超溫報(bào)警電路的模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 超溫報(bào)警電路的模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 課程設(shè)計(jì)名稱：電子專業(yè)課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)題目：超溫報(bào)警電路的模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 名 稱：南昌航空大學(xué)科技學(xué)院信息工程系 專業(yè)： 電子信息工程 班級： 學(xué)號： 姓名： 評分： 教師： 20 年 月 日 - 1 -摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類對自動(dòng)控制線路的開發(fā)不斷深入，對各種控制線路的保護(hù)意識也逐漸增強(qiáng)。其中的超溫報(bào)警電路是在實(shí)際應(yīng)用中相當(dāng)廣泛的安全保護(hù)電路。所有電路均按基本功能分類編排，包括車輛類報(bào)警、有害氣體類報(bào)警、無線遙控類報(bào)警、定時(shí)提醒類報(bào)警、設(shè)備故障類報(bào)警、電話自動(dòng)類報(bào)警、電源安全及其他類報(bào)警應(yīng)用電路。這些電路既有簡單

2、易制的家用防盜報(bào)警器電路，也有電路復(fù)雜的多功能報(bào)警器電路。在現(xiàn)實(shí)生活中，常有一種工程技術(shù)，即自動(dòng)溫度補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備，在規(guī)定溫度內(nèi)正常工作，設(shè)備溫度一旦超出上限，便立即切斷電源報(bào)警。本次設(shè)計(jì)主要運(yùn)用基本的模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)和傳感器原理的知識，從基本的元器件出發(fā)，實(shí)現(xiàn)了超溫報(bào)警電路的設(shè)計(jì)。超溫報(bào)警電路是采用LM324溫度傳感器設(shè)計(jì)的，報(bào)警溫度超過設(shè)定溫度時(shí)會(huì)發(fā)出光報(bào)警信號。本電路主要由低功耗四運(yùn)算放大器LM324、熱敏電阻、LED發(fā)光二極管等元器件組成，并利用熱敏電阻的阻值隨著溫度的升高而增大這個(gè)原理改變四運(yùn)算放大器LM324比較器的比較電壓，使其輸出產(chǎn)生變化，從而引起發(fā)光二極管發(fā)出可見光，從而起到溫度

3、指示的作用。在實(shí)際應(yīng)用中，利用發(fā)光二極管的溫度指示作用來判斷環(huán)境溫度的變化，從而減少不必要的損失。關(guān)鍵詞：超溫報(bào)警、熱敏電阻、自動(dòng)控制。 目 錄前 言1第一章 設(shè)計(jì)要求與方案2第二章 電路設(shè)計(jì)32.1 主要包含的內(nèi)容32.2 穩(wěn)壓源電路設(shè)計(jì)32.3 測量電路的設(shè)計(jì)42.4 放大電路設(shè)計(jì)42.5 報(bào)警電路設(shè)計(jì)52.6 整體電路5第三章 實(shí)驗(yàn)調(diào)試與分析7結(jié) 論8參考文獻(xiàn)9附錄一 元器件清單10 超溫報(bào)警電路的模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 前 言溫度測量與控制電路廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中的各個(gè)方面，特別是在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度自動(dòng)控制已經(jīng)成為一個(gè)相當(dāng)成熟的技術(shù)。本次課程設(shè)計(jì)給我們創(chuàng)造了良好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)：一是查閱資料將自己

4、所學(xué)的數(shù)字電子技術(shù)，模擬電子技術(shù)，以及傳感器的相關(guān)知識綜合運(yùn)用，二是系統(tǒng)了解溫度監(jiān)測的詳細(xì)過程，為日后的學(xué)習(xí)和工作增長知識，積累經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)經(jīng)過查資料、撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告等，加強(qiáng)在電子技術(shù)方面解決實(shí)際問題的能力，基本掌握常用模擬電子線路的相關(guān)知識，提高模擬電子線路的制作、調(diào)試和測試能力。在確定課設(shè)題目，經(jīng)仔細(xì)分析問題后，我們發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)課題要求溫度控制的基本原理是采用簡單芯片構(gòu)成電路。在了解單元電路的基本構(gòu)成后，我們總結(jié)出電路實(shí)現(xiàn)的基本原理，即通過將熱敏電阻受溫度影響所產(chǎn)生的輸出電壓送至LM324集成電路內(nèi)部各級比較器，從而輸出與溫度相對應(yīng)的顯示值。通過電阻分壓，做溫度控制開關(guān)，從而達(dá)到控制溫度的作用。本

5、應(yīng)用具有溫度報(bào)警功能，當(dāng)發(fā)熱體靠經(jīng)熱敏電阻時(shí)，熱敏電阻阻值變大，使得LM324同相輸入大于發(fā)相輸入，輸出端輸出高電平，LED發(fā)光二極管依次點(diǎn)亮達(dá)到溫度指示和報(bào)警功能。 第一章 設(shè)計(jì)要求與方案1.1設(shè)計(jì)要求本次設(shè)計(jì)的題目為超溫報(bào)警電路的模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)，顧名思義就是運(yùn)用溫度傳感器的溫度特性從 而達(dá)到超過一定設(shè)定的溫度時(shí)的報(bào)警作用。其主要功能和指標(biāo)如下：1. 利用溫度傳感器（熱敏電阻）測量某環(huán)境的溫度。2. 當(dāng)溫度超過設(shè)定的值時(shí)發(fā)出警報(bào)。3. 采用蜂鳴器報(bào)警，聲音大小由環(huán)境溫度與報(bào)警溫度的差值決定。4. 了解由555定時(shí)器構(gòu)成的報(bào)警電路及原理。1.2設(shè)計(jì)方案本實(shí)驗(yàn)首先通過一個(gè)由放大器LM358P U1

6、A組成的電壓跟隨器，使該放大器的輸出電壓穩(wěn)定在2.5V左右，該電壓剛好能滿足測量電路的工作，R10處本應(yīng)接一個(gè)熱敏電阻，由于元器件的缺乏，此處用一個(gè)精密電位器代替，首先確定好一個(gè)阻值，相當(dāng)于設(shè)定了一個(gè)特定的溫度，當(dāng)改變電位器R10的阻值時(shí)，放大器LM358P U1B的輸入電壓發(fā)生變化，通過放大電路使555定時(shí)器產(chǎn)生脈沖信號，從而蜂鳴器發(fā)出間歇的響聲。第二章 電路設(shè)計(jì)2.1 主要包含的內(nèi)容1. 穩(wěn)壓源電路的設(shè)計(jì)2. 測量電路的設(shè)計(jì)3. 放大電路的設(shè)計(jì)4. 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)2.2 穩(wěn)壓源電路設(shè)計(jì) 利用運(yùn)放LM358構(gòu)成電壓跟隨器，形成穩(wěn)定的電壓源供測量電路使用。其中D1采用4.7V左右的穩(wěn)壓管，調(diào)節(jié)

7、R8使電壓跟隨器U1A的輸出Uo1穩(wěn)定在2.5V，為后面的測量電路提供可靠地電源供應(yīng)，其電路原理圖如圖3.2： 圖2.1 穩(wěn)壓電源電路圖2.3 測量電路的設(shè)計(jì) 圖2.2 測量電路以熱敏電阻作為溫度傳感器進(jìn)行溫度的測量，采用的熱敏電阻為正溫度系數(shù)，即隨著溫度的升高，阻值增大。該熱敏電阻在常溫時(shí)阻值約為680（在電路圖中以可變電阻R10代替），該部分電路原理圖如圖2，圖中的V1可用圖1中Uo1代替。2.4 放大電路設(shè)計(jì)利用運(yùn)放LM358構(gòu)成差動(dòng)放大電路，如圖3.4，運(yùn)放LM358對從5腳和6腳過來的電壓進(jìn)行相減放大。Uo2 圖2.3 放大電路 （注：圖中的V1可用圖1中Uo1代替。R10等效為正溫

8、度系數(shù)熱敏電阻）2.5 報(bào)警電路設(shè)計(jì)報(bào)警電路相對簡單，5V的穩(wěn)壓二極管使蜂鳴器工作在正常狀態(tài)，避免當(dāng)溫度過高時(shí)將蜂鳴器燒壞。該部分電路圖如圖3.5： 圖2.4 報(bào)警電路2.6 整體電路通過以上設(shè)計(jì)，得到該溫度報(bào)警器的總體電路圖（如圖2.5）。 圖2.5 整體電路（注：圖2.5中R10本為正溫度系數(shù)熱敏點(diǎn)電阻，但此處用精密電位器代替，R8和R9為電位器，Uo處接報(bào)警電路）傳感器的工作電流一般選擇1mA以下，這樣可避免電流產(chǎn)生的熱影響測量精度，并要求電源電壓穩(wěn)定。D1為穩(wěn)壓管，并經(jīng)R3和R8分壓，調(diào)節(jié)R8使電壓跟隨器U1A輸出2.5V的穩(wěn)定電流。由R4、R5、R9、R10組成測量電路，其輸出接U1

9、B差動(dòng)放大器，經(jīng)放大后輸出，相應(yīng)輸出電壓為0+5V，其輸出靈敏度為50mV/。該電路中采用了運(yùn)放LM358，其引腳圖，及各部分功能如下：在LM358中有兩個(gè)單獨(dú)的運(yùn)放，在它的8個(gè)引腳中，如圖2.6引腳13為一個(gè)運(yùn)放，57為第二個(gè)運(yùn)放，其中1腳和7腳為輸出端，2腳和6腳為反相輸入端，3腳和5腳為同相輸入端。 相應(yīng)的邏輯功能圖如圖2.7: 圖2.6 LM358引腳圖 圖2.7LM358的邏輯功能圖 第三章 實(shí)驗(yàn)調(diào)試與分析 按照電路圖連接好電路后，接通電源，蜂鳴器不能正常發(fā)聲。調(diào)節(jié)R8，用萬能表測量U1A的電壓，使U1A的輸出電壓為2.5V,調(diào)節(jié)R9，使U1B的輸出電壓在0+5V之內(nèi)，避免電壓過高燒

10、壞555定時(shí)器。然后再調(diào)節(jié)R9，使R9的阻值從0開始逐漸增大，觀察蜂鳴器的狀態(tài)，在調(diào)節(jié)R9的過程中，發(fā)現(xiàn)蜂鳴器總是不響，因此只好檢查電路是否連接正確。結(jié)果發(fā)現(xiàn)555芯片的6腳上有一根細(xì)銅絲搭在7腳上，造成短路，糾正電路后重新接通電源，調(diào)節(jié)R9，發(fā)現(xiàn)蜂鳴器還是沒有聲音。于是我又對各個(gè)模塊進(jìn)行檢查和測量，卻沒有任何收獲。無奈之下，只好請教于同學(xué)。同學(xué)也認(rèn)為電路沒有問題，于是用萬用表測了一下蜂鳴器兩端的電壓，其電壓為4.7V，蜂鳴器并沒有接反，猜測是蜂鳴器壞了，換了一個(gè)，重新接通電源調(diào)試，調(diào)節(jié)R9時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)R9的阻值超過特定的值以后，蜂鳴器就能發(fā)聲，當(dāng)減小R9的阻值低于該特定值時(shí)，蜂鳴器停止發(fā)聲。這

11、種現(xiàn)象表明該電路能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的效果，電路一切正常。 結(jié) 論 在本次的課程設(shè)計(jì)中通過認(rèn)真選題，找材料，分析、設(shè)計(jì)等，也掌一些軟件的操作方法，這為以后的學(xué)習(xí)做了鋪墊。整個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了從單一的理論學(xué)習(xí)到解決實(shí)際問題的轉(zhuǎn)變。通過本次的課程設(shè)計(jì)，最大的收獲就是提高了動(dòng)手能力，培養(yǎng)了尋求解決問題的能力和團(tuán)隊(duì)精神，同時(shí)也增強(qiáng)了其它方面的能力。在設(shè)計(jì)中，充分應(yīng)用以前所學(xué)的知識，例如：集成電路、三極管、二極管、定時(shí)器555等元件的應(yīng)用。這次實(shí)踐讓人受益匪淺，在摸索該如何設(shè)計(jì)電路使之實(shí)現(xiàn)所需功能的過程中，特別有趣，既培養(yǎng)了設(shè)計(jì)思維，又增強(qiáng)了實(shí)際操作能力。 課程設(shè)計(jì)的自主設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)和研究過程中，通過寫課程設(shè)計(jì)的總結(jié)報(bào)告，初步訓(xùn)練了書面表達(dá)能力，組織邏輯能力，這些技能應(yīng)用性強(qiáng)，對將來就業(yè)和進(jìn)一步發(fā)展幫助較大。同時(shí)也加強(qiáng)了對課本知識的理解，能夠做到理論和實(shí)際相互聯(lián)系，收獲很大，并且深深地體會(huì)到自己所學(xué)知識的不足，激發(fā)了作者的自學(xué)能力和應(yīng)對挑戰(zhàn)的能力。為今后學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)，也培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的作風(fēng)。 參考文獻(xiàn)1 吉雷. Protel 99. 西安電子科技大學(xué)出版社，20002 王港元. 電工電子實(shí)踐指導(dǎo). 江西科學(xué)技術(shù)出版社，20053 鄭步生.Multisim2001電路設(shè)計(jì)及防真入門與應(yīng)用.電子工業(yè)出版社，20084 何社成. 實(shí)