课程设计-水温测量仪--独家

电子技术课程设计报告 报 告 题 目 数字式电容测量仪 作者所在系部 电子工程系 作者所在专业 电气信息类 作者所在班级 B10202 作 者 姓 名 文德志 何劲波 作 者 学 号 40 41 指导教师姓名 张增良 完 成 时 间 2012 年 5 月 25 日 北华航天工业学院电子工程系制 课程设计任务书课程设计任务书 课题名称课题名称温度监控电路的设计完成时间完成时间 5 25 指导教师指导教师张增良职称职称副教授学生姓名学生姓名 文德志 何劲波 班班 级级 B10202 总体设计要求和技术要点总体设计要求和技术要点 设计一个温度监控电路 要求如下 1 测试温度 室温 50 2 被测温度达到 50 时 指示灯亮 同时切断电源保持温度 工作内容及时间进度安排工作内容及时间进度安排 第 13 周 周 1 周 4 立题论证方案设计 周 5 检查课程设计进展情况 第 14 周 周 1 周 3 仿真实验 周 4 周 5 验收答辩 课程设计成果课程设计成果 1 课程设计的仿真结果 2 课程设计报告书 摘 要 本课题要设计的是运用放大器的各种电路组成一个简单的温度测量仪 用 AD590 具 有温度传感器的特点 将温度转化为电流 再利用电阻产生电压 由一个加法器实现开 尔文温度到摄氏温度的转换 将转换后的电压信号通过放大就可以用数字电压表来测量 该输出电压 此电压值与温度值成正比 同时将该输出电压输入到一比较器设定好参数 即可实现报警功能 如果输出电压大于设定好电压 则报警设备报警 起到一个监控的 作用 关键字 温度 AD590 加法器 比较器 II 目 录 一 概述一 概述 1 1 二 方案设计与论证二 方案设计与论证 1 1 三 单元电路设计与分析三 单元电路设计与分析 1 1 1 温度 电压转换电路 1 2 K 的转换电路 2 3 放大电路 3 4 比较电路 3 5 报警电路 4 6 温度控制 4 四 总原理图及元器件清单四 总原理图及元器件清单 5 5 1 总原理图 5 2 PCB 板图与实物照片 6 3 元器件清单 8 五 心得体会五 心得体会 8 8 参考文献参考文献 8 8 1 一 概述 本设计介绍了温度测量仪的工作原理 本电路采用直流稳压电源 温度 电压转换 电路 K 转换电路 驱动报警电路 放大电路 比较电路组成 直流稳压电源由 电学实验台提供 温度 电压转换电路由 AD590 来进行温度到电流的转换 驱动报警 电路由发光二极管构成 其余电路由 LM324 的运放功能来实现 二 方案设计与论证 首先将温度通过温度传感器将温度换成电压信号 由一个加法器实现开尔文温度到摄 氏温度的转换 将转换后的电压信号通过放大就可以用数字电压表来测量该输出电压 此电压值与温度值成正比 同时将该输出电压输入到一比较器设定好参数即可实现报警 功能 如果输出电压大于设定好电压 报警设备发出警报 温度测量仪实现框图如下 温度测量仪实现框图 图 1 三 单元电路设计与分析 1 温度 电压转换电路 AD590 是由 AD 公司利用 PN 结正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度 传感器 AD590 的阻抗达到 10M 欧姆 转换当量为 1uA K 温度 电压转换电路如下 图所示 2 AD590 转换电路 图 2 根据温度多少将提供恒流源 方向如图所示 由于在 U 输出端接电压跟随器从而 增大输入阻抗 使得电流几乎全部从电阻 R 经过 由 AD590 的转换当量可知 U1 U 1uA K R 在实际应用中 R 可取 10K 欧姆 则 U1 10mV K 这样可实现温度到电压的转换 2 K 的转换电路 转换电路的作用是进行开尔文温度到摄氏温度的转换 以为 AD590 是集成模拟温度传 感器 输出电流正比于绝对温度 K 而我们日常生活中一般习惯采用摄氏温度 本设计 采用由 LM324 运放组成的加法器来实现这一功能 加法运算电路 图 3 3 U2 R4 R1 UR1 R4 R2 UE2 其中 UR2 为输入电压 故当温度为 273K 时 即为 0 时 输出电压 U2 应为 0 但 此时的输入电压为 2 73V 又 UR1 R1 R2 UR2 取 R2 100K R4 100K 则 R1 200K R3 68K 所以 UR1 5 46V 综上 U2 UR2 2 73 3 放大电路 图 4 中 R5 和 R6 的选择可以实现电压的放大功能 此时取 R5 10K R6 100K 此时有 U 出 R6 R5 U 入 10U 入 由上式可得温度与电压的关系为 U 0 1V 放大电路 图 4 4 比较电路 技术指标要求能在温度大于 50 时发出报警信号 把 50 时的电压当作比较器的参 考电压并在比较器的输出端反接一个 LED 当温度大于 50 时输出低电平 LED 灯亮 在此把 UR8 当做参考值 当输入电压 UR9 UR8 时输出低电平 12V 反之输出高 电平 12V 温度为 50 对应的 UR8 为 5V 用分压电路提供 5V 电压 4 比较电路 图 5 5 报警电路 报警电路由发光二极管和电阻实现 当加在比较器输入端的电压大于设定的温度电 压时 比较器的输出电压为负 由于 LED 在电路中是阴极接在比较器的输出端故二极管 LED 导通 发光 报警完成 报警电路 图 6 5 四 总原理图及元器件清单 1 总原理图 图 图 9 2 PCB 板图与实物照片 PCB 板图 图 10 6 实物照实物照 3 元器件清单 元器件清单元器件清单 电阻电阻68K 680 3 3K 2 2K 4 7K各一个各一个 电阻电阻100K6 个个 电阻电阻10K3 个个 电阻电阻1K2 个个 温度传感器温度传感器热敏电阻热敏电阻1 个个 UA741 实际用 实际用 LM324 4 个 个 1 个 个 发光二极管发光二极管1 个个 芯片插座芯片插座1 个个 7 五 心得体会 本人经过长时间的努力 终于完成了水温测量仪的课程设计 此次课题设计让我懂 得了很多之前不知道的模电数电知识 感觉相当有意 义 在设计水温测量仪的时候 我 分析各种器件 进而专个研究 逐个击破 然 后把器件组合成完整的电路 在讨论电压 比较器时 我明白了运放组成比较器的 基本原理 我不仅把设计当作任务 也当作一种 兴趣 对于所有的课题都有向往 之情 我要感谢老师 是他们给我注入了知识 给了我 一些课题上的 建议 指出设计中的不妥之处 感触良多 课程设计让我感受书本与现实 的距离 又进了一点 很期待未来的挑战 想要感受更多的科技力量 设计时我用的运 放都是理想的 所以实际测量值可能有些偏差 我们可以 适当调节电阻大小来平衡误差 在试验的调试上还要做很多努力 参考文献参考文献 1 康华光 电子技术基础 模拟部分 M 高教出版社 2000 2 毕亚军 电子工艺与课程设计 M 电子工艺出版社 2011 3 闫晓 汪晋宽 金广业 张维杰 ControlNet 现场总线本安防爆