测控电路课程设计温度测控电路

1、燕山大学测控电路课程设计说明书题目温度测控电路学院（系）：电气工程学院年级专业：XX医疗仪器X班学号:XXXXXXXXXXXX学生姓名：XXX指导教师：XX教师职称：XX学号xxxxxxxxxxx学生姓名XX专业（班级）医疗仪器燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：电子实验中心设计题目温度测控电路设计技术参数要求设计一个温度测量器件，其主要技术指标如下：(1) 测温范围：室温 50C；(2) 被测温度达到50 C时，指示灯亮(或蜂鸣器工作);设 计 要 求(1) 设计一个能满足要求的温度测量和报警电路；(2) 根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件和参数；(3)

2、 拟定测试方案和设计步骤；(4) 撰写设计报告、调试总结和使用说明书。工 作 量完成一份设计说明书，其中包括理论设计的相关参数、设计电路的总体电路图 以和最终仿真结果。工 作 计 划周一，查阅资料；周二到周四，理论设计和计算机仿真； 周五，撰写设计说明书参 考 资 料现代测控电路李刚主编咼等教育出版社实例讲解 Multisim 10 电路仿真程勇人民邮电出版社指导教师签字xxx基层教学单位主任签字xxx说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。20xx年7月2日燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语： 该生学习态度 （认真 较认真 不认真） 该生迟到、早退现象（有无） 该生

3、依赖他人进行设计情况（有 无）平时成绩：指导教师签字：20xx年12月16日图面和其它成绩:答辩小组评语： 设计巧妙，实现设计要求，并有所创新。 设计合理，实现设计要求。 实现了大部分设计要求。 没有完成设计要求，或者只实现了一小部分的设计要求。答辩成绩：组长签字：20xx年12月16日课程设计综合成绩:答辩小组成员签字:20xx年12月16日第1章引言 21.1温度测量系统的简介 2第2章温度测量仪的电路设计 32.1温度测量仪总体框图 32.2 AD590集成温度传感器 42.3 K C变换器 62.4 放大器 72.5 比较器 82.6 报警电路设计 92.7 电路原理图 10第3章仿真

4、与制作 113.1 电路的仿真 113.2仿真结果和其分析 12第4章课程设计总结 13附录元件清单 14参考文献 15第1章引言1.1温度测量系统的简介生活中有很多需要温度测量的地方比如热水器、电冰箱等温度测量系统就是必不可少的。它包括了温度传感器、放大器、比较器、电阻、模拟电路实验箱、发光二极管、蜂鸣器等等。其中温度传感 器是一个热敏电阻，它通过感知温度的变化来改变电路中电流的大小，并影 响电路中二极管和蜂鸣器中所通过的电流， 使其产生变化。而后通过 multisim 软件仿真的实现来使二极管发光以和使蜂鸣器报警，从而来实现温度预警。温度的测量是生产生活中时常需要的工作，进入 21 世纪后

5、，温度传感器 正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性和安全性、开发虚拟传感器 和网络传感器测温系统等高科技的方向迅速发展。Multisim 是加拿大图像交互技术公司 （InteractiveImage Technoligics简称IIT公司）推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数 字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言 输入方式，具有丰富的仿真分析能力。第2章 温度测量仪的电路设计2.1 温度测量仪总体框图使用温度测量仪，首先经过 AD590集成温度传感器的作用，使外界温度 转换为电流用表示。因为上述为绝对温度 K 和电流之间的转换关系，而

6、在设 计中我们需要采用C,所以我们必须使其转换成摄氏温度C和电流之间的关 系，这就要用到KC变换器。通过K-C变换器的作用，我们便得到想要的C 和电流之间的直接转换关系。得到的电流再经过放大器的放大，即可直接用 电压表读出被测对象的温度值。然后放大后的电压接一比较器 ， 比较器的输 出端接报警设备 。报警设备可由一个发光二极管组成。在设置了预警温度后，由比较器输出端的电压决定二极管是否发光，从而起到警报作用。基本原理 图如图所示。图温度测量仪原理框图2.2 AD590集成温度传感器AD590是利用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。这种器件在被测温度一定时，相当于一个恒

7、流源。该器件具有良好的 线性和互换性，测量精度高，并具有消除电源波动的特性。即使电源在515V 之间变化，其电流只是在1A以下作微小变化1、流过器件的电流（卩A）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数。2、可测量范围-55C至150C .3、供电电压范围+4V至+30V.其内AD590集成温度传感器进行温度电流转换。 它是一种电流型二端器件， 部已作修正，具有良好的互换性和线性。有消除电源波动的特性。输出阻抗 达10MQ，转换当量为1 A/K。器件采用B 1型金属壳封装。温度一电压变换电路如图所示。由图可得：由 U1 UO 1uA/K R R 106/K（R般取I0KQ）所以 U1 10m

8、V/K。图2.2.1 AD590原件符号图温度一一电压转换电路2.2 KC变换器因为AD590的温控电流值是对应绝对温度 K，而在设计中需要采用C,由运放组成的加法器可以实现这一转换，参考电路如下图2.3设流经R2,R1,R3的电流分别为il,i23对图2.3的反相输入节点可列出下面的方程：il i2 i3由此得U1RiUrR2U2R3RiR2R3(2.3.1 )(实际应用中可取R1=R2=R3=5Q )而 R R1/R2/R3计算得 R 1.67K则式(2.3.1 ) 可变为U2 Ur Ui( 2.3.2 )元件参数的确定和UR选取的指导思想是：0C(即273K)时，U2 = 0 V 综合式

9、(2.2.1 ),可得UR 2.73V。( 2.3.3 )2.3 放大器图2.4 反相比例放大器设流经R4, R6的电流分别为i4 , i6。由虚断的概念可知，i4=i6 , 所以得出：R6R4U3U2(241 )为了提供一个合适的静态偏置，以和减小输入级偏置电流引起的运算误差,故在其同向端接入一个平衡电阻R5要使U3满足100mV/C,R6R4U 3U210所以我们可取R45KR4/R6( 2.4.2 )又因为 U2=10mV/C,R, 50KR. 4.5K由式(2.4.1 )可得2.5 比较器电压比较器是集成运放非线性应用电路，常用于各种电子设备中它将个模拟量电压信号和一个参考固定电压相比

10、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。114UrftteAAA/电压比较器由电压比较器组成，如图2.5所示。Uef为报警时温度设定电压5V, R7,R8用于稳定输入电压。R9用于改善比较器的迟滞特性，R10用于报警设备的输入 电阻，用来控制输入电流的大小。这些电阻决定了系统的精度由比较器的虚短和虚断概念得)Uref U3 U3 U 4R8R9经过调试，可取 R7 50 R8 50R9 10K2.6报警电路设计发光二极管为其核心设备,其发热量小，耗电量也少。由低压电源供给,供电电压大大约为6-24 V之间。当U3的值小于Uref的值时，U4输出为低电平，三极管截

11、止，发光二极管无响应。当U4的电压值大于Uref时，U4输出为高电平，三极管导通，此时发光二极管发光，产生警报！负极”正權丄图发光二极管严L3F-LEI%1U4R10V V*图262报警设备电路2.7电路原理图由上述各设计电路可得出如图2.7所示电路原理图耳_IDhlDms -Wr-Q-24C1K7-VC.-耳1Q4图 3.1.2 50 C 时CDl旦方用竟-ini3图 3.1.3 60 C 时3.2 仿真结果和其分析由图321可以看出：当恒流源取300uA(300K)时，转化为温度是 300-273=270,而U3的电压值大约为2.7V，即仿真所得的实际结果与理论相 同。由图可以看出：当恒流

12、源取323uA (323K)时，转化为温度是 323-273=500,而U 3的电压值大约为5V,即仿真所得的实际结果与理论相同。由图可以看出：当恒流源取333uA (333K)时，转化为温度是 333-273=600,而Ua的电压值大约为6.0V，即仿真所得的实际结果与理论相 同。所以，仿真成功，可以通过此装置测得温度。第四章 课程设计总结此温度测量电路课程设计让我解和认识得到了多方面的锻炼。 一方 面我对模拟电子技术专业知识有了进一步的掌握并熟悉了更多电子仪器 的使用方法，掌握电子电路的测试方法， 了解常用电子器件的类型和特性， 同时掌握如何合理选用电子器件的原则。 应用知识更为得新应手，

13、 熟练自 如。有了更多对模拟电子技术综合性训练的机会。也通过 multisim 软件 模拟电子电路设计、 安装、调试等各环节， 培养了我运用课程中所学的理 论与实践紧密结合， 独立地解决实际问题的能力。 另一方面对于动手能力 的培养和敏捷思维方式的形成起到很大的作用。 设计一个电路首先要有合 理的原理，再有合理的原理图， 对于大型的电路还要注意分层分块的完成 然后系统连接。 在以后的工作中对于我们的实践训练这是很重要的。 再一 方面电子电路的安装与调试技能培养了我的创新能力和对治学要严谨的 态度。经过为期一个星期的课程设计让我的身心也得到了改善， 自身素质也有 所提高，而且通过与其他人的交流，也让我明白我还有很多不足，在今后 的道路上我将尽我最大可能弥补这些不足， 这次的课程设计是成功的，通 过这次的课程设计使，我们对此门课程有了更深的了解，也让我获益良多。附录元件清单实验元件型号数量普通二级管20E