測控電路設(shè)計實踐

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1、課程設(shè)計結(jié)題報告課程名稱________測控電路________題目溫度上下限報警電路及觸碰報警電路指導教師劉國忠、吳思進系別儀器科學與光電工程學院專業(yè)______測控技術(shù)與儀器______學生姓名張雪班級/學號1001/2010010624成績___________________目錄一、設(shè)計任務(wù)與要求：3二、設(shè)計目的3三、系統(tǒng)設(shè)計方案41.任務(wù)分析42.方案論證43.各單元電路的設(shè)計5四、元器件的選擇及參數(shù)計算71.熱敏電阻特性72.集成運算放大器LM32493.運算放大器UA741CN10

2、五、調(diào)試與計算12六、電路連接13七、方案的優(yōu)缺點及改進方法14八、心得與收獲14九、元器件清單15十、參考文獻16一、設(shè)計任務(wù)與要求：1.利用NTC熱敏電阻制作一個簡單的可以控制溫度上下限的報警裝置：（1）.在正常溫度范圍，此裝置不報警，對應LED不發(fā)光，蜂鳴器也不響。（2）.當溫度升高時，LED1發(fā)綠光報警，當溫度降低時LED2發(fā)紅光報警。（3）.根據(jù)自己設(shè)計需要設(shè)置溫度的上下限，即正常溫度的范圍。（4）.通過放大電路，將溫度顯示在數(shù)字表頭上。2.利用觸碰開關(guān)模擬觸摸傳感制作一個觸碰報警電路

3、（1）.當按下觸碰開關(guān)時，電路閉合，蜂鳴器報警。（2）.當不按下觸碰開關(guān)時，電路斷開，蜂鳴器不報警。3.技術(shù)要求：（1）.測量溫度范圍為200C～1650C，精度10C；（2）.被測量溫度可數(shù)字顯示；（3）.控制溫度連續(xù)可調(diào)；（4）.溫度超過設(shè)定值時，產(chǎn)生聲光報警；（5）.觸碰開關(guān)按下時，產(chǎn)生聲報警。按照上述功能，完成電路圖的設(shè)計與仿真，并完成面包板上實際電路的搭建與相關(guān)檢測調(diào)試。二、設(shè)計目的：1．掌握熱電式傳感器工作原理并了解熱敏電阻與溫度變化的關(guān)系；2．熟練應用直流電橋，比較器等基本電路；3

4、．自擬電路，充分體會熱電式傳感器的實際應用；4．學習使用系統(tǒng)進行電路仿真，用軟件繪制原理圖。三、系統(tǒng)設(shè)計方案：1.任務(wù)分析：溫度上下限報警裝置：提示：（1）：將熱敏電阻接到橋式電路中，常溫下輸出電壓為0，LED不發(fā)光；（2）：當把熱敏電阻加到一定的熱水或冷水中，（即溫度升高或降低）橋式電路不平衡，導致后續(xù)的晶體管出現(xiàn)導通，對應的LED亮；（3）：在接三極管前現(xiàn)需要對橋式電路的輸出電壓信號放大溫度上下限的確定：根據(jù)熱敏電阻對于不同溫度有不同的電阻值的特性來得到。本次使用的是NTC10k的負溫度系數(shù)

5、熱敏電阻，即隨著溫度的升高，電阻值不斷減小。通過查取熱敏電阻不同溫度時的電阻值，來控制溫度上下限的值。電路的實現(xiàn)：主要通過NTC傳感器的作用，將溫度引起的阻值變化轉(zhuǎn)化為電勢的變化，再經(jīng)過集成運算放大器來控制輸出，從而得到對溫度上下限的控制。最后經(jīng)過后續(xù)電路，完成亮燈和報警系統(tǒng)。溫度顯示電路：將熱敏電阻輸出與放大器相連因為熱敏電阻輸出的電勢較小，所以需要放大電路將其輸出電壓放大。還需要減法電路，目的是為了能夠調(diào)零，進行溫度的準確標定。觸碰報警電路：通過按下和松開觸碰開關(guān)來控制電路的接通與斷開，進而

6、實現(xiàn)報警功能。2.方案論證：溫度上下限報警裝置方框圖熱敏電阻發(fā)光二極管三極管LM324比較器滑動變阻器溫度顯示電路框圖同比跟隨器減法放大器跟隨器熱敏電阻輸出觸碰報警電路框圖蜂鳴器三極管觸碰開關(guān)3.各單元電路的設(shè)計：我們用multisim原件仿真，畫出所設(shè)計的電路圖。電路基本設(shè)計出來后，在計算機上用multisim系統(tǒng)仿真軟件實現(xiàn)仿真。對元器件的取值應嚴格按照設(shè)計的電路及實際情況來確定，以減少在硬件操作時的麻煩。以下為仿真后的截圖效果：此電路圖是由兩部分報警電路所組成，其中一部分是溫度上下限報警電

7、路，另外一部分是觸碰報警電路。溫度上下限報警電路：供給5V的電壓。熱敏電阻與一個100歐的電阻串聯(lián)，用100歐的定值電阻的作用是分取一定電壓，以便能夠測量熱敏電阻的輸出電壓。熱敏電阻的輸出電壓分成兩路，一路給LM324運算放大器1的負輸入端，另外一端給LM324運算放大器的正輸入端（LM324內(nèi)有四組運算放大器）。運算放大器1正輸入端連與一個定值電阻和一個滑動變阻器串聯(lián)，運算放大器2的負輸入端與一個定值電阻和一個滑動變阻器串聯(lián)。接入滑動變阻器的目的是改變輸入的電壓值，從而改變溫度上下限的設(shè)置。與

8、運算放大器1的正輸入端串聯(lián)的滑動變阻器阻值越低，溫度的上限值越高。與運算放大器2的負輸入端串聯(lián)的滑動變阻器阻值越低，溫度的下限值越低。運算放大器1的正輸入端的電壓大于負輸入端的電壓則有電壓輸出，導通三極管，從而有電流通過，點亮發(fā)光二級管。同理，運算放大器2亦是如此。這樣就能通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值設(shè)定溫度的上下限，實現(xiàn)超溫報警。觸碰報警電路：供給5V的電壓。觸碰開關(guān)與一個三極管串聯(lián)，蜂鳴器一端連接三極管的集電極，一端連接5V的電壓。按下觸碰開關(guān)，電路閉合，電流通過蜂鳴器流經(jīng)三極管，構(gòu)成回路，蜂鳴