北工大电子工程设计方案第一阶段电源变送器驱动

1、页眉内容电子工程设计报告 题目:稳压电源与变送器电路设计 专业：电子科学与技术 班级： 120232 小组：第 6 组 组员：王子琦 张靖维 学号： 完成日期：0 页脚内容页眉内容中文摘要电子工程设计课程以小型电子系统的设计为载体，使学生了解产 品研发一般过程、掌握产品设计的基本方法、积累初步的实际工作 经验，为从工科大学生向工程师的角色转换做好准备。本实验的目 的制作一个小型温度测控系统。 设计任务： 非电量到电量信号转换， 信号处理，数据采集，数据处理，人机交互，数据通信过程控制。 设计要求：温度测控范围： 0 100，控制精度： 2。本实验报告为设计实验的第一部分，即电源，驱动器和变送器

2、 模块，电源部分：为其他模块供电。由变压器、整流器和稳压器三 大部分组成。完成将使电交流电压变为所需要的低压交流电，交流 电变为直流电，不稳定的直流电压经滤波后，变为稳定的直流电压 输出。输出 +12，-12， +5V直流电压（包括整流桥，电容滤波， 78 系列芯片稳压）。变送器部分： 将输入 273-373 A电流通过集成运放 op07转化为输出 0-5V 电压信号（对应于 0-100 Co ）。经不断调试 及排障，使电路基本达到了设计指标要求，误差在允许范围内。1 页脚内容页眉内容目录一、课题设计 1二、需求分析1三、设计框架及原理分析2四、制作基本要求及注意事项9五、常见故障分析9六、数

3、据与误差分析 10七、文献 11八、实验总结 11页脚内容页眉内容一、课题设计1.1设计参考方案 设计并制作一个小型温控系统系统的原理框图为：二、需求分析 本阶段要求设计电源电路，信号处理电路，功率放大电路等模块。相关模 块设计要求如下：交流输入： 9V、14V2直流输出： +5V/1A、 12V/0.5A 安装：独立电路板结构测量温度： 0 100 输出电压： 0V 5V 测量误差：满刻度 1%（0.05V或 1 ） 负载阻抗： 30K限制条件： 0.7V 输出电压 5.7V 安装：独立电路板结构控制半导体制冷片的驱动电路实际上是一个电压增益为 1 的功率放大器， 要求如下：输入电压： -1

4、0V +10V输出电压： -10V +10V电流输出能力： 3A输入阻抗： 1k负载阻抗： 3.5 负载驱动形式：共地 安装：独立电路板结构开关型稳压降压器 LM2576T、稳压集成电路 L7812、稳压集成电路 L7912、 桥式整流器 DF06、运放OP07、三极管S9012、三极管 S9013,功率三极管 MJE2955T、 功率三极管 MJE3055T、其他电容、电阻、二极管等。三、设计框架及原理分析3.1设计原理说明页脚内容页眉内容小型温度控制系统包含电源模块、测温系统、变送器、模数转换器 、单片 机、数模转换器、驱动器、控温系统。各系统在单片机的控制下共同完成对温 度控制。本次实验

5、要完成变送器、驱动器、电源模块。3.2电源模块3.3变送器模块测量温度这种非电物理量， 需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外 的控制室或显示设备上， 这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。 这种 将物理量转换成电信号的设备称为变送器。 温度变送器是一个具有较高精度和 稳定度的直流放大器，变送器的线性化电路采用反馈方式。1 AD592特性：实验室为我们提供的是传感器 AD592，其主要特征为：供电： +4V+30V温度系数： 1A/K0输出： 273.2 A工作温度： -25 +105非线性误差： 0.10.5 时飘： 0.1/ 月AD592输出量为随温度变化的电流，抗干扰能力强，信号调

6、理电路容易实 现。AD592特性曲线如右图所示，当 T = 0 时， i1=273uA；T = 100 时，i2=373uA，i2-i1=100uA 。2 电压转换电路特性1 页脚内容页眉内容由于需将 AD592的输出与电压相对应， 故应将电流转换为电压， 图为电压转换电路及输出电压特性曲线，从图中可知 , 所 以，经计算可得，当 T = 0 时， i1=273uA,Vo=0V;T = 100 时， i1=373uA， Vo=5V。3.4驱动器 在实际的系统里，往往要求放大电路的末级输出一定的功率，以带动后面 的负载。驱动电路是一个功率放大器 , 简称功放。驱动电压为 -9V +9V , 驱动

7、 电流最大为 3A, 随着输出负电压的增加 , 制冷量增加 , 随着输出正电压的增加 , 制 热量增加 ,从而以控制输出电压 , 达到控制温度的目的。当 ui0 时，T1导通， T2截止， iL=ie1; 当 ui0 时， T2导通， T1截止， iL=ie2 。由于每个管子导通 180，故为乙类功放。本电路设计中选择了 9013、9012、MJE3055T、MJE2955T作为功放的放大管。 其中当输入电压为 0+9V 时， 9013、 MJE3055T导通，当输入电压为 -90V 时， 9012、MJE2955T导通。之所以要选择复合管进行放大，主要是因为 9013、9012 的 ICM=

8、0.5A，而电路的输出电流最大会达到 3A，此时，三极管必烧无疑。而 MJE3055T、 MJE2955T作为大功率三极管， ICM=10A，完全不用担心电流过大烧 掉管子的问题。但由于功放的前一级为 DA输出，其电流为 10mA左右，若想最2 页脚内容页眉内容终放大到 3A(即 300倍)， MJE3055T、MJE2955T的 hFE=70又不能达到要求。 所以利用 9013、 9012的高 hFE(=300)和MJE3055T、MJE2955T的高 ICM=(10A) 组成了最终的功放电路。原理图中的二极管主要是为了避免交越失真。四制作基本要求及注意事项1. 区分电路板的元件面和焊接面；

9、2. 焊接元件；? 先焊小元件? 先安装结构件3. 按要求安装左右插座引出插针并焊接；? 所有插针全部与焊盘焊接不要遗漏? 先焊少量插针确认安装到位后再焊其它插针? 焊锡不要沾到插针上4. 安装集成线性稳压电路的散热片； 将稳压集成电路安装在散热片上? 确认稳压电路安装位置五常见故障分析：故障现象故障原因无整流输出或输出不正常整流桥接错或损坏无稳压输出或输出不正常集成稳压电路引脚接错或损坏12输出不正常交流输入中心抽头漏接输出波纹大滤波电容漏接保险管无输入交流输入漏接整理桥无输入保险管损坏电解电容发热或爆裂电解电容极性接反电解电容发热或爆裂电解电容耐压不够3 页脚内容页眉内容无直流输出直流输出

10、漏接六、数据与误差分析6.1 稳压电源电路板万用表黑表皮接地，红表皮接三个输出点来测试三个输出的电压值，数据 如下：7805781279121+4.96+11.95-12.082+4.98+11.96-12.103+4.99+11.97-12.09平均值+4.97+11.96-12.09分析：由测试结果可以看出直流电源的稳定度接近 100%。6.2 。变送器模块温度01020304050607080电压0v0.53v1.05v1.52v2.03 v2.51 v3.01 v3.51 v4.03v温度90100电压4.51 v5v6.3 驱动器模块电路板温度上升时，指示灯红灯（加热）亮，输出端电压

11、值升高。温度下降时， 指示灯绿灯（制冷）亮，输出端（既电路板右排针从上数第七管脚）电压值降 低。在调试台上调试时，输入 10V电压时，输出端输出电压 +9.1V；输入 -10V 电压时，输出端电压 -9.2V 。基本达到设计要求。七、 文献1清华大学电子学教研组编， 高等教育出版社，模拟电子技术基础（第四 版）2清华大学电子学教研组编， 高等教育出版社，数字电子技术基础（第五 版）3邱关源主编，高等教育出版社， 电路（第四版）八、实验总结这次课设实验历经八周，内容包括温控系统中的电源，变送器，驱动器三 块电路板的焊接和调试。在这次实验中，我的焊接技术有了更好的提高，在焊接过程中变得更加的 成熟和稳重，在遇到焊接问题时能很好地解决。同时在焊接电路板的过程中对 这个小型温控系统的原理有了很好的认识，每当要焊接一个部分时，总会考虑 一下这个焊接的部分具有什么功能，能起到什么样的作用。同时在焊接完成后4 页脚内容页眉内容如果遇到问题也能够很好地解决问题，例如当我们调试变送器时，变送器整体 没有电压，则是我们没有对电路板上所有的针脚进行焊接，导致没有接上电。 这次的实验课中，我遇到了许多实际