灯亮；当输出电压为高时，说明电阻增大，即温度降低到门限电压，绿灯亮。图C图C是报警输出电路，温度过低时绿灯亮，温度过高时红灯亮。电路功能框图: 此部分电路用设置温度的上下限， 通过调节 R11来控制温度。 放大电路/报警输出电路 其放大电路主要控制三极管的，当输出为高时此时电压升高，说明电阻减小，即温度升 高（到门限值时） ，红灯亮。当输出为低电压时，

7、说明电阻增大，即温度降低（到门限时）绿 灯亮。（5）整体电路图（6）元器件与参数设计电阻：220K*1, 22K*2，10K可变*1， 1K可变*1， 4.7K*1， 2.2K*2， 1K*1， 470*2， 100*1运放：LM358AH三极管：2N5886，2N869A发光二极管：红色一个，绿色一个 电压比较器，来控制输出情况，使三极管选择对应的二极管，选择 一个绿的一个红的从而可以很好的判断温度高了还是低了。六、实验结果（1）各单元电路的仿真实验和测试结果得到了预期的结果。（2）整体电路的仿真实验和测试结果通过调节 R12来设置门限电压，通过调节 R11 来做为温度的变化，当温度高于 或

8、低于所设定的值时，对应的三极管和二极管导通，从发光染色上可以区分温度 过高或过低，从而实现了温度上下线报警的功能。七、结果分析（1）单元电路的仿真实验和测试结果调节R11电阻使其减小，放大器负极输入电压变大，表示温度升高。调节R12使其电阻减小，放大器正极输入电压变大，门限电压增大，则门限温度变大。（2）整体电路的仿真实验和测试结果调节R11电阻使其减小，放大器负极输入电压变大，说明温度升高，此时放大器输出减小，Q2导通，红灯亮；反之绿灯亮（3）实验数据VI（v）VREF(v)VO(v)灯的状态4.3685.0143.562红4.3515.014-0.790绿4.0465.014-0.784绿

9、4.0235.0143.586红VT+=R6VREF/(R6+R4)+R4VoH/(R6+R4)=5.0V, VT-=R6VREF/(R6+R4)+R4VoL/(R1+R2)=4.97V, VT+ - VT- =0.03V八、实验后讨论1实验中遇到的问题(1)在连接电路时，出现红路灯同时亮的情况，经检查后是应为二极管的正向压太大，而且三极管的发射极未接地。（2）由于1K的电位器没有调好，导致在顺时针旋动10K的电位器时只有一次跳变(3) 在连接电路之前未检查导线是否正常，导致在接电路后两灯都未亮2.合理化建议（1）本次实验连线较复杂，需要谨慎连接，以免出现错误时不好检查。（2）此电路还可以用两

10、个运放，这样上限电阻的值与下限电阻的值之间不会相互影响。（3）通过本实验可以重新温习一下关于模电的相关知识。（4）本实验设计比较简单功能单一，今后可以添加其他功能（蜂鸣等）（5）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。（6）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，比如用 LM358M 放大器，其精确度也是有限的。九、总结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

11、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。这次的综合课程设计里我们学到了很多，也温故了许多以前学习过的软件应用知识，如 Multisim、Protel 等，使得我对这些操作软件更加熟悉，应用更加熟练，这对我今后的应用 很有帮助。掌握模拟电路的安装测量与调试的基本技能,熟悉电子仪器的正确使用方法,能力分析实 验中出现的正常或不正常现象(或数据)独立解决调试中所发生的问题在完成课程设计的过程中，我们查阅了许多关于课程设计题目的资料，这些新知 识对我们日后的学习会有所帮助。 我们对电路和低频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设计出来了。仿真实验和实际还是有差别的，仿真时连线可以随便点，不管是不是美观还是简略。为了使实际制作时减少麻烦，仿真时还是要尽可能的把线路缩短，减少干扰。对于课题的选择，大家都选择和我们所学的理论相联系的课题，温度上下限报警器，好多都是我们所学的小的知识点的叠加。选择这个课题后，我们能很好的运用所学的知识来完成，对我们的实践技能是一个很好 的锻炼。