NTC温度监测及控制电路.docx

1、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100/2W的电

2、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

3、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 3.1 PTC温度控制电路 . 2 3.2 NTC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

4、 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100/2W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

5、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

6、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 3.1 PTC温度控制电路 图2 TC620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45V18V；最大士作电流200mA；温度测量-55；测温范围125；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

7、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R23，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23SL时，继电器断开（保温）；当温度低于下限

8、时，继电器吸合，从而实现恒温目的。 3.2 NTC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。

9、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

10、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1U按比例放大。其输出电压 R?RR?R?RR )U()(?U?(?)U4W27W267 B01ARRR?R64454 电子技术课程设计（报告）（， +RR时=R当RR647W25R?R)UU?(U?W27 ）（1 A01BR4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50H

11、U加在反相输入端。平为U，参考电压ROL U时，运放同相输入端电位当输出为高电平0HRRU?U?U2F ） （2 0H?HiR?RRRFF22 U减小到使U，即当UiR+HRR?R?UUU?U22F 3） （ 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?2F 4） （ 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 ） （5 OLiTHRRRFF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

12、称U为下门限电平，TLTHTLU为上门限电平，而两者的差值 THRU(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4R

13、R?U?U ）（ ： 77W2点接地BAo1R46 电子技术课程设计（报告）)R?RR?(RUU? ：46w27）（8 A 点接地 Bo1)R(R?R654R?)R?R?RR(R?UU?U?U7w2746w2 9）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 76w2， ，则R=1MR选取R=R=10K=910K746590K?R-RR? 7w26 2、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。，

14、=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?31可得，K =21.98w12Rt 、滞回比较器3 8 图7 电子技术课程设计（报告） A741。A选为 如图8设定参考电平U=2V，运算放大器2R13V，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?R2?W410U= R R?R?R1210W49R 求得，=16KW4R?RRU?U?2.15V=S11SU 上门限电压TH OLRRR1111R?RRU?U?1.89V?U

15、SS11 下门限电压 OHTLRRR1111R(U?U)?0.26V SU=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

16、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

17、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