超温报警器课设报告

1、PAGE PAGE 15 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 电源模块设计 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 模拟电路 课程设计任务书20 1020 11 学年 第 2 学期第 1 周 1.5 周 题目超温报警电路的模拟系统设计内容及要求设计任务和要求 检测温度范围为0C100 C，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0C100 C； 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

2、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： 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.其它指导教师系（部）主任摘要： 为了防止日常生活中因温度的控制不合理而造成财产损失，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，以减少生命财产的损失。该系统通过由温度传感器pt100作为

3、感知温度的器件，一外界的0度和100度作为温度检测的基准点来调节电路，并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。本文只对电源模块进行探究，该系统的其他模块有本组的其他成员来完成。为了解决有些电路需要对称电压来供电但对称度又不高的缺点，因此本电源的设计就着重在提高对称电源供电精度和对称度的问题之上, 并从根本上解决了电源的不对称性和精度等问题。关键词：对称度 lm358 OP07 超温报警 TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc3486 第一章 系统组成及工

4、作原理 PAGEREF _Toc3486 5 HYPERLINK l _Toc12678 1.1 系统组成及简述 PAGEREF _Toc12678 5 HYPERLINK l _Toc15444 1.2 工作原理 PAGEREF _Toc15444 6 HYPERLINK l _Toc7823 第二章 总体设计方案及原理说明 PAGEREF _Toc7823 6 HYPERLINK l _Toc32095 2.1、方案一： PAGEREF _Toc32095 6 HYPERLINK l _Toc26647 2.1.1、电路原理图如下 PAGEREF _Toc26647 6 HYPERLINK

5、 l _Toc2914 2.1.2、电路仿真及数据分析： PAGEREF _Toc2914 6 HYPERLINK l _Toc19544 2.1.3、工作原理及特点 PAGEREF _Toc19544 8 HYPERLINK l _Toc18791 2.2、方案二： PAGEREF _Toc18791 8 HYPERLINK l _Toc4377 2.2.1、电路原理图 PAGEREF _Toc4377 8 HYPERLINK l _Toc16722 2.2.2、电路仿真及数据分析： PAGEREF _Toc16722 9 HYPERLINK l _Toc3817 2.2.3、工作原理及特点

6、： PAGEREF _Toc3817 10 HYPERLINK l _Toc28366 第三章 调试过程及结果分析 PAGEREF _Toc28366 10 HYPERLINK l _Toc2770 第四章 设计、安装及调试中的体会 PAGEREF _Toc2770 11 HYPERLINK l _Toc669 附录： PAGEREF _Toc669 11 HYPERLINK l _Toc31463 一、元件清单 PAGEREF _Toc31463 11 HYPERLINK l _Toc27000 二、超温报警系统总体原理图 PAGEREF _Toc27000 12 HYPERLINK l _

7、二超温报警系统总体原理图： 三、参考书目 12 HYPERLINK l _Toc29736 四、系统实物图 PAGEREF _Toc29736 13 第一章 系统组成及工作原理1.1 系统组成及简述本系统共由五个模块组成，第一部分是温度检测部分，系统由该模块来检测外界的温度，并经过放大信号后将信号输给下一级电路；第二部分为滤波电路，这一部分较为简单，起到的是滤波的效果；第三部分是控制电路，该部分根据跟所设阈值电压来改变报警的温度，并由该部分电路控制外部电源的接入与断开；第四部分是驱动电路，由该电路来驱动蜂鸣器报警；最后就是电源模块了，该模块负责给整个系统供电。 设计框图1.2 工作原理事先给定

8、报警温度值，然后调节温度检测模块，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控制模块电路，当输入电压大于5v时，就切断外部电路，并输出+5v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0。驱动电路判断输入电压如果是+5v，则驱动蜂鸣器报警，其频率为1HZ。当输入电压为0时，蜂鸣器不工作。 至于电源这一模块，为以上电路模块提供电压，电源的输出电压有-12V、+12V、+5V。第二章 总体设计方案及原

9、理说明2.1、方案一：2.1.1、电路原理图如下2.1.2、电路仿真及数据分析：电路仿真图：图2波形图：图3电路数据及波形分析：从输出端的输出电压看来，+12V输出端和-12V输出端的输出电压分别12.299V和-12.589V，+5V输出端的电压为5.002V。在用示波器分别测他们各自的输出波形，从波形图上可以看出，他们的输出电压很稳定，波动不大。在我看来，此电路的一个缺点是正负12V电压的对称度还不够好，还有待改进。2.1.3、工作原理及特点 如图1所示变压器给出的电压经过由D1、D2、D3、D4组成的整流桥后经过电容的平滑滤波后分别接7812 和 7912 的输入端。在接 7812 和

10、7912 的输入端之前分别经过两级滤波。作为前级的为1000 F/ 50V的电解电容 ,其作用是通过充放电原理把交流成分去掉; 作为后级的为0.1F的电容。变压器给出的电压经过整流桥整流和两级电容的滤波后有效的保证了7812和7912的输入端为直流电压 , 确保 7812 和7912两个三端稳压器能正常工作。7812、7912 的输出端又经过由两个 47F/50V 的电解电容滤掉其交流成分 , 经过 1个0.1 F的电容虑掉其高频成分 , 输出端分别为稳定的直流 + 12V和 - 12V电压。7812的输出端经过电容的滤波接到7805的输入端，此时7805输入电压为稳定的12V，输出端经过一个

11、0.1uF的电容滤波后输出稳定的+5V 电压。在该电路中，7812的公共端接地电压为0，根据7812的特性Vout-Vo=12,保证了输出端为+12V电压。7912、7805也同样分析。此电源电路的特点是：、能产生对称的正负12V电压、选用元件性能可靠，成本低，且为常用的元件、有效利用了整流桥和三端稳压器的特点进行合理的电路设计。2.2、方案二：2.2.1、电路原理图图4 2.2.2、电路仿真及数据分析： 电路仿真图图五波形图电路数据及波形分析：从输出端的输出电压看来，+12V输出端和-12V输出端的输出电压分别12.233V和-12.227V，由此可见，此电源电路的对称度很好，可以为电压对称

12、要求很高的电路供电，使用该电源为电路供电可以挺高电路的稳定性。+5V输出端的电压为5.002V。在用示波器分别测他们各自的输出波形，从波形图上可以看出，他们的输出电压很稳定，波动也不大。与方案一相比，此电路可以很好的改进电压不对称的问题。2.2.3、工作原理及特点：工作原理：该电路在方案一的电路基础上增加了一个放大器LM358和两个10k电阻，连接方式如图所示。7812 和 7912 的输出端经两个 10k电阻分压后接放大器LM358的反相输入端 , LM358 的同相输入端接地 ,放大器 LM358 的输出端接 7912 的公共端。在正负12V电压输出端，假设正相输出为大于 + 12V电压

13、,两个10k电阻将均分正相输出端和反相输出端之间的电压 , 那么 LM358 的反相输入端为正电压 , 根据LM358的特性在其输出端将有一相应的负电压,此负电压接到7912 的公共端 , 根据 7912 的特性,将增加7912输出端的负电压。假设正相输出端为小于+12V电压,两个电阻将均分正相输出端和反相输出端之间的电压 , 那么LM358的反相输入端为负电压 ,根据LM358的特性在其输出端将有一相应的正电压,此正电压接到 7912 的公共端,根据7912的特性,将减小7915输出端的负电压。此电路类似于一闭环反馈电路 , 只有当LM358的反相输入端为0V 时,电路才能稳定,有效的保证了

14、正出端和反相输出端的对称性。图中的 7812和7912芯片如换成78系列和79系列的其他芯片 , 可得到相应的对称电源电压。此电源电路特点：（1）、由于此电源为精度高、对称度高的正负电源,能有效保证所需电源电路的稳定性,应用在仪表上能有效的提高仪表的精度和稳定性 (2) 选用元器件性能可靠,成本低,且为常用常见的元件。 (3) 有效利用了整流桥、放大器和三端稳压器的特点进行合理的电路设计。 (4) 电路设计中有效的利用放大器原理构成反馈电路,保证了产品的稳定性。 (5) 该电源适用范围广泛 , 可根据实际需要设计出符合需要的对称电源电压。2.3、方案决策 比较方案一和二，从总的考虑，方案二就只

15、比方案一多一个lm358，但方案二却在电路的稳定上与精度上比方案一高出许多，因此选择方案二作为本次电路设计的方案。第三章 调试过程及结果分析电源模块调试：按照电路图焊接电路，焊接完后用万用表的蜂鸣档检测电路是否都接通了，仔细检测完后并确定无误插上电源插头，用万用表的电压档测量电源的输出电压，经检测，+12V输出端电压为12.13V，-12V输出端电压为-12.17V，最大误差为1.4%，这表明此电路达到了预计的要求，而且正负对称电压的对称性很好，+5V输出端的电压为4.88，误差为2.4%，在误差允许范围之内。所以此电源电路模块合格。第四章 设计、安装及调试中的体会在整个超温报警电路的设计过程

16、当中，把电路模块化，这至关重要。因为这样的设计思路可以把比较复杂的电路分成几个单独的模块而使之简化。确定各个模块以后，并按照各个模块给定的任务设计原理图，确定好参数。在确定参数时要涉及到一些计算，这就要靠一些理论来支撑了，如果理论基础不够扎实，那么参数也就很难确定下来，所以说上课认真听讲果然是非常重要的。 原理图和参数确定后并确定无误就开始焊接电路，但在焊接时有虚焊的地方就可能导致电路无法达到预计的要求，因此焊接完后要认真检查是否有虚焊的地方。最后就是调试电路了，也是整个系统设计的最后环节，这可就需要细心与耐心了，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，让我们的知识学以致用。附录：一元件清单 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、lm