溫度上下限報警電路 文檔

1、電子與信息工程系課程設計報告書課程名稱： 溫度上下限報警電路 班 級： 通信工程 學號姓名： 指導教師： 二一二年六月一、設計內容設計并制作完成一個溫度上下限報警電路，分設計/仿真和實驗/制作兩部分完成。二、技術指標與要求當被測溫度達到或高于上限設定值時，一支紅色發(fā)光二極管亮；當被測溫度達到或低于下限設定值時，另一支綠色發(fā)光二極管亮。三、可供主要元件每臺實驗箱里內有功能電路和元器件，如差動放大電路，振蕩電路，反饋放大電路等可供使用。序號器件型號及名稱所需數量（個）備注1LM358 運放129014 三極管139012 三極管14220 電阻1522 電阻2610K 可變電阻171K 可變電阻1

2、84.7K 電阻192.2K 電阻2101K 電阻111470 電阻212100 電阻113紅色發(fā)光二極管114綠色發(fā)光二極管115小羅絲刀（調節(jié)可變電阻用）1四、實驗目的（1）掌握集成運算放大器的工作原理、性能、指標及選擇標準和使用方法。 （2）掌握比較器及其輔助電路的組成、工作原理。（3）掌握氣體敏感元件的一般原理、性能、指標及選擇標準和使用方法。（4）掌握簡單橋式測量電路的原理、構造。（5）掌握簡單報警電路的構造和原理。（6）掌握以上電路的設計原則及設計方法并能正確運用。（7）掌握實際電子線路印刷板的設計原則和方法。（8）掌握電子線路的一般調試、測試方法五、實驗原理溫度上下限報警電路實驗

3、原理圖如圖所示，熱敏電阻的阻值會隨著溫度的增加而減小，隨著溫度的降低而增大。所以隨著溫度的改 變負載電阻R3兩端電壓也會隨著改變，從而進入運放的溫 變負載電阻R3兩端電壓也會隨著改變，從而進入運放的溫 度比較電壓也發(fā)生變化。該設計中我們通過電位器來改變 設定電阻R2的阻值從而改變運放一端輸入電壓的門限值， 設定電阻R2的阻值從而改變運放一端輸入電壓的門限值， 來設定我們所需要的溫度檢測范圍。 (1)LM358相關知識的介紹LM358 內部包括有兩個獨立的、高增益、內部頻率補償的雙運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關。

4、它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。LM358端口圖：（2）電壓比較器的工作原理電壓比較器將一個模擬量電壓信號和一個參考固定電壓相比較，在二者幅度相等的附近，輸出電壓將產生躍變，相應輸出高電平或低電平。 反相型遲滯比較器 見下圖 Ui=U，Uo被箝位在±UZ，避免運放計入過飽和。假設Ui在足夠低時，Ui<U+，Uo=Uoff=+UZ (始終穩(wěn)定)此時當Ui從低值 若UiU+時，Uo從+UZ -UZ此時當Ui從高值至Ui，Uo從-UZ+UZ門限寬度UT=UTH-UTL=

5、當UR=0時，Ui無論從足夠低或足夠高單調增加或單調減少，Uo僅翻轉一次，即過了閥值后就維持在一種穩(wěn)態(tài)。因為當過閥值電壓后，Uo從低變?yōu)楦呋驈母咦優(yōu)榈土?，正反饋到Ur（Uth）端，使該閥值電壓變高或變低了。只要門限寬度UT=UTH-UTL幅度大于UI  在閥值電壓波動的幅度，Uo就不會翻轉了，所以比單限比較器抗干擾能力強多了。(3)電路設計思路利用調節(jié)電阻來作為溫度的上升或下降，從而實現在門限電壓的周圍跳動，是對應的發(fā)光二極管導通，門限電壓也通過電阻來調節(jié)，從而實現一定范圍內的溫度報警。 利用調節(jié)電阻來作為溫度的上升或下降，從而實現在門限電壓的周圍跳動，是對應的發(fā)光二極管導通，門限電

6、壓也通過電阻來調節(jié)，從而實現一定范圍內的溫度報警。（4）單元電路（可以有單元電路圖） 圖A 圖A中是設置溫度上下限和模擬調節(jié)溫度變化的兩個可變電阻。R11的功能是模擬調節(jié)溫度變化的，當電阻調小時表示溫度升高。R12是用來設置溫度上下限的。 圖B圖B是放大電路，當輸出為低時此時電壓升高，說明電阻減小，即溫度升高到達門限時，紅燈亮；當輸出電壓為高時，說明電阻增大，即溫度降低到門限電壓，綠燈亮。圖C圖C是報警輸出電路，溫度過低時綠燈亮，溫度過高時紅燈亮。電路功能框圖: 此部分電路用設置溫度的上下限， 通過調節(jié) R11來控制溫度。 放大電路/報警輸出電路 其放大電路主要控制三極管的，當輸出為高時此時電

7、壓升高，說明電阻減小，即溫度升 高（到門限值時） ，紅燈亮。當輸出為低電壓時，說明電阻增大，即溫度降低（到門限時）綠 燈亮。（5）整體電路圖（6）元器件與參數設計電阻：220K*1, 22K*2，10K可變*1， 1K可變*1， 4.7K*1， 2.2K*2， 1K*1， 470*2， 100*1運放：LM358AH三極管：2N5886，2N869A發(fā)光二極管：紅色一個，綠色一個 電壓比較器，來控制輸出情況，使三極管選擇對應的二極管，選擇 一個綠的一個紅的從而可以很好的判斷溫度高了還是低了。六、實驗結果（1）各單元電路的仿真實驗和測試結果得到了預期的結果。（2）整體電路的仿真實驗和測試結果通過

8、調節(jié) R12來設置門限電壓，通過調節(jié) R11 來做為溫度的變化，當溫度高于 或低于所設定的值時，對應的三極管和二極管導通，從發(fā)光染色上可以區(qū)分溫度 過高或過低，從而實現了溫度上下線報警的功能。七、結果分析（1）單元電路的仿真實驗和測試結果調節(jié)R11電阻使其減小，放大器負極輸入電壓變大，表示溫度升高。調節(jié)R12使其電阻減小，放大器正極輸入電壓變大，門限電壓增大，則門限溫度變大。（2）整體電路的仿真實驗和測試結果調節(jié)R11電阻使其減小，放大器負極輸入電壓變大，說明溫度升高，此時放大器輸出減小，Q2導通，紅燈亮；反之綠燈亮（3）實驗數據VI（v）VREF(v)VO(v)燈的狀態(tài)4.3685.0143

9、.562紅4.3515.014-0.790綠4.0465.014-0.784綠4.0235.0143.586紅VT+=R6VREF/(R6+R4)+R4VoH/(R6+R4)=5.0V, VT-=R6VREF/(R6+R4)+R4VoL/(R1+R2)=4.97V, VT+ - VT- =0.03V八、實驗后討論1實驗中遇到的問題(1)在連接電路時，出現紅路燈同時亮的情況，經檢查后是應為二極管的正向壓太大，而且三極管的發(fā)射極未接地。（2）由于1K的電位器沒有調好，導致在順時針旋動10K的電位器時只有一次跳變(3) 在連接電路之前未檢查導線是否正常，導致在接電路后兩燈都未亮2.合理化建議（1）本

10、次實驗連線較復雜，需要謹慎連接，以免出現錯誤時不好檢查。（2）此電路還可以用兩個運放，這樣上限電阻的值與下限電阻的值之間不會相互影響。（3）通過本實驗可以重新溫習一下關于模電的相關知識。（4）本實驗設計比較簡單功能單一，今后可以添加其他功能（蜂鳴等）（5）所學知識和能力有限，設計的電路還有不完善之處，許多地方仍然需要改進，從而減小誤差， 增加其實用性。（6）本電路所用的元器件以及整體構思都比較一般，并沒有什么先進性。其次，元器 件的精確度也不是很高，比如用 LM358M 放大器，其精確度也是有限的。九、總結設計的過程中我們用了自己的理論知識去分析和計算電路圖，雖然將所學的知識運用 到現實當中去

11、了，但是我們從這次課設中總結的結論是，理論永遠是理論知識，而實際往往 和理論的有些偏差，因為我們不可能把實際當中的任何情況都能考慮進去，只有通過不斷地 去調試，理論與實際結合才能把系統(tǒng)順利完成。這次的綜合課程設計里我們學到了很多，也溫故了許多以前學習過的軟件應用知識，如 Multisim、Protel 等，使得我對這些操作軟件更加熟悉，應用更加熟練，這對我今后的應用 很有幫助。掌握模擬電路的安裝測量與調試的基本技能,熟悉電子儀器的正確使用方法,能力分析實 驗中出現的正常或不正?，F象(或數據)獨立解決調試中所發(fā)生的問題在完成課程設計的過程中，我們查閱了許多關于課程設計題目的資料，這些新知 識對我們日后的學習會有所幫助。 我們對電路和低頻有了更深層次的認識，掌握了如何運用書本的知識去做一個 較簡單的系統(tǒng)，最終，通過大家努力把溫度檢測報警