温度控制报警设计报告.doc

惠州学院电子科学系课程设计报告设计题目： 电冰箱冷藏室温控的设计 学生学号： 070702121 专业班级： 07级电子信息科学与技术 学生姓名： 罗永强 指导教师： 魏晓慧 1 课程设计任务书1.1 整体设计任务 电冰箱冷藏室温度一般度保持在5以下，利用负温度系数热敏电阻制成电冰箱温度超标指示器，可在温度超过5时，提醒用户及时采取措施。1.2 具体设计任务 1. 熟悉负温度系数热敏电阻的工作原理。 2. 熟悉电压比较器的工作原理。 3. 设计温度报警电路解决方案。 4. 完成课程设计报告。1.3 具体设计要求 1. 环境温度小于5，报警电路不工作。 2. 环境温度大于或等于5，报警电路控制LED亮，蜂鸣器响发出警报。 3. 报警电路的报警临界温度可调。目录目录III摘 要IVAbstractIV第一章 课题背景11.1 引言11.1.1 背景11.1.2 设计目的与意义11.2 技术指标11.3 主要工作1第二章 元件介绍22.1 电压比较器LM35822.1.1 电压比较器的工作原理.22.1.2 LM358的特点32.1.3 LM358参数功能特性32.1.4 LM358内部功能框图32.2 热敏电阻42.2.1 热敏电阻原理42.2.2 热敏电阻的R-T特性4第三章 方案论述63.1 设计简介63.2 总体思路63.3 电器图63.4 说明7结束语7致谢8参考文献9附录1 总电路原理图10附录2 元器件清单10半导体传感器课程设计评审标准.11摘 要 本设计以LM358电压比较器和热敏电阻为核心，令热敏电阻、10K电阻组成的分压部分接LM358的反相输入端。当环境温度大于或等于5时，热敏电阻阻值减小，使反相输入端电压小于正向输入端的参考电压，从而使LM358输出端输出参考电压，令LED发光,蜂鸣器发出响声报警，提醒用户及时采取措施。关键词：热敏电阻；温度；电压比较器；参考电压Abstract is design with LM358 voltage comparator and thermistors for core, NTC thermistors, 10K resistors LM358 connect parts of pressure reverse phase input. When the temperature is equal to or greater than 5 c, thermal resistance, make reversed-phase input voltage of less than the non-inv input voltage reference, so LM358 output terminals output voltage reference, make the light emitting diode luminescence alarm, remind consumer take timely measures.Keywords：Thermistors；Temperature；Voltage comparator；Reference voltage第一章 课题背景1.1 引言1.1.1 背景 温度是一个十分重要的物理量，对它的测量与控制有十分重要的意义。随着现代工农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，人们也迫切需要检测与控制温度。 温度控制电路在工农业生产中有着广泛的应用。日常生活中也可以见到，如电冰箱的自动制冷，空调器的自动控制等等。利用热敏电阻器制作一个温度报警器，可通过调节微调电位器的阻值，改变电压比较器正向输入端的参考电压，可以改变电路报警时的温度。1.1.2 设计目的与意义 本文通过采用热敏电阻作为敏感元件的温度报警器的设计与制作，阐明了该装置进行设计与制作的具体过程及方法。这种温度报警器结构简单，由温度控制部件和报警器两部分组成，可操作性强，应用广泛。工作时，温度测量范围为-30110。当温度达到预定值时，利用热敏电阻的特性，采集电压信号，驱动报警装置，立刻发出报警信号，从而防止因温度升高而带来的不必要的损失。1.2 技术指标1）输入电压范围为5-7V2）输入参考电压为0-4.6V3) 输出电压为 2.2V4）温度测量范围为-301101.3 主要工作1） 根据指标设计温度控制报警电路。2） 完成设计的焊接以及调试工作第二章 元件介绍2.1 电压比较器LM3582.1.1 电压比较器的工作原理简单地说，电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的，这里不介绍)，并判断出其中哪一个电压高，如图1所示。图1(a)是比较器，它有两个输入端：同相输入端(“+”端)及反相输入端(“-”端)，有一个输出端Vout(输出电平信号)。另外有电源V+及地(这是个单电源比较器)，同相端输入电压VA，反相端输入VB。VA和VB的变化如图1(b)所示。在时间0t1时，VAVB；在t1t2时，VBVA；在t2t3时，VAVB。在这种情况下，Vout的输出如图1(c)所示：VAVB时，Vout输出高电平(饱和输出)；VBVA时，Vout输出低电平。根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。2.1.2 LM358的特点 LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。LM358 的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。 2.1.3 LM358参数功能特性 内部频率补偿 直流电压增益高(约100dB) 单位增益频带宽(约1MHz) 电源电压范围宽：单电源(330V)； 双电源(1.5 一15V) 低功耗电流，适合于电池供电 2.1.4 LM358内部功能框图图1 内部功能框图2.2 热敏电阻2.2.1 热敏电阻原理 NTC是Negative Temperature Coefficient 的缩写，意思是负的温度系数，泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件，所谓NTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料， 采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在10O1000000欧姆，温度系数-2%-6.5%。NTC热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流、测温、控温、温度补偿等方面。 2.2.2 热敏电阻的R-T特性 NTC热敏电阻的温度特性可用下式近似表示： 式中： RT：温度T时零功率电阻值。 A：与热敏电阻器材料物理特性及几何尺寸有关的系数。 B：B值。 T：温度（k）。 更精确的表达式为： 式中： RT：热敏电阻器在温度T时的零功率电阻值。 T：为绝对温度值，K； A、B、C、D：为特定的常数。 NTC负温度系数热敏电阻R-T特性 B 值相同， 阻值不同的 R-T 特性曲线示意图相同阻值，不同B值的NTC热敏电阻R-T特性曲线示意图第三章 方案论述3.1设计简介 本设计能根据周围的温度变化发出警报提醒用户采取措施，它具有以下的优点： ：可通过调节电位器电阻值来改变输入参考电位，即改变报警时的温度。 ：本设计简单易用，在日常生活中能广泛运用。3.2 总体思路 本设计以LM358电压比较器和热敏电阻为核心，当环境温度升高时，热敏电阻减小，即反相输入电压减小，使得反相输入电压小于正向输入的参考电压，从而使LM358输出端输出正向参考电压，令LED亮,蜂鸣器响起报警，提醒用户及时采取措施。3.3 电路图3.4 说明：电路图中，电源电压为4节5号电池组成，即输入电压为6V。R1、R4、R5为普通电阻器，阻值分别为4.7K、12K、10K，R2为负温度系数热敏电阻，在温度为25时阻值为10K，在5时约为22K（因proteus仿真库没有热敏电阻元件，所以用22K普通电阻代替表示）。调节变阻器，使其阻值固定在26K。当温度小于5时，R2的阻值大于22K，电压比较器的反相输入端电位高于同相输入端电位，输出低电平，LED不亮；当温度大于5时，R2的阻值小于22K ，电压比较器的反相输入端电位高于同相输入端，输出高电平，LED亮，蜂鸣器响起。从而实现超过5时的报警功能。这样一个温控系统，还可以通过调节其中的变阻器来实现对不同温度的报警。结束语： 这次课程设计使我有了一次通过理论联系实际，来解决实际问题的经历，它培养了自己分析问题，解决问题的能力，以及上网检索信息的能力。其实学到的知识其实是次要的，重要的是我们探索知识的过程，这个过程便是一个人自主学习能力的体现，它将影响着我今后的发展。 这次的课程设计也激发了我对电子设计的兴趣。曾经我对我们信息工程专业是一片迷茫，但是通过这次课程设计，通过亲自制作电子小作品以及写总结报告时在网上看到的各种各样有关电子方面的小文章，我似乎隐约了解了一些电子专业的未来的发展方向。这种感悟，这种兴趣的来源只靠平时上课老师的说教是肯定不可能领悟到的。致谢： 非常感谢魏晓慧老师在电路设计阶段给自己的指导，她教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于她的无私帮助，我才能在各方面取得显著的进步。 非常感谢实验室的闵国新老师，感谢他在实验元器件等方面给我提供的良好的制作环境。非常感谢各位同学的支持与关心，特别是叶伟雄和丘志田同学，感谢他们在proteus仿真和撰写论文给我的支持，在此向他们表示我由衷的谢意。 非常感谢我的组员林文龙同学，感谢他在整个课程设计过程中，给予我支持。在遇到困难时，给予我鼓励。参考文献1 童诗白,华成英.模拟电子技术基础M.第三版.北京:高等教育出版社,20012 何道清，张禾，湛海云.传感器与传感器技术M.第二版.科学出版社，2008.3 吴建品.传感器原理及应用M.北京:机械工业出版社,2008.4 郁有文,常建,程继红.传感器原理及工程应用M.西安:西安电子科技大学出版社， 2004.5 周四春,吴建品.传感器技术与工程应用M.北京:原子能出版社,2007.6 唐贤远,刘岐山.传感器原理及应用M.成都:电子科技大学出版社,2000.7 朱清慧,张凤蕊等. Proteus教程M. 第1版.北京:清华大学出版社,20088 邱关源,罗先觉.电路M.第五版.北京:高等教育出版社,2006.9 王志功，朱恩 ，陈莹梅.集成电路设计M.电子工业出版社，2006.10 周润景，张丽敏等. Altium Designer完全电路设计M.第1版.成都:电子工业出版 社，2009.附录1 总电路原理图附录2 元器件清单CommentDesignatorQuantityValueLM358U113V-30VLED0D112V-3.6VRes2R1, R4, R5, R244.7K, 10K, 12K, 热敏电阻Res TapRV1150KBUZZERBUZ112V-5V学生姓名： 罗永强 学生学号： 070702121 班级： 07级电子信息科学与技术 成绩： 半导体传感器课程设计评审标准序号评审项目指 标满分1选 题选题达到本课程设计教学基本要求，难易程度，工作量大小合适。202综述材料调查论证根据课题任务，能独立查阅文献资料和从事有关调研。有综合归纳、利用各种信息的能力开题论证