




已閱讀5頁(yè),還剩18頁(yè)未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀
版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
華北科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)目錄一、 設(shè)計(jì)要求2二、 課程設(shè)計(jì)的作用、目的.2三、 設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn).23、1系統(tǒng)概述23、2單元電路設(shè)計(jì)、仿真與分析.3(1) 溫度傳感器的選擇.3(2) K-變換.5(3) 放大.7(4) 比較11(5) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)14四、 新得體會(huì)及建議.164、1四個(gè)問(wèn)題17(1)問(wèn)題117(2)問(wèn)題218(3)問(wèn)題318(4)問(wèn)題4184、2一個(gè)疑惑19(5)疑惑119五、 附錄.19電子元器明細(xì)表20六、 參考文獻(xiàn).21一、設(shè)計(jì)要求:1. 要求控制電路能夠?qū)κ覝?266度有非常敏感的反應(yīng)。有溫度設(shè)定功能,例如限制溫度為40度,對(duì)應(yīng)4電壓。2. 當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定值時(shí),指示燈點(diǎn)亮,進(jìn)行報(bào)警提示。3. 總體設(shè)計(jì)畫(huà)出原理框圖。4. 單元電路設(shè)計(jì)。5. 利用仿真軟件進(jìn)行電路仿真,列出元件明細(xì)表。6. 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。二、課程設(shè)計(jì)的作用、目的 模擬電路課程設(shè)計(jì)是電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)通過(guò)該教學(xué)環(huán)節(jié),要求達(dá)到以下目:1、使學(xué)生進(jìn)一步掌握模擬電子技術(shù)的理論知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力和綜合分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力;2、使學(xué)生基本掌握常用電子電路的一般設(shè)計(jì)方法,提高電子電路的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?、熟悉并學(xué)會(huì)選用電子元器件,為以后從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的基礎(chǔ)。三、設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)1、系統(tǒng)概述 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫的檢測(cè)及控制,首先需要傳感器將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),將采集的電信號(hào)進(jìn)行處理使電信號(hào)與溫度有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系,并且由于溫度傳感器采集的信號(hào)為微弱的電信號(hào),還必須將信號(hào)放大,再與設(shè)定溫度所對(duì)應(yīng)的電信號(hào)進(jìn)行比較,由比較結(jié)果輸出控制報(bào)警以及加熱電路的工作狀態(tài)。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫的實(shí)時(shí)檢測(cè)。當(dāng)水溫低于設(shè)定溫度時(shí),進(jìn)行加熱;水溫高于設(shè)定溫度則,停止加熱并報(bào)警。制過(guò)程分為以下六個(gè)模塊分別為:溫度傳感器、K-變換、放大、比較(包含溫度設(shè)置)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)(加熱及報(bào)警)、被控制對(duì)象(不在電路設(shè)計(jì)之列,為了更好的說(shuō)明功能的實(shí)現(xiàn),故提出)。傳感器把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)或電壓信號(hào);K-變換將熱力學(xué)溫度K轉(zhuǎn)換成攝氏溫度;并送入比較器與預(yù)先設(shè)定的固定溫度值進(jìn)行比較,由比較器輸出電平的高低變化來(lái)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如繼電器)工作,實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)控制。原理框圖如下: 圖3.1.1 整體設(shè)計(jì)框圖2、單元電路設(shè)計(jì)、仿真與分析 、溫度傳感器的選擇方案一、選用熱電偶溫度傳感器。熱電偶是基于塞爾克現(xiàn)的溫差電動(dòng)勢(shì)效應(yīng)而制成的。兩種不同金屬線A和B連在一起,當(dāng)溫度T和不同時(shí),在和兩端即顯出溫差電動(dòng)勢(shì)E,E與T、的關(guān)系 式中,稱(chēng)為塞貝爾克系數(shù),其值大約為10Uv/,與金屬的種類(lèi)有關(guān); 為常數(shù)。常用之類(lèi)溫度傳感器有熱電偶鉑-鉑銠熱電偶,測(cè)量范圍01600;鎳鉻合金-鎳呂合金熱電偶,測(cè)量范圍為-2001200;銅-康銅熱電偶的測(cè)量范圍-200250,在, 時(shí),這些熱電偶的電動(dòng)勢(shì)分別為0.6452、 4.095、4.277。熱電偶適合于測(cè)量精度要求不高但測(cè)量范圍較寬、測(cè)量上線較高的場(chǎng)合。線性度、穩(wěn)定性 方面都很好,但其成本較高,一般在小系統(tǒng)中很少使用。方案二、采用測(cè)溫電阻傳感器。顧名思義,測(cè)溫電阻就是電阻值隨溫度變化而變化,常用的測(cè)溫電阻有兩種,一種是金屬測(cè)溫電阻,一種是半導(dǎo)體測(cè)溫電阻。對(duì)于高精度的場(chǎng)合,使用金屬測(cè)溫電阻非常適合,它的穩(wěn)定性和線性性都很好,并且量程很大。半導(dǎo)體材料的測(cè)溫電阻俗稱(chēng)熱熱敏電阻,由于它的量程較小,線性性也不是很好,大多數(shù)時(shí)候都用于電路板上的溫度補(bǔ)償。電阻率可以表示為:式中,n為電子濃度;g為電子量;為電子遷移率。對(duì)于金屬而言,n和g都是常數(shù),不隨溫度改變,只有遷移率與溫度成反比。金屬測(cè)溫電阻常用鉑制造,因?yàn)殂K的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定又耐高溫。常用的鉑電阻有兩種,一種是型,一種是型。型鉑電阻表示0在時(shí)的電阻為100,同理型鉑電阻表示1000。市售的鉑電阻測(cè)溫參數(shù),一般標(biāo)注0時(shí)的測(cè)溫電阻阻值和100時(shí)的電阻值,電阻的測(cè)溫靈敏S可表示為; 使用鉑電阻測(cè)溫,其精度可達(dá)以?xún)?nèi),此時(shí)對(duì)阻的測(cè)量精度必須保持在萬(wàn)分之幾。顯然,選用金屬測(cè)溫電阻雖然各方面性能較好,但價(jià)格貴,性?xún)r(jià)比不高;選用此類(lèi)元器件優(yōu)價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn),但由于熱敏電阻的非線性特性會(huì)影響系統(tǒng)的精度。方案三、AD590是美國(guó)Analog Devices 公司生產(chǎn)的二端式集成溫度電流傳感器,具有體積小、重量輕、線性度好、性能穩(wěn)定等一系列優(yōu)點(diǎn)。它的測(cè)溫范圍我-50150度,滿刻度范圍誤差為+0.3度,當(dāng)電源電壓在5V、10V之間,穩(wěn)定度為1%時(shí)誤差只有+0.01度,完全實(shí)用本設(shè)計(jì)對(duì)水溫測(cè)量的要求。另外,AD590是溫度電流傳感器,對(duì)于提高系統(tǒng)的抗干擾能力有很大的幫助,因此本設(shè)計(jì)選用AD590作為溫度傳感器。、K-變換AD590溫度傳感器簡(jiǎn)介AD590是單片集成感溫電流源,具有良好的互換性和線性性質(zhì),能夠消除電源波動(dòng),輸出阻抗高達(dá)10M。器件采用B-1型金屬封裝。其主要特征如下:a、流過(guò)器件的電流變化1A,等于器件的熱力學(xué)溫度變化1K即轉(zhuǎn)換當(dāng)量為1A/K。b、測(cè)量溫度范圍為-55+150c、AD590的電源電壓范圍為430V。電源電壓可46V范圍變化,可承受44V正向電壓和20V的反相電壓,器件反接也不會(huì)被損壞。d、精度高,AD590 共有I、J、K、L、M五檔,其中M檔精度最高,在-55+150范圍內(nèi),非線性誤差為0.3。AD590為電流型PN結(jié)集成溫度傳感器,其輸出電流正比于熱力學(xué)溫度。0溫度時(shí)輸出電流為273A,溫度每變化1,輸出電流變化1A。由于生產(chǎn)是經(jīng)過(guò)精密校正,AD590的接口電路十分簡(jiǎn)單,不需要外圍溫度補(bǔ)償和線性處理電路,便于安裝和調(diào)試。模擬仿真時(shí),用電流源()代替溫度傳感器采集的信號(hào)。 由于AD590其輸出電流是以絕對(duì)零度(-273)為基準(zhǔn),每增加1,它會(huì)增加1uA輸出電流,例如在室溫27時(shí),其輸出為=(273+27)=300uA。本電路以將使溫度與電流的關(guān)系滿足1對(duì)應(yīng)1 uA,采用分流法來(lái)實(shí)現(xiàn),將273uA減去即可實(shí)現(xiàn),即要使=273uA。仿真電路圖如下:圖 3.2.1 K-變換 (3.2.1)元件參數(shù)選?。篴) R17:1N753穩(wěn)壓二極管,穩(wěn)壓范圍5.886.12V、工作電流20。經(jīng)計(jì)算R17取3 較合適。b) R19、R18:要使流過(guò)它的電流()為273uA,經(jīng)測(cè)試1N753實(shí)際穩(wěn)壓6.126V,經(jīng)計(jì)算R19、R18總阻值可取22.44 ,R19取7.44、R18取15。對(duì)電路圖的補(bǔ)充說(shuō)明:最右端為虛地端。 、放大 s按照集成運(yùn)算放大器的參數(shù)來(lái)分,集成運(yùn)算放大器可分為如下幾類(lèi)。通用型運(yùn)算放大器用型運(yùn)算放大器就是以通用為目的而設(shè)計(jì)的。這類(lèi)器件的主要特點(diǎn)是價(jià)格低廉、產(chǎn)品量大面廣,其性能指標(biāo)能適合于一般性使用。例mA741(單運(yùn)放)、LM358(雙運(yùn)放)、LM324(四運(yùn)放)及以場(chǎng)效應(yīng)管為輸入級(jí)的LF356都屬于此種。它們是目前應(yīng)用最為廣泛的集成運(yùn)算放大器。高阻型運(yùn)算放大器類(lèi)集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)是差模輸入阻抗非常高,輸入偏置電流非常小,一般rid(1091012)W,IIB為幾皮安到幾十皮安。實(shí)現(xiàn)這些指標(biāo)的主要措施是利用場(chǎng)效應(yīng)管高輸入阻抗的特點(diǎn),用場(chǎng)效應(yīng)管組成運(yùn)算放大器的差分輸入級(jí)。用FET作輸入級(jí),不僅輸入阻抗高,輸入偏置電流低,而且具有高速、寬帶和低噪聲等優(yōu)點(diǎn),但輸入失調(diào)電壓較大。常見(jiàn)的集成器件有LF356、LF355、LF347(四運(yùn)放)及更高輸入阻抗的CA3130、CA3140等。低溫漂型運(yùn)算放大器在精密儀器、弱信號(hào)檢測(cè)等自動(dòng)控制儀表中,總是希望運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓要小且不隨溫度的變化而變化。低溫漂型運(yùn)算放大器就是為此而設(shè)計(jì)的。目前常用的高精度、低溫漂運(yùn)算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOSFET組成的斬波穩(wěn)零型低漂移器件ICL7650等。高速型運(yùn)算放大器在快速A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、視頻放大器中,要求集成運(yùn)算放大器的轉(zhuǎn)換速率SR一定要高,單位增益帶寬BWG一定要足夠大,像通用型集成運(yùn)放是不能適合于高速應(yīng)用的場(chǎng)合的。高速型運(yùn)算放大器主要特點(diǎn)是具有高的轉(zhuǎn)換速率和寬的頻率響應(yīng)。常見(jiàn)的運(yùn)放有LM318、mA715等,其SR=5070V/ms,BWG20MHz。低功耗型運(yùn)算放大器由于電子電路集成化的最大優(yōu)點(diǎn)是能使復(fù)雜電路小型輕便,所以隨著便攜 運(yùn)算放大器式儀器應(yīng)用范圍的擴(kuò)大,必須使用低電源電壓供電、低功率消耗的運(yùn)算放大器相適用。常用的運(yùn)算放大器有TL-022C、TL-060C等,其工作電壓為2V18V,消耗電流為50250mA。目前有的產(chǎn)品功耗已達(dá)微瓦級(jí),例如ICL7600的供電電源為1.5V,功耗為10mW,可采用單節(jié)電池供電。高壓大功率型運(yùn)算放大器算放大器的輸出電壓主要受供電電源的限制。在普通的運(yùn)算放大器中,輸出電壓的最大值一般僅幾十伏,輸出電流僅幾十毫安。若要提高輸出電壓或增大輸出電流,集成運(yùn)放外部必須要加輔助電路。高壓大電流集成運(yùn)算放大器外部不需附加任何電路,即可輸出高電壓和大電流。例如D41集成運(yùn)放的電源電壓可達(dá)150V,mA791集成運(yùn)放的輸出電流可達(dá)1A。選用放大器的原則是,在滿足條件的前提下,盡量選用價(jià)格低廉的集成運(yùn)放,也就是說(shuō)選擇性?xún)r(jià)比高的器件。本設(shè)計(jì)對(duì)運(yùn)放無(wú)特殊要求,可選擇通用型運(yùn)放即可,查閱資料后,決定選擇LM741,能滿足本設(shè)計(jì)要求。LM741基本參數(shù)如下:表1:表2:本單元電路要完成兩次放大,每級(jí)放大10倍,電路仿真圖如下: 圖3.3.1 兩級(jí)放大電路 (3.3.1) (3.3.2)運(yùn)放的外圍電路包括:反饋R20,R24所在支路;以及R25,R26所構(gòu)成的調(diào)零電路。元件參數(shù)的選擇: 要使最終放大結(jié)果為2070對(duì)應(yīng)27V。用電壓表實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)傳入溫度。經(jīng)計(jì)算元件參數(shù)選擇:a) R20、R21選擇10b) R22、R23選擇5.1c) R24選擇45.9d) 外圍調(diào)零滑動(dòng)變阻器R25 、R26 選擇30(常規(guī)接法)e) 電源為15V直流、比較比較電路主要實(shí)現(xiàn)將預(yù)設(shè)置溫度與傳感器收集的溫度進(jìn)行比較,輸出值用來(lái)控制執(zhí)行電路。由兩部分組成:預(yù)設(shè)置溫度電路溫度按照 (3.4.1)線性關(guān)系進(jìn)行設(shè)置: 在設(shè)計(jì)預(yù)設(shè)置電路時(shí)考慮到,設(shè)置的精確性,故采用恒流源,本設(shè)計(jì)要求為2260,考慮留有余地,設(shè)置范圍定為2070度。參數(shù)選擇如下:a) 恒流源 500uA。b) 最低為20,經(jīng)計(jì)算確定R11為4。c) 上限為70,則滑動(dòng)變阻器R12阻值應(yīng)為10,對(duì)R13無(wú)特殊要求取10。d) 電源為12V直流。比較電路:選用比較器的原則是,在滿足條件的前提下,盡量選用價(jià)格低廉的集成運(yùn)放,也就是說(shuō)選擇性?xún)r(jià)比高的器件。本設(shè)計(jì)對(duì)運(yùn)放無(wú)特殊要求,可選擇通用型比較器即可,查閱資料后,決定選擇LM311,合本設(shè)計(jì)。LM311資料如下:表3:表4:LM311的輸出采用OC輸出,故需接上拉電阻,外接電路采用LM311常用電路。補(bǔ)充說(shuō)明:函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)置為3vpp元件參數(shù)選擇:a) 電源采用;b) 上拉電阻1;c) 在預(yù)設(shè)置電路中并聯(lián)電壓表,觀察設(shè)置溫度。電路圖如下: 圖3.4.1 圖3.4.2、執(zhí)行機(jī)構(gòu) 由比較器直接控制繼電器工作狀態(tài),執(zhí)行機(jī)構(gòu)由兩部分構(gòu)成:報(bào)警電路、加熱電路(在仿真時(shí),采用220V、100W白織燈代替)。仿真電路圖如下:輸入高電平,報(bào)警 圖 3.5.1 圖 3.5.2輸入底電平,加熱 圖 3.5.3 圖 3.5.4元件的參數(shù)選擇:繼電器:EDR2H1AO5 為常開(kāi)繼電器: 最大電壓:16V 吸合電壓:3.75V 釋放電壓:0.8VEDRO11B05 為常閉繼電器,基本參數(shù): 最大電壓:6V 吸合電壓:3.2V 釋放電壓:0.8V 二極管:無(wú)特別要求,二極管VD的作用是繼電器線圈斷電瞬間,提供能量釋放回路,保護(hù)電路。 LED2:為報(bào)警燈工作電流5 。 電阻:電磁繼電器工作時(shí)有一定電阻,R14經(jīng)計(jì)算可選擇1.5。 白織燈:代替電熱絲,選擇220V 100W。 保護(hù):熔絲保護(hù)U4。總體設(shè)計(jì)電路圖: 圖3.5.5 原理圖效果一:水溫低于設(shè)置溫度(),加熱狀態(tài)(LED2不亮,燈泡亮)。圖3.5.6 加熱效果二:水溫高于設(shè)置溫度(),報(bào)警狀態(tài)(LED2亮,燈泡不亮)。 圖3.5.7 報(bào)警四、心得體會(huì)及建議通過(guò)三周的努力,我成功的完成了此次設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我們學(xué)會(huì)了很多知識(shí)的同時(shí)也鍛煉了自己的各方面能力。在設(shè)計(jì)的初期我也遇到了很多的困難,但通過(guò)自己的努力和老師的指導(dǎo)克服了種種困難。雖然此次設(shè)計(jì)比較成功,完成了設(shè)計(jì)的基本要求,但是電路還存在著很多不足之處,希望在今后我還能將其完善。本次設(shè)計(jì)是第一次接觸模擬電子的設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)電路時(shí)比較順利,是由于在模擬電子技術(shù)課上學(xué)的理論比較扎實(shí),但明顯感覺(jué)在電路模擬過(guò)程中極其不順利。主要遇到了以下四個(gè)問(wèn)題(已解決),一個(gè)疑惑(未解決):1、四個(gè)問(wèn)題: (1) 忽略了運(yùn)算放大器的輸出最值。左圖電路輸入電壓過(guò)大,輸出最大值只能是10V,右圖輸入電壓合適,能正常放大。 圖4.1.1 圖4.1.2(2) 較放大器輸出一般采用OC輸出,本設(shè)計(jì)采LM311正是采用的這種輸出方式。左圖沒(méi)有上拉電阻,故不論輸入電壓,輸出始終趣近于0V,右圖電路引入了上拉電阻,可以輸出高低電平0或12V。 圖4.1.3 圖4.1.4(3) Z型繼電器始終不會(huì)控制,最后只能采用兩個(gè)繼電器狀態(tài)相反的繼電器代替。第一個(gè)電路圖:雖然輸出了高電平,但報(bào)警(綠)燈不亮,不論如何調(diào)整,始終無(wú)法解決。第二個(gè)電路圖:采用兩個(gè)繼電器代替Z型繼電器的功能,達(dá)到控制效果。 圖4.1.5 圖4.1.6(4) 穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值和外電路有關(guān),如果和它并聯(lián)的支路電阻太小起不到穩(wěn)壓的效果。說(shuō)明: 左邊電路圖由于支路電阻太小,不能正常穩(wěn)壓;右邊電路圖支路電阻趨緊無(wú)窮,故能正常穩(wěn)壓圖4.1.7 圖4.1.82、一個(gè)疑惑:(5) 雖然電路實(shí)現(xiàn)了功能,但D2穩(wěn)壓
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2025年春季學(xué)期《思想道德與法治》專(zhuān)題測(cè)試1-7參考答案
- 西安市經(jīng)開(kāi)區(qū)2023年八年級(jí)《語(yǔ)文》上學(xué)期期末試題與參考答案
- Web考試更新內(nèi)容試題及答案策略
- 財(cái)務(wù)成本管理與企業(yè)經(jīng)營(yíng)模式試題及答案
- 2025年計(jì)算機(jī)ACCESS考試共同關(guān)注試題及答案
- 高效備考稅法試題及答案
- 計(jì)算機(jī)二級(jí)Web考試新規(guī)探討試題及答案
- C語(yǔ)言技術(shù)實(shí)踐試題及答案2025年評(píng)估
- C語(yǔ)言項(xiàng)目管理的經(jīng)驗(yàn)分享試題及答案
- 探索不同類(lèi)型測(cè)試用例的設(shè)計(jì)方法試題及答案
- 安徽省江南十校2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期5月階段聯(lián)考化學(xué)試題2
- 東方電影學(xué)習(xí)通超星期末考試答案章節(jié)答案2024年
- (完整)注冊(cè)安全工程師考試題庫(kù)(含答案)
- 2024年貴州省貴陽(yáng)市中考生物地理合卷試題(含答案逐題解析)
- 概率論在實(shí)際生活中的應(yīng)用
- 山西省電子政務(wù)外網(wǎng)初步設(shè)計(jì)方案
- 辦公樓室內(nèi)裝飾工程施工設(shè)計(jì)方案技術(shù)標(biāo)范本
- 執(zhí)業(yè)醫(yī)師法培訓(xùn)課件
- 新時(shí)代新型職業(yè)農(nóng)民素養(yǎng)課件講解
- 2024年咸陽(yáng)市城市發(fā)展集團(tuán)有限公司招聘筆試沖刺題(帶答案解析)
- 2023年電力安全生產(chǎn)工作規(guī)程
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論