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东北石油大学课程设计任务书
课程电子线路综合课程设计
题目温度报警器设计
专业电子信息工程姓名李鹤学号130********0
主要内容、基本要求、主要参考资料等
主要内容:
设计一个环境温度监测报警电路,通过对温度报警电路的设计、安装和调试,掌握温度报警电路的工作原理和运算放大器在实际电子电路中的应用。
基本要求:
1.当温度在15℃~30℃范围内(允许误差±
1℃)时,报警器不发声。
2.当温度高于30℃时,报警器发出两种频率交替的“滴—嘟、滴—嘟”声响。
3.当温度低于15℃时,报警器发出间歇式声响。
4.可用5~15V直流稳压电源供电。
5.在保证性能的前提下,尽量减少功耗,降低成本。
主要参考资料:
[1]童诗白,华成英.模拟电子技术基础[M].北京:
高等教育出版社,2001.
[2]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京:
高等教育出版社,1997.
[3]孙梅生.电子技术基础课程设计[M].北京:
高等教育出版社,1998.
完成期限2013年7月13日
指导教师
专业负责人
201年月日
一、任务技术指标
二、总体设计思想
1.基本原理
利用热敏电阻对温度感知敏感这一特性。
在电压比较器上设一个温度(其实设的是电压值),当温度升高,热敏电阻的阻值变大,电压变小,当小到设定值时,自动打开高温报警器。
当温度降低,热敏电阻变小,电压变大,当大到设定值时,自动打开低温报警器。
当温度在15℃~30℃范围内(允许误差±
当温度高于30℃时,报警器发出两种频率交替的“滴—嘟、滴—嘟”声响。
当温度低于15℃时,报警器发出间歇式声响。
2.系统框图
整个电路共分为三大部分:
温度传感电路、电压比较电路和报警电路。
系统框图如下:
图1系统框图
三、具体设计
1.总体设计电路
总体设计如图2原理图所示,共分为三大部分电路,即温度传感器,电压比较器和报警器三部分。
图2原理图
2.模块设计
(1)、温度传感电路
这一部分主要是由具有负温度系数电阻特性的热敏电阻(NTC)Rt为一臂组成测温电桥的传感器。
热敏电阻的稳定性、电阻特性、电阻温度特性都可以通过改变电阻材料的化学成分和改变处理过程中的参数来进行控制。
取决于不同的结构,热敏电阻的工作温度范围可以从-80℃~600℃,甚至更高,热敏电阻是一种电阻值对温度敏感的电阻器件,在温度变化时,它的电阻值会按照预期的规律来变化。
一般来说,它的电阻会随着温度的上升而减少。
将热敏电阻和R1串联,与直流电源连接,热敏电阻与R1分压,因为热敏电阻是负温度系数的,当温度升高是它的阻值降低,R1分得的电压变大,即随温度的升高R1的电压变大。
把R1的电压作为传感电路的输出电压,去与设定的上、下限电压进行比较。
如图3所示。
图3温度采集电路
(2)、电压比较电路
要求在正常工作温度下不发出报警信号,超过正常工作温度时发出报警信号,为此必须设置正常的工作温度所对应的电压范围,超过这个电压范围输出一个信号去控制振荡器工作发出报警信号。
控制电路用两个运算放大器组成的上、下限比较器,组成如原理图。
U1是下限比较电路,R7是可调下限温度的门限,当温度低于正常工作温度时,传感电路传出的电压值小于下限温度门限的电压,输出高电平使振荡器工作;
U2是上限比较电路,R8是可调上限温度的门限,当温度高于正常工作温度时,传感电路传出的电压值大于上限温度门限的电压,输出高电平使振荡器工作。
如图4所示。
图4电压比较电路
(3)、报警电路
当温度超出正常工作的温度时,电压比较电路会输出信号,触发震荡电路,发出报警信号。
振荡器用555定时器做成,发出“滴—嘟”报警信号的振荡器用两个555定时器连接成,当有信号触发震荡器时,通过示波器就会看到产生间歇性不同频率的波形;
发出“滴”报警信号的振荡器用一个555定时器连接成,当有信号触发震荡器时,通过示波器就会看到有固定频率的波形产生。
振荡器再来接扬声器发出报警声。
图5温度报警电路
3.仿真及仿真结果分析
(1)、当温度小于15℃时,通过仿真温度过低电路,用示波器测得的数据如图6所示,即原理图中的U1报警器发出报警信号。
图6U1报警电路仿真波形
(2)、当温度介于15℃和30℃之间时,仿真时通过调整滑动变阻器R1的阻值来模拟实际中热敏电阻阻值的变化,通过仿真,示波器测量两边报警电路的数据如图7所示,报警电路不发出声响。
图7无报警是U1和U2的仿真波形
(3)、当温度大于30℃时,调节R1的阻值模拟温度的变化,通过仿真测得的原理图右侧的报警电路数据如图8所示,此时原理图右侧的报警器发出两种频率交替的“滴—嘟、滴—嘟”声响。
图8U2报警电路仿真波形
图9仿真图
四、结论
该设计首先是使用温度传感器将温度的变化转变为电路电压的变化,从而使不同的温度对应不同的输出电压,然后再与某个电压的标准值进行比较,通过示波器波形来达到报警的目的。
为了结合实际并且提高电路的效果,中间加上放大环节和滤波的环节。
温度报警器的用途很广,一般来说,如变压器超温报警、电脑:
CPU、电源、硬盘、投影仪、冰箱(电脑芯片控制)、环境温度监测等都需要温度报警器。
本设计的要求比较低,在保证性能的前提下,尽量减少功耗,降低成本。
参考资料
[2]阎石.数字电子技术基础[M].北京:
[3]杨欣.电子设计从零开始[M].北京:
清华大学出版社,2005.
[4]孙梅生.电子技术基础课程设计[M].北京:
[5]孙肖子.邓建国主编.电子设计指南[M].北京:
高等教育出版社,2006.
东北石油大学课程设计成绩评价表
课程名称
电子线路综合课程设计
题目名称
温度报警器设计
学生姓名
学号
指导教师姓名
职称
序号
评价项目
指标
满分
评分
1
工作量、工作态度和出勤率
按期圆满的完成了规定的任务,难易程度和工作量符合教学要求,工作努力,遵守纪律,出勤率高,工作作风严谨,善于与他人合作。
20
2
课程设计质量
课程设计选题合理,计算过程简练准确,分析问题思路清晰,结构严谨,文理通顺,撰写规范,图表完备正确。
45
3
创新
工作中有创新意识,对前人工作有一些改进或有一定应用价值。
5
4
答辩
能正确回答指导教师所提出的问题。
30
总分
评语:
指导教师:
201年月日
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- 关 键 词:
- 温度 报警器 设计 汇总