二極管溫度傳感器課程設(shè)計報告

1、課程設(shè)計報告題目：溫度測控電路設(shè)計課程： 模擬電子電路實習(xí)專業(yè)：電子信息工程班級：10級電信1班姓名： 陳磊張昕激學(xué)號：20215080902021508087總目錄第一局部：任務(wù)書第二局部：課程設(shè)計報告第三局部：設(shè)計電路圖第一局部任?傳感器與測控電路課程實習(xí)?課程設(shè)計任務(wù)書課題：基于測溫二極管傳感器的溫度測控電路設(shè)計溫度是一個與人們的生活環(huán)境、生產(chǎn)活動密切相關(guān),也是儀器科學(xué)和各類工程設(shè)計中必須精確測定的重 要物理量.隨著科學(xué)技術(shù)的開展,使得測溫技術(shù)迅速開展,測溫范圍不斷拓寬,測溫精度不斷提升,新的溫 度傳感器不斷出現(xiàn),如光纖溫度傳感器、微波溫度傳感器、超聲波溫度傳感器等.由于檢測溫度的傳感器

2、種 類不同,采用的測量電路和要求不同,執(zhí)行器、開關(guān)等的限制方式不同,所以相應(yīng)的硬件和軟件也就不同.但對于初次涉足電子產(chǎn)品的設(shè)計、制作來說,了解并實踐一下傳感器選擇與測控電路的設(shè) 計、制作的根本過程是很有必要的.由于所涉及的知識面很廣,相應(yīng)的具體內(nèi)容請參考本文中 提示的?傳感器原理及應(yīng)用?,?測控電路?,?模擬電子技術(shù)根底實驗與課程設(shè)計?,?電子技術(shù) 實驗?等書的有關(guān)章節(jié).、基于測溫二極管傳感器的溫度測量限制電路設(shè)計簡介應(yīng)用1N4148二極管的溫度傳感器與集成運放設(shè)計溫度測量與限制控電路,測量溫度的范 圍為-40C125C,工作電路輸出二值輸出；電路輸出限制繼電器工作,實現(xiàn)加熱與制冷的轉(zhuǎn) 換限制

3、,把限制對象溫度限制在要求的范圍之內(nèi)(-40C125C).要求測控電路具有加熱和制 冷的指示功能.二、基于測溫二極管傳感器的溫度測控電路設(shè)計的工作原理本課題中測量限制電路組成框圖如下所示：電路工作過程為：由二極管IN4148作為溫度傳感器采集溫度信號,經(jīng)差動放大后,送到預(yù) 先調(diào)試好的相關(guān)溫度限制比擬電路進(jìn)行比擬,當(dāng)溫度低于限制溫度下限值時,紅色發(fā)光二極管 亮,繼電器1動作,限制加熱器開始加熱.當(dāng)溫度高于限制溫度上限值時,綠色發(fā)光二極管亮,繼電器2動作,限制制冷器開始制冷.當(dāng)溫度在設(shè)定溫度上下限之間時,紅色和綠色發(fā)光 二極管全熄滅,繼電器全斷開,不加熱也不制冷.因此從以上不同的狀態(tài)顯示就可以知道

4、溫度 情況及溫度限制情況.考前須知為防止測溫二極管本身通電產(chǎn)生的溫度升高對測溫的影響,電路設(shè)計時注意不要使通過 測溫元件的電流超過1mA.三、設(shè)計目的通過設(shè)計了解如何運用電子技術(shù)來實現(xiàn)溫度測量和限制任務(wù),完成溫度測量和限制電路的 連接和調(diào)試,學(xué)會對電子電路的檢測和排除電路故障,進(jìn)一步熟悉常用電子儀器的使用,提升 分析電路設(shè)計、調(diào)試方面問題和解決問題的水平.1、掌握傳感器選擇的一般設(shè)計方法；2、掌握模擬IC器件的應(yīng)用；3、掌握測量電路的設(shè)計方法；4、培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識來指導(dǎo)實踐的水平.四、設(shè)計要求及技術(shù)指標(biāo)1、設(shè)計、組裝、調(diào)試測控電路；2、溫度限制范圍：-40125C；3、使用環(huán)境溫度：常溫4

5、、輸出信號：二值輸出限制繼電器工作；5、溫度范圍限制,制熱和制冷指示功能；6、非線性誤差：±1%.五、設(shè)計所用儀器及器件1 .直流穩(wěn)壓電源2 .萬用表3 .運放 LM3244 .電阻、電容假設(shè)干、紅、綠發(fā)光二極管5 .溫度傳感器1N41486 .萬能電路板7 .電烙鐵等六、日程安排1 .布置任務(wù)、查閱資料,方案設(shè)計；2天根據(jù)設(shè)計要求,查閱參考資料,進(jìn)行方案設(shè)計及可行性論證,確定設(shè)計方案,畫出電路圖.2 .上機(jī)用EDA軟件對設(shè)計電路進(jìn)行模擬仿真調(diào)試；2天要求在虛擬儀器上觀測到正確的波形并到達(dá)規(guī)定的技術(shù)指標(biāo).3 .電路的裝配及調(diào)試；3天在萬能板上對電路進(jìn)行裝配調(diào)試,使其全面 到達(dá)規(guī)定的技

6、術(shù)指標(biāo), 最終通過驗收.4 .總結(jié)撰寫課程設(shè)計報告.1天七、課程設(shè)計報告內(nèi)容：總結(jié)設(shè)計過程,寫出設(shè)計報告,設(shè)計報告具體內(nèi)容要求如下：1 .課程設(shè)計的目和設(shè)計的任務(wù)2 .課程設(shè)計的要求及技術(shù)指標(biāo)3 .總方案確實定并畫出原理框圖.4 .各組成單元電路設(shè)計,及電路的原理、工作特性 結(jié)合設(shè)計圖寫5 .總原理圖,工作原理、工作特性結(jié)合框圖及電路圖講解.6 .電路安裝、調(diào)試步驟及方法,調(diào)試中遇到的問題,及分析解決方法.7 .實驗結(jié)果分析,改良意見及收獲.8 .體會.八、電子電路設(shè)計的一般方法：1 .仔細(xì)分析產(chǎn)品的功能要求,利用互連網(wǎng)、圖書、雜志查閱資料,從中提取相關(guān)和最有價 值的信息、方法.1設(shè)計總體方案

7、.2設(shè)計單元電路、選擇傳感器、測量電路元器件、根據(jù)需要調(diào)整總體方案3計算電路元件參數(shù).4繪制總體電路初稿5上機(jī)在EDB 或EDA電路實驗仿真.6繪制總體電路.2 .明確電路圖設(shè)計的根本要求進(jìn)行電路設(shè)計.并上機(jī)在EDB 或EDA上進(jìn)行電路實驗仿真,電路圖設(shè)計已有不少的計算機(jī)輔助設(shè)計軟件,利用這些軟件可顯著減輕了人工繪圖的壓力,電路實驗仿真大大減少人工重復(fù)勞動,并可幫助工程技術(shù)人員調(diào)整電路的整體布局, 減少電路不同局部的相互干擾等等.3 .掌握常用元器件的識別和測試.電子元器件種類繁多,并且不斷有新的功能、性能更好 的元器件出現(xiàn).需要通過互連網(wǎng)、圖書、雜志查閱它們的識別和測試方法.對于常用元器件,

8、 不少手冊有所介紹.4、熟練使用儀表,了解電路調(diào)試的根本方法.通過排除電路故障,提升電路性能的過程, 穩(wěn)固理論知識,提升解決實際問題的水平.5、獨立撰寫課程設(shè)計報告.第二局部課程設(shè)計報1課題簡介 12設(shè)計要求及技術(shù)指標(biāo) 22.1 課程設(shè)計的目的和設(shè)計的任務(wù) 22.2 課程設(shè)計的要求及技術(shù)指標(biāo) 23總方案及原理框圖34各組成局部的工作原理 45電路的設(shè)計、電路各局部工作特性及元件的作用66總原理圖87電路安裝、調(diào)試步驟及方法98實驗結(jié)果分析109改良意見、收獲、體會、設(shè)計總結(jié)1110儀器儀表清單 12參考文獻(xiàn) 131課題簡介溫度是一個與人們的生活環(huán)境、生產(chǎn)活動密切相關(guān),也是儀器科學(xué)和各類工程設(shè)計

9、中必須 精確測定的重要物理量.隨著科學(xué)技術(shù)的開展,使得測溫技術(shù)迅速開展,測溫范圍不斷拓寬, 測溫精度不斷提升,新的溫度傳感器不斷出現(xiàn),如光纖溫度傳感器、微波溫度傳感器、超聲波 溫度傳感器等.由于檢測溫度的傳感器種類不同,采用的測量電路和要求不同,執(zhí)行器、開關(guān) 等的限制方式不同,所以相應(yīng)的硬件和軟件也就不同.但對于初次涉足電子產(chǎn)品的設(shè)計、制作來說,了解并實踐一下傳感器選擇與測控電路的設(shè) 計、制作的根本過程是很有必要的.由于所涉及的知識面很廣,相應(yīng)的具體內(nèi)容請參考本文中 提示的?傳感器原理及應(yīng)用?,?測控電路?,?模擬電子技術(shù)根底實驗與課程設(shè)計?,?電子技術(shù) 實驗?等書的有關(guān)章節(jié).應(yīng)用1N4148

10、二極管的溫度傳感器與集成運放設(shè)計溫度測量與限制控電路,測量溫度的范圍為-65C200C,工作電路輸出二值輸出；電路輸出限制繼電器工作,實現(xiàn)加熱與制冷的轉(zhuǎn)換 限制,把限制對象溫度限制在要求的范圍之內(nèi) 40C60C.要求測控電路具有加熱和制冷的 指小功能.2設(shè)計要求及技術(shù)指標(biāo)2.1課程設(shè)計的目的和設(shè)計的任務(wù)通過設(shè)計了解如何運用電子技術(shù)來實現(xiàn)溫度測量和限制任務(wù),完成溫度測量和限制電路的 連接和調(diào)試,學(xué)會對電子電路的檢測和排除電路故障,進(jìn)一步熟悉常用電子儀器的使用,提升 分析電路設(shè)計、調(diào)試方面問題和解決問題的水平 .1 .掌握傳感器選擇的一般設(shè)計方法2 .掌握模擬IC器件的應(yīng)用3 .掌握測量電路的設(shè)計

11、方法4 .培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識來指導(dǎo)實踐的水平5 .2課程設(shè)計的要求及技術(shù)指標(biāo)1 .設(shè)計、組裝、調(diào)試測控電路2 .溫度限制范圍：-40125c3 .使用環(huán)境溫度：常溫4 .輸出信號：二值輸出限制繼電器工作5 .溫度范圍限制,制熱和制冷指示功能6 .非線性誤差：士 1%3總方案及原理框圖方案一:方案二：本課題中測量限制電路組成框圖如下所示:電路工作過程為：由二極管IN4148作為溫度傳感器采集溫度信號,經(jīng)差動放大后,送到預(yù) 先調(diào)試好的相關(guān)溫度限制比擬電路進(jìn)行比擬,當(dāng)溫度低于限制溫度下限值時,紅色發(fā)光二極管 亮,繼電器1動作,限制加熱器開始加熱.當(dāng)溫度高于限制溫度上限值時,綠色發(fā)光二極管亮, 繼電

12、器2動作,限制制冷器開始制冷.當(dāng)溫度在設(shè)定溫度上下限之間時,紅色和綠色發(fā)光二極 管全熄滅,繼電器全斷開,不加熱也不制冷.因此從以上不同的狀態(tài)顯示就可以知道溫度情況 及溫度限制情況.考前須知為防止測溫二極管本身通電產(chǎn)生的溫度升高對測溫的影響,電路設(shè)計時注意不要使通過 測溫元件的電流超過1mA4各組成局部的工作原理4.1 轉(zhuǎn)換電路：將二極管IN4148采集的溫度信號轉(zhuǎn)換成電信號4.2 差動放大器：由于電信號非常微弱,需要將電信號放大處理.4.3 同相比擬器：當(dāng)溫度低于限制溫度下限值時,紅色發(fā)光二極管亮,繼電 器1動作,限制加熱器開始加熱.4.4 反向比擬器：當(dāng)溫度高于限制溫度上限值時,綠色發(fā)光二極

13、管亮,繼電器2動作,限制制冷器開始制冷.5電路的設(shè)計、電路各局部工作特性及元件的作用5.1仔細(xì)分析產(chǎn)品的功能要求,利用互連網(wǎng)、圖書、雜志查閱資料,從中提 取相關(guān)和最有價值的信息、方法.1 .設(shè)計總體方案2 .設(shè)計單元電路、選擇傳感器、測量電路元器件、根據(jù)需要調(diào)整總體方案3 .計算電路元件參數(shù).4 .繪制總體電路初稿5 .上機(jī)在EDB或EDA電路實驗仿真6 .繪制總體電路5.2LM324特性：LM324系列運算放大器是價格廉價的帶差動輸入功能的四運 算放大器.可工作在單電源下,電壓范圍是3.0V-32V或+16V.1 .短跑保護(hù)輸出2 .真差動輸入級3 .可單電源工作：3V-32V4 .低偏置電

14、流：最大100nA LM324A5 .每封裝含四個運算放大器6 .具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ? .共模范圍擴(kuò)展到負(fù)電源8 .行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列9 .輸入端具有靜電保護(hù)功能5.3 9013三極管特性：9013是一種NP邂硅小功率的三極管它是非常常見 的晶體三極管,在收音機(jī)以及各種放大電路中經(jīng)?？吹剿?應(yīng)用范圍很廣它是NP邂小功率三極管.1 .集電極電流Ic : Max 500mA2 .工作溫度：-55 C to +150 C3 .集電極-基極電壓Vcbo： 40V4 .主要用途：放大電路5 .4 IN4148 特性：1 .反向漏電流小2 .開關(guān)速度快3 .最大功率耗散500mW4 .高穩(wěn)定性和可靠性5

15、.封裝：DO-35玻璃封裝6 .極性：色環(huán)端為負(fù)極7 .安裝位置：任意8 .極限值和溫度特性TA = 25 C除非另有規(guī)定JP121VD1 +,LY-. ri±_-spP+VCC二極管溫度傳感器VD16總原理圖+5VCCR16+VCCIC3ALM324ANRP3IC2ALM324AN-VCC+5VCC+5VCCJP2123R13口-VCCVD4REEN+VCCR10R11RP4 r-vCc7電路安裝、調(diào)試步驟及方法7.1 參考電路圖見上圖.7.2 流程1 .安裝U1A及外圍電路.注意二極管VDl需要焊接兩根長線,引出電路板.2 .安裝U1B及外圍電路.在室溫下調(diào)整RPl,使U1B的輸

16、出UO物室溫時的電壓輸出當(dāng)量為10m,.將VDl 放入熱水4050C中,調(diào)整RP2使U1B的輸出UO21E確.注意應(yīng)反復(fù)調(diào)整電位器 RPl、 RP2使UO2俞出正確.3 .安裝U1Cffi U1D及它們限制的繼電器.調(diào)整RP3使a點的電位對應(yīng)限制溫度上限值 y1;調(diào)整RP4使b點的電位對應(yīng)限制溫度 下限值y2, U1C?口 U1吩別限制繼電器K1和K2.當(dāng)溫度低于限制溫度下限值y2時,紅色發(fā)光二極管亮,K2繼電器吸合,限制加熱器開 始加熱.當(dāng)溫度高于限制溫度上限值y1時,綠色發(fā)光二極管亮,Kl繼電器吸合,限制制冷器開 始制冷.當(dāng)溫度在設(shè)定溫度上下限之間時,紅色和綠色發(fā)光二極管全熄滅,K1、K2

17、繼電器全斷開,不加熱也不制冷.因此從以上不同的狀態(tài)顯示就可以知道溫度情況及溫度限制情況.8實驗結(jié)果分析溫度/ C電壓/V853.8281803.7761753.7214703.6540653.5865603.5261553.4540503.3943453.3415403.2652353.2103303.1601253.1078203.0384結(jié)論：溫度每降低5C,電壓值就會升高0.6V左右9改良意見、收獲、體會、設(shè)計總結(jié)經(jīng)過一個多星期的課程設(shè)計,從電路設(shè)計到電路板的焊接,調(diào)試到最終的完成,我的感受 頗多.電路的設(shè)計就不是太容易,電阻電容的選取和參數(shù)設(shè)置,都要經(jīng)過仔細(xì)的計算,焊接電 路板時既要保證質(zhì)量,又要美觀,同時我們也要做到又快又好,都要之前做好充分的準(zhǔn)備和計 劃,否那么實施起來會出現(xiàn)很多意想不到的錯誤.之前的所有工作相比接下來的電路調(diào)試,都相 差很多了.調(diào)試電路時,什么情況都會出現(xiàn),改變滑動變阻器的阻值時,我們就遇到LED燈毫無變化,自己又實在找不出原因,知道請教其他的同學(xué),才得以解決,遇到困難時,心理還是 沒底,我們還得繼續(xù)努力學(xué)習(xí),解決各種困難,收獲成功！10儀器儀表清單1 .直流穩(wěn)壓電源一臺2 .萬用表一臺3 .運放LM32一個4 .紅、綠發(fā)光二極管各一個5 .溫度傳感器1N4148一個6 .萬能電路板一塊7 .電烙鐵等一個8