超溫報(bào)警器課設(shè)報(bào)告

1、PAGE PAGE 15 課程設(shè)計(jì)說明書課程設(shè)計(jì)名稱： 模電課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)題目： 超溫報(bào)警電路的模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電源模塊設(shè)計(jì) 學(xué) 院 名 稱： 信息工程學(xué)院 專業(yè)： 電子信息工程 班級(jí)： 090401 學(xué)號(hào)： 姓名： 評(píng)分： 教師： 2011 年 2 月 21 日 模擬電路 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書20 1020 11 學(xué)年 第 2 學(xué)期第 1 周 1.5 周 題目超溫報(bào)警電路的模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 檢測溫度范圍為0C100 C，采用箔電阻、精密電阻及電位器組成測量電橋作為溫度傳感器； 可設(shè)定報(bào)警溫度上限值0C100 C； 當(dāng)檢測溫度超過設(shè)定上限值時(shí)，發(fā)出蜂鳴器報(bào)警聲，要求報(bào)警聲喃喃間

2、斷發(fā)聲，頻率約1Hz；2. 組織安排：5人一組進(jìn)度安排1.布置任務(wù)、查閱資料、選擇方案，領(lǐng)儀器設(shè)備： 2天； 2. 領(lǐng)元器件、制作、焊接：3天3調(diào)試驗(yàn)收： 2.5天4. 提交報(bào)告：2010-2011學(xué)年第二學(xué)期37周學(xué)生姓名： 指導(dǎo)時(shí)間：第12周指導(dǎo)地點(diǎn)： E 樓 311 室任務(wù)下達(dá)20 11 年 2 月 21 日任務(wù)完成20 11 年 3 月 1 日考核方式1.評(píng)閱 2.答辯 3.實(shí)際操作 4.其它指導(dǎo)教師系（部）主任摘要： 為了防止日常生活中因溫度的控制不合理而造成財(cái)產(chǎn)損失，因而設(shè)計(jì)了一個(gè)超溫報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫度超過一定值時(shí)自動(dòng)警報(bào)，以減少生命財(cái)產(chǎn)的損失。該系統(tǒng)通過由溫度傳感器pt100作為

3、感知溫度的器件，一外界的0度和100度作為溫度檢測的基準(zhǔn)點(diǎn)來調(diào)節(jié)電路，并將采集到的外界溫度轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的電壓，再經(jīng)過后級(jí)電路的放大濾波等的處理，得到一個(gè)比較穩(wěn)定的較大的電壓。當(dāng)電壓超過一定值時(shí)，蜂鳴器發(fā)出1HZ的警報(bào)聲，并切斷電源。本文只對電源模塊進(jìn)行探究，該系統(tǒng)的其他模塊有本組的其他成員來完成。為了解決有些電路需要對稱電壓來供電但對稱度又不高的缺點(diǎn)，因此本電源的設(shè)計(jì)就著重在提高對稱電源供電精度和對稱度的問題之上, 并從根本上解決了電源的不對稱性和精度等問題。關(guān)鍵詞：對稱度 lm358 OP07 超溫報(bào)警 TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc3486 第一章 系統(tǒng)組成及工

4、作原理 PAGEREF _Toc3486 5 HYPERLINK l _Toc12678 1.1 系統(tǒng)組成及簡述 PAGEREF _Toc12678 5 HYPERLINK l _Toc15444 1.2 工作原理 PAGEREF _Toc15444 6 HYPERLINK l _Toc7823 第二章 總體設(shè)計(jì)方案及原理說明 PAGEREF _Toc7823 6 HYPERLINK l _Toc32095 2.1、方案一： PAGEREF _Toc32095 6 HYPERLINK l _Toc26647 2.1.1、電路原理圖如下 PAGEREF _Toc26647 6 HYPERLINK

5、 l _Toc2914 2.1.2、電路仿真及數(shù)據(jù)分析： PAGEREF _Toc2914 6 HYPERLINK l _Toc19544 2.1.3、工作原理及特點(diǎn) PAGEREF _Toc19544 8 HYPERLINK l _Toc18791 2.2、方案二： PAGEREF _Toc18791 8 HYPERLINK l _Toc4377 2.2.1、電路原理圖 PAGEREF _Toc4377 8 HYPERLINK l _Toc16722 2.2.2、電路仿真及數(shù)據(jù)分析： PAGEREF _Toc16722 9 HYPERLINK l _Toc3817 2.2.3、工作原理及特點(diǎn)

6、： PAGEREF _Toc3817 10 HYPERLINK l _Toc28366 第三章 調(diào)試過程及結(jié)果分析 PAGEREF _Toc28366 10 HYPERLINK l _Toc2770 第四章 設(shè)計(jì)、安裝及調(diào)試中的體會(huì) PAGEREF _Toc2770 11 HYPERLINK l _Toc669 附錄： PAGEREF _Toc669 11 HYPERLINK l _Toc31463 一、元件清單 PAGEREF _Toc31463 11 HYPERLINK l _Toc27000 二、超溫報(bào)警系統(tǒng)總體原理圖 PAGEREF _Toc27000 12 HYPERLINK l _

7、二超溫報(bào)警系統(tǒng)總體原理圖： 三、參考書目 12 HYPERLINK l _Toc29736 四、系統(tǒng)實(shí)物圖 PAGEREF _Toc29736 13 第一章 系統(tǒng)組成及工作原理1.1 系統(tǒng)組成及簡述本系統(tǒng)共由五個(gè)模塊組成，第一部分是溫度檢測部分，系統(tǒng)由該模塊來檢測外界的溫度，并經(jīng)過放大信號(hào)后將信號(hào)輸給下一級(jí)電路；第二部分為濾波電路，這一部分較為簡單，起到的是濾波的效果；第三部分是控制電路，該部分根據(jù)跟所設(shè)閾值電壓來改變報(bào)警的溫度，并由該部分電路控制外部電源的接入與斷開；第四部分是驅(qū)動(dòng)電路，由該電路來驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警；最后就是電源模塊了，該模塊負(fù)責(zé)給整個(gè)系統(tǒng)供電。 設(shè)計(jì)框圖1.2 工作原理事先給定

8、報(bào)警溫度值，然后調(diào)節(jié)溫度檢測模塊，當(dāng)檢測溫度超過報(bào)警溫度值時(shí)此模塊的輸出電壓大于或等于2.5v,此時(shí)的輸出電壓會(huì)帶有一些干擾信號(hào)，因此將電壓輸入到濾波模塊電路，經(jīng)濾波電路處理后得到比較穩(wěn)定的電壓，此濾波電路的輸出電壓是輸入電壓的兩倍。接著把該電壓輸入到控制模塊電路，當(dāng)輸入電壓大于5v時(shí)，就切斷外部電路，并輸出+5v電壓。當(dāng)輸入電壓小于5v時(shí)，不切斷外部電路，讓其正常工作，輸出電壓為0。驅(qū)動(dòng)電路判斷輸入電壓如果是+5v，則驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，其頻率為1HZ。當(dāng)輸入電壓為0時(shí)，蜂鳴器不工作。 至于電源這一模塊，為以上電路模塊提供電壓，電源的輸出電壓有-12V、+12V、+5V。第二章 總體設(shè)計(jì)方案及原

9、理說明2.1、方案一：2.1.1、電路原理圖如下2.1.2、電路仿真及數(shù)據(jù)分析：電路仿真圖：圖2波形圖：圖3電路數(shù)據(jù)及波形分析：從輸出端的輸出電壓看來，+12V輸出端和-12V輸出端的輸出電壓分別12.299V和-12.589V，+5V輸出端的電壓為5.002V。在用示波器分別測他們各自的輸出波形，從波形圖上可以看出，他們的輸出電壓很穩(wěn)定，波動(dòng)不大。在我看來，此電路的一個(gè)缺點(diǎn)是正負(fù)12V電壓的對稱度還不夠好，還有待改進(jìn)。2.1.3、工作原理及特點(diǎn) 如圖1所示變壓器給出的電壓經(jīng)過由D1、D2、D3、D4組成的整流橋后經(jīng)過電容的平滑濾波后分別接7812 和 7912 的輸入端。在接 7812 和

10、7912 的輸入端之前分別經(jīng)過兩級(jí)濾波。作為前級(jí)的為1000 F/ 50V的電解電容 ,其作用是通過充放電原理把交流成分去掉; 作為后級(jí)的為0.1F的電容。變壓器給出的電壓經(jīng)過整流橋整流和兩級(jí)電容的濾波后有效的保證了7812和7912的輸入端為直流電壓 , 確保 7812 和7912兩個(gè)三端穩(wěn)壓器能正常工作。7812、7912 的輸出端又經(jīng)過由兩個(gè) 47F/50V 的電解電容濾掉其交流成分 , 經(jīng)過 1個(gè)0.1 F的電容慮掉其高頻成分 , 輸出端分別為穩(wěn)定的直流 + 12V和 - 12V電壓。7812的輸出端經(jīng)過電容的濾波接到7805的輸入端，此時(shí)7805輸入電壓為穩(wěn)定的12V，輸出端經(jīng)過一個(gè)

11、0.1uF的電容濾波后輸出穩(wěn)定的+5V 電壓。在該電路中，7812的公共端接地電壓為0，根據(jù)7812的特性Vout-Vo=12,保證了輸出端為+12V電壓。7912、7805也同樣分析。此電源電路的特點(diǎn)是：、能產(chǎn)生對稱的正負(fù)12V電壓、選用元件性能可靠，成本低，且為常用的元件、有效利用了整流橋和三端穩(wěn)壓器的特點(diǎn)進(jìn)行合理的電路設(shè)計(jì)。2.2、方案二：2.2.1、電路原理圖圖4 2.2.2、電路仿真及數(shù)據(jù)分析： 電路仿真圖圖五波形圖電路數(shù)據(jù)及波形分析：從輸出端的輸出電壓看來，+12V輸出端和-12V輸出端的輸出電壓分別12.233V和-12.227V，由此可見，此電源電路的對稱度很好，可以為電壓對稱

12、要求很高的電路供電，使用該電源為電路供電可以挺高電路的穩(wěn)定性。+5V輸出端的電壓為5.002V。在用示波器分別測他們各自的輸出波形，從波形圖上可以看出，他們的輸出電壓很穩(wěn)定，波動(dòng)也不大。與方案一相比，此電路可以很好的改進(jìn)電壓不對稱的問題。2.2.3、工作原理及特點(diǎn)：工作原理：該電路在方案一的電路基礎(chǔ)上增加了一個(gè)放大器LM358和兩個(gè)10k電阻，連接方式如圖所示。7812 和 7912 的輸出端經(jīng)兩個(gè) 10k電阻分壓后接放大器LM358的反相輸入端 , LM358 的同相輸入端接地 ,放大器 LM358 的輸出端接 7912 的公共端。在正負(fù)12V電壓輸出端，假設(shè)正相輸出為大于 + 12V電壓

13、,兩個(gè)10k電阻將均分正相輸出端和反相輸出端之間的電壓 , 那么 LM358 的反相輸入端為正電壓 , 根據(jù)LM358的特性在其輸出端將有一相應(yīng)的負(fù)電壓,此負(fù)電壓接到7912 的公共端 , 根據(jù) 7912 的特性,將增加7912輸出端的負(fù)電壓。假設(shè)正相輸出端為小于+12V電壓,兩個(gè)電阻將均分正相輸出端和反相輸出端之間的電壓 , 那么LM358的反相輸入端為負(fù)電壓 ,根據(jù)LM358的特性在其輸出端將有一相應(yīng)的正電壓,此正電壓接到 7912 的公共端,根據(jù)7912的特性,將減小7915輸出端的負(fù)電壓。此電路類似于一閉環(huán)反饋電路 , 只有當(dāng)LM358的反相輸入端為0V 時(shí),電路才能穩(wěn)定,有效的保證了

14、正出端和反相輸出端的對稱性。圖中的 7812和7912芯片如換成78系列和79系列的其他芯片 , 可得到相應(yīng)的對稱電源電壓。此電源電路特點(diǎn)：（1）、由于此電源為精度高、對稱度高的正負(fù)電源,能有效保證所需電源電路的穩(wěn)定性,應(yīng)用在儀表上能有效的提高儀表的精度和穩(wěn)定性 (2) 選用元器件性能可靠,成本低,且為常用常見的元件。 (3) 有效利用了整流橋、放大器和三端穩(wěn)壓器的特點(diǎn)進(jìn)行合理的電路設(shè)計(jì)。 (4) 電路設(shè)計(jì)中有效的利用放大器原理構(gòu)成反饋電路,保證了產(chǎn)品的穩(wěn)定性。 (5) 該電源適用范圍廣泛 , 可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)出符合需要的對稱電源電壓。2.3、方案決策 比較方案一和二，從總的考慮，方案二就只

15、比方案一多一個(gè)lm358，但方案二卻在電路的穩(wěn)定上與精度上比方案一高出許多，因此選擇方案二作為本次電路設(shè)計(jì)的方案。第三章 調(diào)試過程及結(jié)果分析電源模塊調(diào)試：按照電路圖焊接電路，焊接完后用萬用表的蜂鳴檔檢測電路是否都接通了，仔細(xì)檢測完后并確定無誤插上電源插頭，用萬用表的電壓檔測量電源的輸出電壓，經(jīng)檢測，+12V輸出端電壓為12.13V，-12V輸出端電壓為-12.17V，最大誤差為1.4%，這表明此電路達(dá)到了預(yù)計(jì)的要求，而且正負(fù)對稱電壓的對稱性很好，+5V輸出端的電壓為4.88，誤差為2.4%，在誤差允許范圍之內(nèi)。所以此電源電路模塊合格。第四章 設(shè)計(jì)、安裝及調(diào)試中的體會(huì)在整個(gè)超溫報(bào)警電路的設(shè)計(jì)過程

16、當(dāng)中，把電路模塊化，這至關(guān)重要。因?yàn)檫@樣的設(shè)計(jì)思路可以把比較復(fù)雜的電路分成幾個(gè)單獨(dú)的模塊而使之簡化。確定各個(gè)模塊以后，并按照各個(gè)模塊給定的任務(wù)設(shè)計(jì)原理圖，確定好參數(shù)。在確定參數(shù)時(shí)要涉及到一些計(jì)算，這就要靠一些理論來支撐了，如果理論基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，那么參數(shù)也就很難確定下來，所以說上課認(rèn)真聽講果然是非常重要的。 原理圖和參數(shù)確定后并確定無誤就開始焊接電路，但在焊接時(shí)有虛焊的地方就可能導(dǎo)致電路無法達(dá)到預(yù)計(jì)的要求，因此焊接完后要認(rèn)真檢查是否有虛焊的地方。最后就是調(diào)試電路了，也是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最后環(huán)節(jié)，這可就需要細(xì)心與耐心了，出現(xiàn)了什么意外情況不能著急，有的時(shí)候越著急就越難找出錯(cuò)誤，冷靜是關(guān)鍵。 此次設(shè)計(jì)還算是比較成功的，沒有出現(xiàn)比較大的錯(cuò)誤，但在時(shí)間上的把握上還是不足的，還沒有一個(gè)系統(tǒng)的概念。經(jīng)過此次的課程設(shè)計(jì)，對模電有了更深一步的了解。這對今后的學(xué)習(xí)以及在以后的工作都會(huì)起著很重要的作用，對動(dòng)手能力的培養(yǎng)也非常的重要，讓我們的知識(shí)學(xué)以致用。附錄：一元件清單 變壓器1個(gè)、1000uf電解電容/25v 2個(gè)、0.1u瓷片電容 6個(gè)、47u電解電容/25v 4個(gè)、7812穩(wěn)壓芯片1個(gè)、7912穩(wěn)壓芯片1個(gè)、7805穩(wěn)壓芯片1個(gè)、lm358 1個(gè)、lm