溫度測量儀課程方案副本

個人資料整理 僅限學(xué)習使用開封大學(xué)課程設(shè)計電子電氣工程學(xué)院電子信息工程技術(shù)11級電子二班目 錄11232.132.2AD59032.3K—42.452.552.662.77383.183.2123.31241316個人資料整理 僅限學(xué)習使用第1章緒論1.1電子技術(shù)的發(fā)展趨勢電子技術(shù)是十九世紀末、二十世紀初開始發(fā)展起來的新興技術(shù)，二十世紀發(fā)展最迅速，應(yīng)用最廣泛，成為近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個重要標志。進入21世紀，人們面臨的是以微電子技術(shù)<半導(dǎo)體和集成電路為代表）電子計算機和因特網(wǎng)為標志的信息社會。高科技的廣泛應(yīng)用使社會生產(chǎn)力和經(jīng)濟獲得了空前的發(fā)展?，F(xiàn)代子技術(shù)在國防、科學(xué)、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、通訊<信息處理、傳輸和交流）及文化生活等各個領(lǐng)域中都起著巨大的作用。現(xiàn)在的世界，電子技術(shù)無處不在：收音機、彩電、音響、VCD、DVD、電子手表、數(shù)碼相機、微電腦、大規(guī)模生產(chǎn)的工業(yè)流水線、因特網(wǎng)、機器人、航天飛機、宇宙探測儀，可以說，人們現(xiàn)在生活在電子世界中，一天也離不開它。電子管時代<1905~1948）。四十年代末世界上誕生了第一只半導(dǎo)體三極管，它以小巧、輕便、省電、壽命長等特點，很快地被各國應(yīng)用起來，在很大范圍內(nèi)取代了電子管。五十年代末期，世界上出現(xiàn)了第一塊集成電路，它把許多晶體管等電子元件集成在一塊硅芯片上，使電子產(chǎn)品向更小型化發(fā)展。集成電路從小規(guī)模集成電路迅速發(fā)展到大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路，從而使電子產(chǎn)品向著高效能低消耗、高精度、高穩(wěn)定、智能化的方向發(fā)展。晶體管時代<1948～1959）。1947年貝爾實驗室的巴丁、布拉頓和肖克萊研制成第一個點接觸型晶體管，揭開了晶體管的發(fā)展序幕。集成電路階段<1960~至今）。自1958年第一塊集成元件問世以來，集成電路已經(jīng)跨越了小、中、大、超大、特大、巨大規(guī)模幾個臺階，集成度平均每2年提高近3倍。隨著集成度的提高，器件尺寸不斷減小。而本實驗所研究的溫度測量儀，由于其可靠性高、便攜性好、功能齊全、功耗低、適用場合廣泛、測溫精度高等特點，廣泛應(yīng)用于溫度差測量領(lǐng)域。個人資料整理 僅限學(xué)習使用第2章溫度測量儀的電路設(shè)計2.1溫度測量儀總體框圖使用溫度測量儀，首先經(jīng)過 AD590集成溫度傳感器的作用，使外界溫度轉(zhuǎn)換為電流用表示。因為上述為絕對溫度 K和電流之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，而在設(shè)計中我們需要采用℃，所以我們必須使其轉(zhuǎn)換成攝氏溫度℃和電流之間的關(guān)系，這就要用到K—℃變換器。通過 K—℃變換器的作用，我們便得到想要的℃和電流之間的直接轉(zhuǎn)換關(guān)系。得到的電流再經(jīng)過放大器的放大，即可直接用電壓表讀出被測對象的溫度值。然后放大后的電壓接一比較器 ，比較器的輸出端接報警設(shè)備。報警設(shè)備可由一個發(fā)光二極管組成。在設(shè)置了預(yù)警溫度后，由比較器輸出端的電壓決定二極管是否發(fā)光，從而起到警報作用。基本原理圖如圖 2.1.1所示。被測對象象 K—℃變換 放大 電壓表報警設(shè)備 比較器圖2.1.1溫度測量儀原理框圖2.2 AD590集成溫度傳感器AD590是利用 PN結(jié)正向電流與溫度的關(guān)系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器。這種器件在被測溫度一定時，相當于一個恒流源。該器件具有良好的線性和互換性，測量精度高，并具有消除電源波動的特性。即使電源在

5～15V之間變化，其電流只是在 1μA以下作微小變化.1、流過器件的電流 (μA>等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度

(開爾文

>

度數(shù)。2、可測量范圍-55℃至150℃.3、供電電壓范圍+4V至+30V.AD590集成溫度傳感器進行溫度～電流轉(zhuǎn)換。它是一種電流型二端器件，其內(nèi)部已作修正，具有良好的互換性和線性。有消除電源波動的特性。輸出阻個人資料整理 僅限學(xué)習使用抗達10MΩ，轉(zhuǎn)換當量為溫度—電壓變換電路如圖由

。器件采用B－1型金屬殼封裝。2.2.2所示。由圖可得：<R一般取10KΩ）所以

。圖2.2.1AD590原件符號 圖2.2.2 溫度——電壓轉(zhuǎn)換電路2.3 K—℃變換器因為AD590的溫控電流值是對應(yīng)絕對溫度 K，而在設(shè)計中需要采用℃，由運放組成的加法器可以實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)換，參考電路如下圖 2.3個人資料整理 僅限學(xué)習使用圖2.3K—℃變換電路設(shè)流經(jīng)R2,R1,R3的電流分別為對圖2.3的反相輸入節(jié)點可列出下面的方程：由此得(2.3.1>若而

<實際應(yīng)用中可取計算得

R1=R2=R3=5KΩ）則式(2.3.1>可變?yōu)?lt;2.3.2>元件參數(shù)的確定和－UR選取的指導(dǎo)思想是：0℃<即273K）時，U2=0V綜合式<2.2.1），可得。(2.3.3>2.4 放大器個人資料整理 僅限學(xué)習使用圖2.4反相比例放大器設(shè)流經(jīng)R4，R6的電流分別為i4，i6。由虛斷的概念可知，i4=i6，所以得出:<2.4.1）為了提供一個合適的靜態(tài)偏置，以及減小輸入級偏置電流引起的運算誤差，故在其同向端接入一個平衡電阻(2.4.2>要使U3滿足100mV/℃， 又因為 U2=10mV/℃，由式<2.4.1）可得所以我們可取2.5比較器電壓比較器是集成運放非線性應(yīng)用電路 ,常用于各種電子設(shè)備中 .它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(chǎn)生躍變，相應(yīng)輸出高電平或低電平。個人資料整理 僅限學(xué)習使用圖2.5.1電壓比較器由電壓比較器組成，如圖2.5所示。Uref為報警時溫度設(shè)定電壓5V，R7,R8用于穩(wěn)定輸入電壓。R9用于改善比較器的遲滯特性，R10用于報警設(shè)備的輸入電阻，用來控制輸入電流的大小。這些電阻決定了系統(tǒng)的精度。由比較器的虛短和虛斷概念得<2.5.1）經(jīng)過調(diào)試，可取2.6報警設(shè)備發(fā)光二極管為其核心設(shè)備,其發(fā)熱量小，耗電量也少，節(jié)能。由低壓電源供給，供電電壓大大約為6-24V之間。當 的值小于響應(yīng)。當 的電壓值大于

的值時，時，

輸出為低電平，三極管截止，發(fā)光二極管無輸出為高電平，三極管導(dǎo)通，此時發(fā)光二極管發(fā)光，產(chǎn)生警報！個人資料整理 僅限學(xué)習使用圖2.6.1 發(fā)光二極管 圖2.6.2 報警設(shè)備電路 2.72.7電路原理圖由上述各設(shè)計電路可得出如圖 2.7所示電路原理圖。圖2.7個人資料整理 僅限學(xué)習使用第3章仿真與制作3.1電路的仿真仿真電路如圖

3.1.1,3.1.2

和

3.1.3

所示其中，圖

3.1.1

是溫度未達警戒線

50℃的仿真電路；圖

3.1.2 是溫度剛好為50℃的仿真電路；圖

3.1.3是溫度超過警戒線

50℃的仿真電路。個人資料整理 僅限學(xué)習使用圖3.1.1 27℃時個人資料整理 僅限學(xué)習使用圖3.1.250℃時個人資料整理 僅限學(xué)習使用圖3.1.3 60℃時個人資料整理 僅限學(xué)習使用3.2仿真結(jié)果及其分析由圖3.2.1可以看出：當恒流源取300uA<300K）時，轉(zhuǎn)化為溫度是300-273=27℃，而的電壓值大約為2.7V，即仿真所得的實際結(jié)果與理論相同。由圖3.2.2可以看出：當恒流源取323uA<323K）時，轉(zhuǎn)化為溫度是323-273=50℃，而的電壓值大約為5V，即仿真所得的實際結(jié)果與理論相同。由圖3.2.2可以看出：當恒流源取333uA<333K）時，轉(zhuǎn)化為溫度是333-273=60℃，而的電壓值大約為6.0V，即仿真所得的實際結(jié)果與理論相同。所以，仿真成功，可以通過此裝置測得溫度。3.3溫度測量儀的調(diào)試1.調(diào)試要點和注意事項：用溫度計測傳感器處的溫度 T(℃>如T=27℃<300K）。若取 R0=10KΩ，則U1=3V調(diào)整UR的值使U2=-270mV,若放大器的放大倍數(shù)為－10倍，則放大器的輸出U3應(yīng)為2.7V。測比較器的比較電壓U2值，使其等于所設(shè)定的溫度乘以0.1V，如設(shè)定溫度為50℃，則值為5V。比較器的輸出可接發(fā)光二極管。把溫度傳感器加熱<可以電吹風吹）在溫度小于設(shè)定值前發(fā)光二極管應(yīng)處于熄滅狀態(tài)，反之，為點亮。實物的調(diào)試：溫度測量儀測試：當恒流源取300uA<300K）時，轉(zhuǎn)化為溫度是300-273=27℃，而所測的電壓值為2.53V，與已知的理論值2.7V不符合，應(yīng)調(diào)節(jié)電路板上電位器使的值大約為2.7V即可。當恒流源取323uA<323K）時，轉(zhuǎn)化為溫度是323-273=50℃，而的電壓值4.13V，與已知的理論值不符合，應(yīng)調(diào)節(jié)其電位器使的值大約為5V即可。當恒流源取333uA<333K）時，轉(zhuǎn)化為溫度是333-273=60℃，而的電壓值大約為5.99V，與已知理論值基本6V相同，所以，調(diào)試成功，可以通過此裝置測得溫度。個人資料整理 僅限學(xué)習使用第4章 總結(jié)報告經(jīng)過了一個星期的課程設(shè)計，我感想頗多。這篇關(guān)于溫度測量儀的課程設(shè)計說明書，終于圓滿完成了。期間，方便的網(wǎng)絡(luò)給我提供大量的書本上所沒有資料。通過自己親手設(shè)計，增加了對這門學(xué)科的興趣，而且，由于之前的有關(guān)內(nèi)容學(xué)的不是很扎實，導(dǎo)致剛動手的時候，遇到很大的阻力。但在查閱了大量的資料后，這些內(nèi)容所包含的知識點要比讓我有了深刻的理解。可見通過實際的動手操作，能夠更好的掌握所學(xué)的知識。這讓我明白了實踐的重要性。理論知識固然重要，但只有將理論投入到實踐中去檢驗，才能體現(xiàn)出理論的價值。電路元件只有焊接到電路板上，才能發(fā)揮其真正的作用，單純的研究理論知識，而不去動手實踐，我們就不能全面發(fā)展，就不能成為真正對社會有意義的人。最后，我還明白了團隊合作的重要性。單純靠一個人的力量是無法完成的。只有在一個團隊的共同努力下，才能最終走向成功。這次課程設(shè)計，帶給我很多的教訓(xùn)，但更多的是經(jīng)驗，我相信我會越來越成熟。實驗元件普通二級管穩(wěn)壓管發(fā)光二極管三極管運算放大器電阻電位器直流源電壓表

個人資料整理 僅限學(xué)習使用元件清