二極管溫度傳感器課程設(shè)計(jì)報(bào)告

-0-傳感器原理及工程應(yīng)用課程實(shí)踐報(bào)告測(cè)溫二極管傳感器的溫度測(cè)控電路設(shè)計(jì)姓名XXX學(xué)號(hào)13110XXX專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化課程傳感器原理及應(yīng)用課題：基于測(cè)溫二極管傳感器的溫度測(cè)控電路設(shè)計(jì)溫度是一個(gè)與人們的生活環(huán)境、生產(chǎn)活動(dòng)密切相關(guān)，也是儀器科學(xué)和各類工程設(shè)計(jì)中必須精確測(cè)定的重要物理量。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得測(cè)溫技術(shù)迅速發(fā)展，測(cè)溫范圍不斷拓寬，測(cè)溫精度不斷提高，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(cè)溫度的傳感器種類不同，采用的測(cè)量電路和要求不同，執(zhí)行器、開關(guān)等的控制方式不同，所以相應(yīng)的硬件和軟件也就不同。但對(duì)于初次涉足電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制作來(lái)說(shuō)，了解并實(shí)踐一下傳感器選擇與測(cè)控電路的設(shè)計(jì)、制作的基本過(guò)程是很有必要的。一、基于測(cè)溫二極管傳感器的溫度測(cè)控電路設(shè)計(jì)的工作原理本課題中測(cè)量控制電路組成框圖如下所示：應(yīng)用1N4148二極管的溫度傳感器與集成運(yùn)放設(shè)計(jì)溫度測(cè)量與控制控電路，測(cè)量溫度的范圍為-40℃～125℃，工作電路輸出二值輸出；電路輸出控制繼電器工作，實(shí)現(xiàn)加熱與制冷的轉(zhuǎn)換控制，把控制對(duì)象溫度控制在要求的范圍之內(nèi)（-40℃～125℃）。電路工作過(guò)程為：由二極管IN4148作為溫度傳感器采集溫度信號(hào)，經(jīng)差動(dòng)放大后，送到預(yù)先調(diào)試好的相關(guān)溫度控制比較電路進(jìn)行比較，當(dāng)溫度低于控制溫度下限值時(shí)，紅色發(fā)光二極管亮，繼電器1動(dòng)作，控制加熱器開始加熱。當(dāng)溫度高于控制溫度上限值時(shí)，綠色發(fā)光二極管亮，繼電器2動(dòng)作，控制制冷器開始制冷。當(dāng)溫度在設(shè)定溫度上下限之間時(shí)，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控制情況。為避免測(cè)溫二極管本身通電產(chǎn)生的溫度升高對(duì)測(cè)溫的影響，電路設(shè)計(jì)時(shí)注意不要使通過(guò)測(cè)溫元件的電流超過(guò)1mA。二、總的原理圖圖1三、各組成部分的工作原理1轉(zhuǎn)換電路：將二極管IN4148采集的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。圖22差動(dòng)放大器：由于電信號(hào)非常微弱，需要將電信號(hào)放大處理。圖33同相比較器：當(dāng)溫度低于控制溫度下限值時(shí)，紅色發(fā)光二極管亮，繼電器1動(dòng)作，控制加熱器開始加熱。圖44反向比較器：當(dāng)溫度高于控制溫度上限值時(shí)，綠色發(fā)光二極管亮，繼電器2動(dòng)作，控制制冷器開始制冷。圖55LM324特性：LM324系列運(yùn)算放大器是價(jià)格便宜的帶差動(dòng)輸入功能的四運(yùn)算放大器。可工作在單電源下，電壓范圍是3.0V-32V或+16V。69013三極管特性：9013是一種NPN型硅小功率的三極管它是非常常見(jiàn)的晶體三極管，在收音機(jī)以及各種放大電路中經(jīng)常看到它，應(yīng)用范圍很廣,它是NPN型小功率三極管。四、電路安裝、調(diào)試步驟及方法在室溫下調(diào)整RPl，使U1B的輸出UO2為室溫時(shí)的電壓輸出(當(dāng)量為10mV／℃)。將VDl放入熱水(40～50~C)中，調(diào)整RP2，使U1B的輸出UO2正確。注意應(yīng)反復(fù)調(diào)整電位器RPl、RP2，使UO2輸出正確。調(diào)整RP3，使a點(diǎn)的電位對(duì)應(yīng)控制溫度上限值y1；調(diào)整RP4，使b點(diǎn)的電位對(duì)應(yīng)控制溫度下限值y2，U1C和U1D分別控制繼電器K1和K2。當(dāng)溫度低于控制溫度下限值y2時(shí)，紅色發(fā)光二極管亮，K2繼電器吸合，控制加熱器開始加熱。當(dāng)溫度高于控制溫度上限值y1時(shí)，綠色發(fā)光二極管亮，Kl繼電器吸合，控制制冷器開始制冷。當(dāng)溫度在設(shè)定溫度上下限之間時(shí)，紅色和綠色發(fā)光二極管全熄滅，K1、K2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控制情況。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析溫度/℃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5℃，電壓值就會(huì)升高0.6V左右。六、心得體會(huì)經(jīng)過(guò)一個(gè)多星期的課程設(shè)計(jì)，我的感受頗多，電路的設(shè)計(jì)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(guò)仔細(xì)的計(jì)算，同時(shí)我們也要做到又快又好，都要之前做好充分的準(zhǔn)備和計(jì)劃，否則實(shí)施起來(lái)會(huì)出現(xiàn)很多意想不到的錯(cuò)誤。之前的所有工作相比接下來(lái)的電路調(diào)試，都相差很多了。調(diào)試電路時(shí)，什么情況都會(huì)出現(xiàn)，改變滑動(dòng)變阻器的阻值時(shí)，我們就遇到LED燈毫無(wú)變化，遇到困難時(shí)，心理還是沒(méi)底，我們還得繼續(xù)努力學(xué)習(xí)，解決各種困難，收獲成功！參考文獻(xiàn)[1]童詩(shī)白主編.《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》(第三版)·高教出版社.2001[2]楊素行主編.《模擬電子線路基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程》楊素行(第二版)·高教出版社.1998[3]王成華主編