超温报警器课设报告A.doc

课程设计说明书课程设计名称： 模电课程设计 课程设计题目： 超温报警电路的模拟系统设计 -滤波器模块设计 学 院 名 称： 信息工程学院 专业： 电子信息工程 班级： 090401 学号： 姓名： 评分： 教师： 2011 年 2 月 21 日摘要 为了防止日常生活中因温度的控制不合理或意外产生的高温而造成财产损失，因而设计了一个超温报警系统，实现温度超过一定值时自动警报，并且切断加热电路或启动降温系统,以减少生命财产的损失。该系统通过由温度传感器pt100作为温度传感器，将采集到的外界温度转化为对应的电压，再经过后级电路的放大滤波等的处理，得到一个比较稳定的较大的电压。当电压超过一定值时，蜂鸣器发出1HZ的警报声，并切断电源。系统主要由检测电路，滤波电路，控制电路和驱动电路以及电源组成。本文主要介绍有关滤波器的设计，简要介绍其他模块的功能。本系统的滤波部分采用的是一个二阶有源低通滤波器，采用OP07运放，电阻和瓷片电容来组建电路，完成衰减较高频率的信号，提高系统的稳定性和抗干扰能力的作用。关键词：温度、报警、二阶有源滤波、调试。目 录第一章 系统组成及工作原理1.1 系统组成与框图51.2 系统各模块简介51.3 工作原理5第二章 滤波器设计2.1滤波器设计原理与电路图62.2参数设计与说明62.3仿真过程6第三章 调试过程与结果3.1滤波器调试过程与结果及误差分析93.2整机调试过程与结果9第四章 总结与体会4.1总结104.2设计安装及调试过程中的体会10第五章 意见与建议5.1对本课程设计的意见和建议11参考文献12附录A元件清单13附录B实物图14附录C总电路图17 模拟电路 课程设计任务书20 10 20 11 学年 第 二 学期第 1 周 2 周 题目温度检测报警系统设计内容及要求设计任务和要求 检测温度范围为0100 ，采用箔电阻、精密电阻及电位器组成测量电桥作为温度传感器； 可设定报警温度上限值0100 ； 当检测温度超过设定上限值时，发出蜂鸣器报警声，要求报警声喃喃间断发声，频率约1Hz；2. 组织安排：5人一组进度安排1.布置任务、查阅资料、选择方案，领仪器设备： 2天； 2. 领元器件、制作、焊接：3天3调试验收： 2.5天4. 提交报告：2010-2011学年第二学期37周学生姓名：蔡鹏翔 万海翔 周景诚 杨腾 胡月 指导时间：第12周指导地点： E 楼 311 室任务下达20 11 年 2 月 21 日任务完成20 11 年 3 月 1 日考核方式1.评阅 2.答辩 3.实际操作 4.其它指导教师陈琼系（部）主任注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。第一章系统组成及工作原理1.1系统组成与框图本系统由温度检测模块、滤波模块、控制模块、驱动模块和电源模块组成。设计框图：1.2系统各模块简介温度检测模块主要由传感器、平衡电路、高阻抗差分放大器组成；滤波模块主要由一个二阶有源滤波器组成；控制电路主要由一个比较器、继电器组成；驱动电路主要由方波发生器、蜂鸣器组成；电源为一直流电源，可输出+-12V，+5V电压。1.3工作原理利用热敏电阻PT100作为热传感器，给定报警温度值，调节温度检测模块，再进行差分放大，当检测温度超过报警温度值时此模块的输出电压大于或等于2.5v,此时的输出电压会带有一些干扰信号，因此将电压输入到有源低通滤波模块电路，经滤波电路处理后得到比较稳定的电压，此滤波电路的输出电压是输入电压的两倍。接着把该电压输入到电压比较电路，当输入电压大于5v时，就切断外部电路，并输出-12v电压。当输入电压小于5v时，不切断外部电路，让其正常工作，输出电压为+12v。驱动电路判断输入电压如果是-12v，则方波震荡驱动蜂鸣器报警，其频率为1HZ，三极管导通，蜂鸣器工作。当输入电压为+12时，蜂鸣器不工作。第二章 滤波器设计2.1滤波器设计原理与电路图下图为设计的滤波电路，此单路为一种常见的二阶有源滤波器。由于电容对高频交流可视为短路，C2接到集成运放输出端，形成正反馈，使放大倍数受输出电压控制，且输出电压近似为恒压源，当ffp时，由于C2的容抗很大，反馈信号弱，故对信号放大倍数影响很小;当ffp，则C1容抗很小，使集成运放同相输入端输入信号很小，输出电压必然很小，反馈作用弱，对电压放大倍数也影响不大，于是构成了一个二阶有源低通滤波器。2.2参数设计与说明各参数设计如图，其特征频率fp、=1/2RC160.84HZAup=2参数设计说明：由于温度信号是一个变化缓慢的信号，故使用二阶有源低通滤波器，上限频率设为160HZ，放大2倍是由系统要求的，其不等于3，故不会产生自激震荡。此电路滤波在过渡带下降速率为40dB/十倍频，比一阶有源滤波效果要好。2.3仿真过程本次仿真是在Multisim 10.1环境下进行的。如图画好电路图。当输入振幅为5mv正弦信号时，当其频率为100HZ时，仿真结果如下：可以看到，信号放大了2倍左右。再输入200HZ的信号，结果如图：可以看到信号开始有所衰减。再输入1000HZ的信号，结果如图：可以看到，振幅只有200多V了。从以上仿真结果可以基本判断：使用二阶有源低通滤波器可以完成设计要求，仿真参数基本和理论预测一致。第三章 调试过程与结果3.1滤波器调试过程与结果按电路图排好电子元件，认真焊接完成后开始进行模块调试。当输入为一个5V的直流电压时，输出为11.2V直流电压，放大为2.24倍，理论误差为12%，其主要是由于电阻的误差和电容的误差所致，电阻1k的两个一个只有0.96k和1.03k，误差分别为-4%和3%。其次直流电源也会带来误差，5V电压实测更大，达到5.1V。万用表和示波器也会带来系统误差。输入100HZ 5V有效值正弦波时，输出为11.07V（有效值）；输入200HZ 5V有效值正弦波时，输出为7.34V（有效值）；输入1000HZ 5V有效值正弦波时，输出为250mV（有效值）； 虽然存在着一定误差，但还是能基本上达到技术要求。3.2整机调试过程与结果整机安装完成后，开始进行整机调试。通过调节200欧的电位器来确定0度时的平衡电压,再通过调1K的电位器来确定100度时的上限电压,最后通过调节10K的电位器来实现温度报警可调性。调试结果：实现超过室温报警。通过用手握PT100热敏电阻改变局部温度，提高输出电压，信号通过放大、滤波、比较来控制方波震荡，最后听到约为1HZ的间断报警声音。松手后几秒钟后，报警音停止。第四章 总结与体会4.1总结经过本次课程设计,我小组完成了一个温度报警电路的设计,各项技术指标均已达标,完成了当超过0-100度任意温度较灵敏的报警。报警声喃喃间断发声，频率约1Hz。4.2设计安装及调试过程中的体会在整个温度检测报警系统电路的设计过程中，首先将系统分成了多个模块，并由组长分配任务，将一个复杂的任务分解成每个组员的较为简单的任务，这体现了一个团队合作的精神，从中可以学到合作的重要性。确定各个模块的任务后，开始设计电路图和计算具体参数，各种技术指标由组长来确定和磨合，又体现了团队的工作的风格。在个人设计电路及确定电路参数的过程中，再一次学习和认识了低频电子电路的理论知识，并且了解了一些工程概念，积累的实际设计的经验。焊接过程中，系统中的某个模块也出现了一些问题，如虚焊和短路现象导致模块无法正常工作，最后经过诊断和重旱解决了问题，又加强了实际动手能力。调试过程中的体会就是要细心，出现了什么意外情况不能着急，有的时候越着急就越难找出错误，冷静是关键。此次设计还算是比较成功的，没有出现比较大的错误，但在时间上的把握上还是不足的，还没有一个系统的概念。经过此次的课程设计，对模电有了更深一步的了解。这对今后的学习以及在以后的工作都会起着很重要的作用，对动手能力的培养也非常的重要，增强了综合能力。第五章 意见与建议5.1对本课程设计的意见和建议 这个课程设计很好，我很喜欢。 如果能再增加一些调试设备就更好了。参考文献1.华成英，模拟电子技术基本教程清华大学出版社2. 郭照南，电子技术与EDA技术课程设计中南大学出版社3. 电子线路(线性部分)，谢嘉奎编，第四版，高等教育出版社4. 杨欣、王玉凤、 刘湘黔。电子设计从零开始。清华大学出版社(2005-10出版)元件清单 变压器1个、1000uf电解电容/25v 2个、0.1u瓷片电容 6个、47u电解电容/25v 4个、7812稳压芯片1个、7912稳压芯片1个、7805稳压芯片1个、lm358 1个、lm324 1个、20k电阻2个