测控电路课程设计温度测控电路

精品文档 1欢迎下载 燕山大学 测控电路课程设计说明书测控电路课程设计说明书 题目题目 温度测控电路温度测控电路 学院 系 学院 系 电气工程学院电气工程学院 年级专业 年级专业 XXXX 医疗仪器医疗仪器 X X 班班 学学 号 号 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 学生姓名 学生姓名 XXXXXX 指导教师 指导教师 XXXX 教师职称 教师职称 XXXX 精品文档 2欢迎下载 燕山大学课程设计 论文 任务书燕山大学课程设计 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 学 号 xxxxxxxxxxx 学生姓名 xx 专业 班级 医疗仪器 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 50 2 被测温度达到 50 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及报警电路 2 根据设计要求和技术指标设计好电路 选好元件及参数 3 拟定测试方案和设计步骤 4 撰写设计报告 调试总结及使用说明书 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 以及最终仿真结果 工 作 计 划 周一 查阅资料 周二到周四 理论设计及计算机仿真 周五 撰写设计说明书 参 考 资 料 现代测控电路 李刚主编 高等教育出版社 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 20 xx 年 7 月 2 日 燕山大学课程设计评审意见表燕山大学课程设计评审意见表 精品文档 3欢迎下载 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 该生依赖他人进行设计情况 有 无 平时成绩 指导教师签字 20 xx 年 12 月 16 日 图面及其它成绩 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 20 xx 年 12 月 16 日 课程设计综合成绩 答辩小组成员签字 20 xx 年 12 月 16 日 目目 录录 精品文档 4欢迎下载 第第 1 1 章章 引言引言 2 2 1 11 1 温度测量系统的简介温度测量系统的简介 2 2 第第 2 2 章章 温度测量仪的电路设计温度测量仪的电路设计 3 3 2 12 1 温度测量仪总体框图温度测量仪总体框图 3 3 2 22 2 AD590AD590 集成温度传感器集成温度传感器 4 4 2 32 3 K K 变换器变换器 6 6 2 42 4 放大器放大器 7 7 2 52 5 比较器比较器 8 8 2 62 6 报警电路设计报警电路设计 9 9 2 72 7 电路原理图电路原理图 10 10 第第 3 3 章章 仿真与制作仿真与制作 1111 3 13 1 电路的仿真电路的仿真 11 11 3 23 2 仿真结果及其分析仿真结果及其分析 12 12 第第 4 4 章章 课程设计总结课程设计总结 1313 附录附录 元件清单元件清单 14 14 参考文献参考文献 1515 第第 1 1 章章 引言引言 1 11 1 温度测量系统的简介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 精品文档 5欢迎下载 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及使蜂鸣器报警 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 温度传感器 正朝着高精度 多功能 总线标准化 高可靠性及安全性 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 Interactive Image 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 第第 2 2 章章 温度测量仪的电路设计温度测量仪的电路设计 2 12 1 温度测量仪总体框图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 而在设 计中我们需要采用 所以我们必须使其转换成摄氏温度 和电流之间的关 系 这就要用到 K 变换器 通过 K 变换器的作用 我们便得到想要的 精品文档 6欢迎下载 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 2 1 1 所示 被测对象 K 变换 放大 图 2 1 1 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 5 15V 之间变化 其电流只是在 1 A 以下作微小变化 1 流过器件的电流 A 等于器件所处环境的热力学温度 开尔文 度数 比较器报警设备 电压表 精品文档 7欢迎下载 2 可测量范围 55 至 150 3 供电电压范围 4V 至 30V 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 其 内部已作修正 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 10M 转换当量为 器件采用 B 1 型金属壳封装 KA 1 温度 电压变换电路如图 2 2 2 所示 由图可得 由 R 一般取10K 6 1 1 10 O UUuA KRRK 所以 110 UmVK 图 2 2 1 AD590 原件符号 精品文档 8欢迎下载 图 2 2 2 温度 电压转换电路 2 22 2K K 变换器变换器 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 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 精品文档 9欢迎下载 图 2 3 K 变换电路 设流经 R2 R1 R3 的电流分别为 1 2 3i i i 对图 2 3 的反相输入节点可列出下面的方程 123iii 由此得 2 3 1 12 123 RUUU RRR 若 实际应用中可取123RRR R1 R2 R3 5 K 而 计算得 123 RRRR 1 67RK 则式 2 3 1 可变为 2 3 2 21RUUU 元件参数的确定和 UR选取的指导思想是 0 即 273K 时 U2 0 V 综合式 2 2 1 可得 2 3 3 2 73RUV 精品文档 10欢迎下载 2 32 3放大器放大器 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 2 4 1 63 42 RU RU 为了提供一个合适的静态偏置 以及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 2 4 2 546 RRR 要使 U3 满足 100mV 又因为 U2 10mV 由式 2 4 1 可得 63 42 10 RU RU 所以我们可取 4 5RK 6 50RK 5 4 5RK 2 52 5 比较器比较器 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 它将一 个模拟量电压信号和一个参考固定电压相比较 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 精品文档 11欢迎下载 图 2 5 1 电压比较器 由电压比较器组成 如图 2 5 所示 Uref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 2 5 1 334 89 refUUUU RR 经过调试 可取 750R 850R 910RK 2 62 6 报警电路设计报警电路设计 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 当的值小于的值时 输出为低电3UrefU4U 平 三极管截止 发光二极管无响应 当的电压值大于时 输出4UrefU4U 为高电平 三极管导通 此时发光二极管发光 产生警报 精品文档 12欢迎下载 图 2 6 1 发光二极管 图 2 6 2 报警设备电路 2 72 7 电路原理图电路原理图 由上述各设计电路可得出如图 2 7 所示电路原理图 精品文档 13欢迎下载 图 2 7 电路原理图 第第 3 3 章章 仿真与制作仿真与制作 3 13 1 电路的仿真电路的仿真 仿真电路如图 3 1 1 3 1 2 和 3 1 3 所示 其中 图 3 1 1 是温度未达警戒线 50 的仿真电路 图 3 1 2 是温度刚 好为 50 的仿真电路 图 3 1 3 是温度超过警戒线 50 的仿真电路 精品文档 14欢迎下载 图 3 1 1 27 时 图 3 1 2 50 时 图 3 1 3 60 时 精品文档 15欢迎下载 3 23 2 仿真结果及其分析仿真结果及其分析 由图 3 2 1 可以看出 当恒流源取 300uA 300K 时 转化为温度是 300 273 27 而的电压值大约为 2 7V 即仿真所得的实际结果与理论3U 相同 由图 3 2 2 可以看出 当恒流源取 323uA 323K 时 转化为温度是 323 273 50 而的电压值大约为 5V 即仿真所得的实际结果与理论相3U 同 由图 3 2 2 可以看出 当恒流源取 333uA 333K 时 转化为温度是 333 273 60 而的电压值大约为 6 0V 即仿真所得的实际结果与理论3U 相同 所以 仿真成功 可以通过此装置测得温度 第四章第四章 课程设计总结课程设计总结 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 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 精品文档 16欢迎下载 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 20ETS11 稳压管 2CW172 发光二极管 LED11 三极管 S90151 运算放大器 UA741CP4 10k 9 2 4k