测控电路设计实践

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1、课程设计结题报告课程名称________测控电路________题目温度上下限报警电路及触碰报警电路指导教师刘国忠、吴思进系别仪器科学与光电工程学院专业______测控技术与仪器______学生姓名张雪班级/学号1001/2010010624成绩___________________目录一、设计任务与要求：3二、设计目的3三、系统设计方案41.任务分析42.方案论证43.各单元电路的设计5四、元器件的选择及参数计算71.热敏电阻特性72.集成运算放大器LM32493.运算放大器UA741CN10五、调试与计算

2、12六、电路连接13七、方案的优缺点及改进方法14八、心得与收获14九、元器件清单15十、参考文献16一、设计任务与要求：1.利用NTC热敏电阻制作一个简单的可以控制温度上下限的报警装置：（1）.在正常温度范围，此装置不报警，对应LED不发光，蜂鸣器也不响。（2）.当温度升高时，LED1发绿光报警，当温度降低时LED2发红光报警。（3）.根据自己设计需要设置温度的上下限，即正常温度的范围。（4）.通过放大电路，将温度显示在数字表头上。2.利用触碰开关模拟触摸传感制作一个触碰报警电路（1）.当按下触碰开关时，电

3、路闭合，蜂鸣器报警。（2）.当不按下触碰开关时，电路断开，蜂鸣器不报警。3.技术要求：（1）.测量温度范围为200C～1650C，精度10C；（2）.被测量温度可数字显示；（3）.控制温度连续可调；（4）.温度超过设定值时，产生声光报警；（5）.触碰开关按下时，产生声报警。按照上述功能，完成电路图的设计与仿真，并完成面包板上实际电路的搭建与相关检测调试。二、设计目的：1．掌握热电式传感器工作原理并了解热敏电阻与温度变化的关系；2．熟练应用直流电桥，比较器等基本电路；3．自拟电路，充分体会热电式传感器的实际应用

4、；4．学习使用系统进行电路仿真，用软件绘制原理图。三、系统设计方案：1.任务分析：温度上下限报警装置：提示：（1）：将热敏电阻接到桥式电路中，常温下输出电压为0，LED不发光；（2）：当把热敏电阻加到一定的热水或冷水中，（即温度升高或降低）桥式电路不平衡，导致后续的晶体管出现导通，对应的LED亮；（3）：在接三极管前现需要对桥式电路的输出电压信号放大温度上下限的确定：根据热敏电阻对于不同温度有不同的电阻值的特性来得到。本次使用的是NTC10k的负温度系数热敏电阻，即随着温度的升高，电阻值不断减小。通过查取热敏

5、电阻不同温度时的电阻值，来控制温度上下限的值。电路的实现：主要通过NTC传感器的作用，将温度引起的阻值变化转化为电势的变化，再经过集成运算放大器来控制输出，从而得到对温度上下限的控制。最后经过后续电路，完成亮灯和报警系统。温度显示电路：将热敏电阻输出与放大器相连因为热敏电阻输出的电势较小，所以需要放大电路将其输出电压放大。还需要减法电路，目的是为了能够调零，进行温度的准确标定。触碰报警电路：通过按下和松开触碰开关来控制电路的接通与断开，进而实现报警功能。2.方案论证：温度上下限报警装置方框图热敏电阻发光二极管

6、三极管LM324比较器滑动变阻器温度显示电路框图同比跟随器减法放大器跟随器热敏电阻输出触碰报警电路框图蜂鸣器三极管触碰开关3.各单元电路的设计：我们用multisim原件仿真，画出所设计的电路图。电路基本设计出来后，在计算机上用multisim系统仿真软件实现仿真。对元器件的取值应严格按照设计的电路及实际情况来确定，以减少在硬件操作时的麻烦。以下为仿真后的截图效果：此电路图是由两部分报警电路所组成，其中一部分是温度上下限报警电路，另外一部分是触碰报警电路。温度上下限报警电路：供给5V的电压。热敏电阻与一个10

7、0欧的电阻串联，用100欧的定值电阻的作用是分取一定电压，以便能够测量热敏电阻的输出电压。热敏电阻的输出电压分成两路，一路给LM324运算放大器1的负输入端，另外一端给LM324运算放大器的正输入端（LM324内有四组运算放大器）。运算放大器1正输入端连与一个定值电阻和一个滑动变阻器串联，运算放大器2的负输入端与一个定值电阻和一个滑动变阻器串联。接入滑动变阻器的目的是改变输入的电压值，从而改变温度上下限的设置。与运算放大器1的正输入端串联的滑动变阻器阻值越低，温度的上限值越高。与运算放大器2的负输入端串联的滑

8、动变阻器阻值越低，温度的下限值越低。运算放大器1的正输入端的电压大于负输入端的电压则有电压输出，导通三极管，从而有电流通过，点亮发光二级管。同理，运算放大器2亦是如此。这样就能通过调节滑动变阻器的阻值设定温度的上下限，实现超温报警。触碰报警电路：供给5V的电压。触碰开关与一个三极管串联，蜂鸣器一端连接三极管的集电极，一端连接5V的电压。按下触碰开关，电路闭合，电流通过蜂鸣器流经三极管，构成回路，蜂鸣