二极管温传感器课程设计报告计划书

1、课程设计报告题目:温度测控电路设计课程:模拟电子电路实习专业:电子信息项目班级:10级电信1）班姓名:陈磊张昕灏学号：20185080902018508087第一部分：任务书第二部分：课程设计报告第 三 部 分： 设 计第一部分任务书传感器与测控电路课程实习课程设计任务书课题：基于测温二极管传感器地温度测控电路设计温度是一个与人们地生活环境、生产活动密切相关，也是仪器科学和各类项目设计中必须精确测定地重要物理量随着科学技术地发展，使得测温技术迅速发展，测温范围不断拓宽，测温精度不断提高，新地温度传感 器不断出现，如光纤温度传感器、微波温度传感器、超声波温度传感器等因为检测温度地传感器种类不同

2、，采用地测量电路和要求不同，执行器、开关等地控制方式不同 ，所以相应地硬件和软件也就不同 但对于初次涉足电子产品地设计、制作来说，了解并实践一下传感器选择与测控电路地设计、制作地基本过程是很有必要地因为所涉及地知识面很广，相应地具体内容请参考本文中提 示地传感器原理及应用，测控电路，模拟电子技术基础实验与课程设计，电子技术 实验等书地有关章节一、基于测温二极管传感器地温度测量控制电路设计简介应用1N4148二极管地温度传感器与集成运放设计温度测量与控制控电路，测量温度地范围为-40C125C，工作电路输出二值输出；电路输出控制继电器工作，实现加热与制冷地转换控制，把控制对象温度控制在要求地范围

3、之内 V-40C125C) 要求测控电路具有加热和制冷地指 示功能二、基于测温二极管传感器地温度测控电路设计地工作原理本课题中测量控制电路组成框图如下所示：电路工作过程为：由二极管IN4148作为温度传感器采集温度信号，经差动放大后，送到预先 调试好地相关温度控制比较电路进行比较，当温度低于控制温度下限值时，红色发光二极管亮，继 电器1动作，控制加热器开 始加热当温度高于控制温 度上限 值时，绿色发 光二极 管亮，继电器 2 动作 ,控制制冷器开始制冷 .当温度在设定温度上下限之间时 ,红色和绿色发光二极管全熄灭 ,继电器全断开 ,不加热也不制冷 .因此从以上不同地状态显示就可以知道温度情况及

4、温 度控制情况 .注意事项为避免测温二极管本身通电产生地温度升高对测温地影响 ,电路设计时注意不要使通过 测温元件地电流超过 1mA.三、设计目地通过设计了解如何运用电子技术来实现温度测量和控制任务,完成温度测量和控制电路地连接和调试 ,学会对电子电路地检测和排除电路故障 ,进一步熟悉常用电子仪器地使用 ,提高分析电路 设计、调试方面问题和解决问题地能力 .1、掌握传感器选择地一般设计方法；2、掌握模拟 IC 器件地应用；3、掌握测量电路地设计方法；4、培养综合应用所学知识来指导实践地能力 .四、设计要求及技术指标1、设计、组装、调试测控电路；2、温度控制范围：-40125C；3、使用环境温度

5、：常温4、输出信号：二值输出控制继电器工作；5、温度范围控制 ,制热和制冷指示功能；6、非线性误差：± 1 .五、设计所用仪器及器件1 直流稳压电源2万用表3运放 LM3244电阻、电容若干、红、绿发光二极管5温度传感器 1N41486万能电路板六、日程安排1布置任务、查阅资料 ,方案设计；<2 天）根据设计要求 ,查阅参考资料 ,进行方案设计及可行性论证 ,确定设计方案 ,画出电路图 . 2上机用 EDA 软件对设计电路进行模拟仿真调试；<2天）要求在虚拟仪器上观测到正确地波形并达到规定地技术指标 .3电路地装配及调试；<3 天）在万能板上对电路进行装配调试 ,使

6、其全面达到规定地技术指标 ,最终通过验收 .4总结撰写课程设计报告 . <1 天）七、课程设计报告内容：总结设计过程 ,写出设计报告 ,设计报告具体内容要求如下：1课程设计地目和设计地任务2课程设计地要求及技术指标3总方案地确定并画出原理框图 .4各组成单元电路设计 ,及电路地原理、工作特性 （结合设计图写 >5总原理图 ,工作原理、工作特性 <结合框图及电路图讲解） .6电路安装、调试步骤及方法 ,调试中遇到地问题 ,及分析解决方法 .7实验结果分析 ,改进意见及收获 .8体会.八、电子电路设计地一般方法：1仔细分析产品地功能要求 ,利用互连网、图书、杂志查阅资料 ,从中提

7、取相关和最有价值 地信息、方法 .<1）设计总体方案 .<2）设计单元电路、选择传感器、测量电路元器件、根据需要调整总体方案<3）计算电路 <元件）参数 .<4）绘制总体电路初稿<5） 上机在EDB<或EDA）电路实验仿真.<6）绘制总体电路 .2明确电路图设计地基本要求进行电路设计并上机在EDB<或EDA）上进行电路实验仿真,电路图设计已有不少地计算机辅助设计软件,利用这些软件可显著减轻了人工绘图地压力,电路实验仿真大大减少人工重复劳动 ,并可帮助项目技术人员调整电路地整体布局 ,减少电路不同部分地相互干扰等等 .3掌握常用元器件地识别和

8、测试 .电子元器件种类繁多 ,并且不断有新地功能、性能更好地 元器件出现 .需要通过互连网、图书、杂志查阅它们地识别和测试方法.对于常用元器件 ,不少手册有所介绍 .4、熟练使用仪表 ,了解电路调试地基本方法 .通过排除电路故障 ,提高电路性能地过程 ,巩固 理论知识 ,提高解决实际问题地能力 .5、独立撰写课程设计报告第二部分课程设计报告目录1课题简介<1)2设计要求及技术指标<2)2.1课程设计地目地和设计地任务<2)2.2课程设计地要求及技术指标<2)3总方案及原理框图<3)4各组成部分地工作原理<4)5电路地设计、电路各部分工作特性及元件地作用 &l

9、t;6)6总原理图 <8)7电路安装、调试步骤及方法<9)8实验结果分析<10)9改进意见、收获、体会、设计总结 10仪器仪表清单<12)参考文献<13)1 课题简介 温度是一个与人们地生活环境、生产活动密切相关 , 也是仪器科学和各类项目设计中必须 精确测定地重要物理量 . 随着科学技术地发展 , 使得测温技术迅速发展 ,测温范围不断拓宽 , 测温 精度不断提高 , 新地温度传感器不断出现 , 如光纤温度传感器、微波温度传感器、超声波温度传 感器等.因为检测温度地传感器种类不同 ,采用地测量电路和要求不同 , 执行器、开关等地控制 方式不同 , 所以相应地硬件和

10、软件也就不同 .但对于初次涉足电子产品地设计、制作来说 , 了解并实践一下传感器选择与测控电路地设 计、制作地基本过程是很有必要地 . 因为所涉及地知识面很广 , 相应地具体内容请参考本文中提 示地传感器原理及应用 , 测控电路 , 模拟电子技术基础实验与课程设计 , 电子技 术实验等书地有关章节 .应用1N4148二极管地温度传感器与集成运放设计温度测量与控制控电路，测量温度地范围 为-65 C200E ,工作电路输出二值输出；电路输出控制继电器工作 ，实现加热与制冷地转换控 制，把控制对象温度控制在要求地范围之内 <40C60C).要求测控电路具有加热和制冷地指 示功能.2 设计要求

11、及技术指标2.1 课程设计地目地和设计地任务 通过设计了解如何运用电子技术来实现温度测量和控制任务 , 完成温度测量和控制电路地连接 和调试,学会对电子电路地检测和排除电路故障 ,进一步熟悉常用电子仪器地使用 ,提高分析电 路设计、调试方面问题和解决问题地能力 .1. 掌握传感器选择地一般设计方法2. 掌握模拟 IC 器件地应用3. 掌握测量电路地设计方法4. 培养综合应用所学知识来指导实践地能力2.2 课程设计地要求及技术指标1. 设计、组装、调试测控电路2. 温度控制范围：-40125C3. 使用环境温度：常温4. 输出信号：二值输出控制继电器工作5. 温度范围控制，制热和制冷指示功能6.

12、 非线性误差：士 1%3总方案及原理框图方案一：方案二：本课题中测量控制电路组成框图如下所示:电路工作过程为：由二极管IN4148作为温度传感器采集温度信号，经差动放大后，送到预 先调试好地相关温度控制比较电路进行比较，当温度低于控制温度下限值时，红色发光二极管亮 继电器1动作,控制加热器开始加热.当温度高于控制温度上限值时，绿色发光二极管亮，继电器 2动作,控制制冷器开始制冷.当温度在设定温度上下限之间时，红色和绿色发光二极管全熄灭， 继电器全断开，不加热也不制冷.因此从以上不同地状态显示就可以知道温度情况及温度控制情况.注意事项为避免测温二极管本身通电产生地温度升高对测温地影响，电路设计时

13、注意不要使通过测温元件地电流超过1mA.4各组成部分地工作原理4.1转换电路：将二极管IN4148采集地温度信号转换成电信号C14.2差动放大器：因为电信号非常微弱，需要将电信号放大处理4.3同相比较器：当温度低于控制温度下限值时，红色发光二极管亮，继电器1动作,控制加热器开始加热.WC4.4反向比较器：当温度高于控制温度上限值时，绿色发光二极管亮，继电器2动作,控制制冷器开始制冷.5电路地设计、电路各部分工作特性及元件地作用5.1仔细分析产品地功能要求，利用互连网、图书、杂志查阅资料，从中提取 相关和最有价值地信息、方法.1. 设计总体方案2. 设计单元电路、选择传感器、测量电路元器件、根据

14、需要调整总体方案3. 计算电路 <元件）参数.4. 绘制总体电路初稿5. 上机在EDB或EDA电路实验仿真6. 绘制总体电路5.2LM324特性：LM324系列运算放大器是价格便宜地带差动输入功能地四 运算放大器.可工作在单电源下，电压范围是3.0V-32V或+16V.1. 短跑保护输出2. 真差动输入级3. 可单电源工作：3V-32V4. 低偏置电流：最大100nA<LM324A5. 每封装含四个运算放大器6. 具有内部补偿地功能7. 共模范围扩展到负电源8. 行业标准地引脚排列9. 输入端具有静电保护功能5.3 9013三极管特性：9013是一种NPN型硅小功率地三极管它是非常

15、常见 地晶体三极管 , 在收音机以及各种放大电路中经常看到它 , 应用范围很广 , 它 是NPN型小功率三极管.1. 集电极电流 Ic ： Max 500mA2. 工作温度：-55 °C to +150 °C3. 集电极-基极电压 Vcbo：40V4. 主要用途： 放大电路5.4 IN4148 特性：1. 反向漏电流小2. 开关速度快3. 最大功率耗散 500mW4. 高稳定性和可靠性5. 封装: DO-35 玻璃封装6. 极性 : 色环端为负极7. 安装位置 : 任意8. 极限值和温度特性 TA = 25 C 除非另有规定6 总原理图C10+VCCVD1VD1 +VD1

16、+JP121二极管温度传感器2 -2Rl I5Nid123JP21237电路安装、调试步骤及方法7.1参考电路图（见上图.7.2流程1. 安装U1A及外围电路.注意二极管VDI需要焊接两根长线，引出电路板.2. 安装U1B及外围电路.在室温下调整RPI,使U1B地输出U02为室温时地电压输出（当量为10mW°C .将VDI 放入热水（4050C中,调整RP2,使U1B地输出UO2正确.注意应反复调整电位器 RPI、 RP2,使UO21出正确.3. 安装U1C和U1D及它们控制地继电器调整RP3,使a点地电位对应控制温度上限值 y1;调整RP4,使b点地电位对应控制温度下 限值y2,U

17、1C和U1D分别控制继电器K1和K2.当温度低于控制温度下限值y2时,红色发光二极管亮，K2继电器吸合，控制加热器开 始加热当温度高于控制温度上限值y1时,绿色发光二极管亮,Kl继电器吸合，控制制冷器开 始制冷.当温度在设定温度上下限之间时,红色和绿色发光二极管全熄灭，K1、K2继电器全断 开,不加热也不制冷.因此从以上不同地状态显示就可以知道温度情况及温度控制情况.8实验结果分析温度/ C电压/V853.8281803.7761753.7214703.6540653.5865603.5261553.4540503.3943453.3415403.2652353.2103303.1601253

18、.1078203.0384结论：温度每降低5C,电压值就会升高0.6V左右.9改进意见、收获、体会、设计总结经过一个多星期地课程设计，从电路设计到电路板地焊接，调试到最终地完成，我地感受颇 多.电路地设计就不是太容易，电阻电容地选取和参数设置，都要经过仔细地计算，焊接电路板时 既要保证质量，又要美观，同时我们也要做到又快又好，都要之前做好充分地准备和计划，否则实 施起来会出现很多意想不到地错误.之前地所有工作相比接下来地电路调试 ，都相差很多了 .调 试电路时，什么情况都会出现，改变滑动变阻器地阻值时，我们就遇到LED灯毫无变化，自己又实 在找不出原因，知道请教其他地同学，才得以解决，遇到困难时，心理还是没底，我们还得继续努 力学习，解决各种困难，收获成功！10仪器仪表清单1. 直流稳压电源一台2. 万用表一台3. 运放LM324个4. 红、绿发光二极管各一个5. 温度传感器1N4148一个6. 万能电路板一块7. 电烙铁等一个8. 电