传感器课程设计 (2)

1 河北科技大学河北科技大学 课程设计报告 学生姓名 学 号 专业班级 课程名称 传感器原理与应用 学年学期 2 010 2 011 学年第 一 学期 指导教师 2010 年 12 月 25 日 2 课程设计成绩评定表课程设计成绩评定表 学生姓名学 号成绩 专业班级起止时间2010 12 11 2010 12 16 设计题目 自动温控风扇的设计自动温控风扇的设计 指 导 教 师 评 语 指导教师 年 月 日 3 自动温控风扇的设计自动温控风扇的设计 4 一 设计目的一 设计目的 4 三 实验仪器及各元件参数三 实验仪器及各元件参数 5 四 设计原理与过程四 设计原理与过程 6 五 数据整理与分析五 数据整理与分析 7 六 总结与体会六 总结与体会 8 4 自动温控风扇的设计自动温控风扇的设计 一 设计目的一 设计目的 1 掌握设计电路原理图的方法 2 熟悉电路原理及元器件工作原理 3 掌握设计电路板方法 4 培养处理电路及后期调试的能力 5 学会对电路故障的分析与排除 6 了解传感器在实际生活中的应用 二 设计方向与思路二 设计方向与思路 设计一个由热敏电阻构成温控开关的风扇控制电路 1 热敏电阻的结构与工作原理 热敏电阻是开发早 种类多 发展较成熟的 敏感元器件 热敏电阻由 半导体陶瓷材 料组成 利用的原理是温度引起 电阻变化 若电子和 空穴的浓度分别为 n p 迁移率 分别为 n p 则半导体的电导为 q n n p p 因为 n p n p 都是依赖温度 T 的函数 所以电导是温度的函数 因此可由测 量电导而推算出温度的高低 并能做出电阻 温度特性曲线 这就是半导体热敏电阻的 工作原理 热敏电阻包括正温度系数 PTC 和负温度系数 NTC 热敏电阻 以及临界温 度热敏电阻 CTR 2 三极管的放大与开关作用 1 放大作用 在工作电路中集电极电流受基极电流的控制 假设电源能够提供给集电 极足够大的电流的话 并且基极电流很小的变化 会引起集电极电流很大的变化 且变化 满足一定的比例关系 2 开关作用 因为受到电阻 Rc 的限制 Rc 是固定值 那么最大电流为 U Rc 其中 U 为电源电压 集电极电流是不能无限增加下去的 当基极电流的增大 不能使集电极电 流继续增大时 三极管就进入了饱和状态 一般判断三极管是否饱和的准则是 Ib Ic 进入饱和状态之后 三极管的集电极跟发射极之间的电压将很小 可以理解为一个开 关闭合了 这样我们就可以拿三极管来当作开关使用 当基极电流为很小时 不能将个三 极管三极管导通 发射集不导通表现为低电平 相当于开关断开 当基极电流很大 以至 于三极管饱和时 相当于开关闭合 如果三极管主要工作在截止和饱和状态 那么这样的 5 三极管我们一般把它叫做开关管 三 实验仪器及各元件参数三 实验仪器及各元件参数 电阻 R1 10K 欧 R2 100K 欧 热敏电阻 RS 50K 9013 NPN 三极管 参数符号测试条件最小值典型值最大值单 位 集电极 发射极击穿电压 BVCEO IC 1mA IB 0 25 V 发射极 基极击穿电压 BVEBO IE 100 A IC 0 5 V 集电极 基极击穿电压 BVCBO IC 100 A IE 0 30 V 集电极 发射极饱和压降 IC 500mA IB 50mA 0 6 V 基极 发射极饱和压降 IC 500mA IB 50mA 1 2 V 基极 发射极压降 VBE VCE 1V IC 10mA 1 0 V 放大倍数 40 110 C9014 NPN 三极管 参数符号测试条件最小值典型值最大值单 位 发射极 基极击穿电压 BVEBO IE 10 A IC 0 5 V 集电极 基极击穿电压 BVCBO IC 100 A IE 0 60 V 集电极 发射极饱和压降 IC 100mA IB 10mA 0 25 V 基极 发射极饱和压降 IC 100mA IB 10mA 1 0 V 放大倍数 B 20 90 6 四 设计原理与过程四 设计原理与过程 9013 NPN 三极管 主要用途 作为音频放大和收音机 1W 推挽输出 C9014 NPN 三极管 主要用途 作为低频 低噪声前置放大 应用于电话机 VCD DVD 电动玩具等电子产品 与 C9015 互补 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 整体电路图如下 现在详细介绍一下 1 热敏电阻它的作用是把温度的变化转变为阻值的变化 2 393 比较器 它的作用是将 NTC 阻值的变化与固定电阻比较来实现调整管的控制 即 电压的控制 3 调整管 它的作用是控制电压 驱动风扇 如果按照上面电路的参数 电路可以实现 3 个档位的速度控制 调整管电压输出状态 如下 1 环境温度在 28 度以下时 调整管输出 2 5V 左右的电压 风扇转速最低 某些风扇可 7 能会停止转动 要注意 2 环境温度在 28 度至 38 度时 调整管输出 4V 左右的电压 风扇转速中等 3 环境温度在 38 度以上时 调整管输出 5 5V 左右的电压 电路会有 0 5V 左右压降 风 扇转速最快 4 其实只要把 R2 R3 R4 R6 这 4 个电阻的阻值做适当的调整 就可以任意温度控制了 到几百度都可以 或者把他们改成电位器就可以自由控制风扇的控制温度了 五 数据整理与分析五 数据整理与分析 实物图 8 1 电路在焊接好时 一定要找 12V 的单独电源测试一下电路 以免电路焊接错 误或短路 2 电路中的 NTC 规格一般是在 25 度时定的 常用的有 50K 和 100K 的 我用的 100K 的 3 比较器 LM393 其实比较器有很多型号 比如 LM358 四组型的 LM324 甚 至 4558 5532 等都可以用 4 调整管可以根据所接的风扇数量及功率大小来选择 用 NPN 型 10W 50W 或更大的都可以 因为自己一时找不到专用的电源管 用了个开关电源的 13005 工作居然也正常 可见电路还是很稳定的 六 总结与体会六 总结与体会 在当今社会 电子技术飞速的发展 现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域 有力地 推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高 同时也使现代电子产品性能进一步提 高 产品更新换代的节奏也越来越快 在大学阶段的我们不仅要学习专业课而且要注重动 9 手能力的培养 而这次课程设计给我提供了好机会 自动温控风扇是我在现实中为自己的笔记本所出现的问题解决的一个方法 是一个让我 觉得很实用的东西 且它的创作具有环保节能减排意义 通过实际操作与制作电路的过程 培养了我的自身动手的能力 在焊接电路的过程中对 有效的进行焊接进行了经验积累 培养了自我研究问题和处理复杂问题简明化的能力与思 考能力 在焊接电路完成前 对电路原理的分析 数据的计算 和公式的推导 以及调试电 路过程使我明白了完成一项工程的艰巨性 深刻体会了其中的意味 经验 知识机器等等 培养了我对学问的探讨 研究 分析与分析问题 解决问题的能力 并对个电路元件的了 解也有一定的扩展 增强了自己的知识面 并为学校举办的电子设计大赛打下了很好的基 础 在制作电路中由于购买问题 可能一些元器件参数大小不太合适 引起了原理上的不支 持 导致了首次制作的失败 后经分析 计算后发现热敏电阻的阻值跟理想状况下曲线不 一致 于是调整了电阻分压的阻值 后经调试成功 使我明白了自己不能仅局限于课本要 用于对电路作出改善的 增强了对以后的共组作业自我研发与研究的倾向 通过这次课程设计深刻体会到了将理论知识应用到实践中来才能更好的理解 只有理论 知识是远远不够的 只有把所学的理论知识与实践相结合起来 从理论中得出结论 才能 真正为社会服务 从而提高自己的实际动手能力和