模电课程设计.docx
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模电课程设计.docx
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模电课程设计
学号:
0121309340820
课程设计
课程名称
模拟电子技术基础
题目
温度检测显示器
学院
信息工程学院
专业
电子信息工程
班级
电信1306班
姓名
钱国明
指导教师
杨媛媛
2105
年
1
月
17
日
目录
课程设计任务书................................................................................................................... 2
摘要.........................................................................................................................................3
1概述.......................................................................................................................................4
2电路设计...............................................................................................................................5
2.1 设计要求............................................................................................................................5
2.2 基本方案...........................................................................................................................5
2.3创建电路............................................................................................................................5
3电源设计...............................................................................................................................6
4仿真及其结果分析...............................................................................................................7
5实物焊接及调试...................................................................................................................9
5.1 实物焊接............................................................................................................................9
5.2 电路调试...........................................................................................................................9
6心得体会...............................................................................................................................10
参考文献..................................................................................................................................11
附录1.......................................................................................................................................12
附录2.......................................................................................................................................15
本科生课程设计成绩评定表..................................................................................................16
课程设计任务书
学生姓名:
钱国明专业班级:
电信1306班
指导教师:
杨媛媛工作单位:
信息工程学院
题目:
温度检测显示器
初始条件:
具备模拟电子电路的理论知识;具备模拟电路基本电路的设计能力;具备模拟电路的基本调试手段;自选相关电子器件;可以使用实验室仪器调试。
要求完成的主要任务:
(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)
1、检测区间为四段:
A.温度
B.温度
C.温度
D.温度
,要求对每段作出段位显示
2、测量误差
3、标准检测点为:
4、安装调试并完成符合学校要求的设计说明书
5、设计电源;
6、焊接:
采用实验板完成,不得使用面包板。
7、查阅至少5篇参考文献。
按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。
全文用A4纸打印,图纸应符合绘图规范。
时间安排:
1、年月日集中,作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。
2、年月日,查阅相关资料,学习电路的工作原理。
2、年月日至年月日,方案选择和电路设计。
2、年月日至年月日,电路调试和设计说明书撰写。
3、年月日上交课程设计成果及报告,同时进行答辩。
课设答疑地点:
鉴主14楼电子科学与技术实验室。
指导教师签名:
年月日
系主任(或责任教师)签名:
年月日
摘要
温度检测在生活中是随处可见的,各种自动温控装置都包含着温度检测这一装置。
在我们的日常生活中,用到电子产品的地方数不胜数,每一件电子产品都涉及到很多的模电知识,能够灵活的运用模电知识十分重要。
本次的课程设计便要通过所学的模拟电路知识,运用运算放大器和利用NTC热敏电阻来实现简单的温度检测,并通过发光二级管的明暗来显示不同区段的温度,制成一简易的温度检测显示装置。
实物连接成功后,对电路进行调试,直到成功为止。
关键词:
温度;检测;运算放大器
Temperaturedetectioniseverywhereinlife,allkindsofautomatictemperaturecontroldevicecontainsthetemperaturedetectiondevice.Inourdailylife,theuseoflocalelectronicproductsbeyondcount,everypieceofelectronicproductsarerelatedtoelectricalknowledgemodealotof,canusetheelectricmodeflexibilityofknowledgeisveryimportant.Curriculumdesignofthetimeswillbethroughthecircuitsimulationusingthelearnedknowledge,operationalamplifierandtheuseofNTCthermistortemperaturedetectionissimpletorealize,andthroughthelightshadetwotubestodisplaydifferentsectionsoftemperature,madeasimpletemperaturedetectiondisplaydevice.Thephysicalconnectionissuccessful,thecircuitdebugging,untilsuccess.
Keywords:
temperature;detection;operationalamplifier
温度检测显示器
1概述
本实验要求设计一个可以检查温度区间的简单电路,我们便想到了用电压比较器比较电压信号输出来使发光二极管发光,从而来区分不同温度等级。
大体的设计思路就是这样。
这个电路比较简单。
运用惠斯通电桥原理,首先是几组电阻跟温敏电阻通过分压实现电位比较,把比较的两种电位输给运算放大器的两输入端子,再通过放大器放大信号输送给发光二级管。
放大器我们选择了LM324运算放大器,因为该型号市场上比较常见,在各大网站上,而且输出稳定,选用它是比较合适的。
在完成最后设计之前还得用multisim软件。
在一切准备工作做好之后,便可按照流程一步步来完成此次设计,如图1-1是设计流程图。
图1-1设计流程图
2电路设计
2.1设计要求
(1)检测区间为四段:
A.温度
B.温度
C.温度
D.温度
,要求对每段作出段位显示
(2)测量误差
(3)标准检测点为:
(4)安装调试并完成符合学校要求的设计说明书
(5)设计电源;
(6)焊接:
采用实验板完成,不得使用面包板。
2.2基本方案
根据题目要求,系统可以划分为温度检测显示部分和电源部分,其中温度检测显示部分包括温度探头,放大模块和显示模块。
2.3创建电路
图2-1温度检测显示图
电路中运用4个运算放大器和4个二极管及电阻、可调电阻组成。
其中,R15为可调电阻,由于multisim中没有热敏电阻因而我们用它来代替热敏电阻
由于需要测定四个温度检测点,所以用两个LM358T,后面分别连接一个发光二极管为显示器,根据LED发光情况来确定温度值。
图中左边电路部分中的电阻R1为0度对应的热敏电阻阻,R2、R3、R4分别为19度、29度、39度对应的热敏
电阻阻值。
另外电路中R5=R6=R7=R8=R9=10kΩ,通过调节电位器R15来控制显示器的发光情况。
而此时还可以比肩R15与R1、R2、R3、R4的大小关系,确定对应的温度值。
例如,当调节到R15约小于R1时,四个运算放大器中只有连接R1
的那个放大器的同相输入端的电位高于反相输入端的电位,此时只有LED1发光,说明此时的温度为0度。
,LM358T用来放大电流信号以便让发光二级管工作,发光二级管用来显示温度所在区段,我们查询了相关参数,得到热敏电阻的部分温度阻值对应表,如表2-1所示:
表2-1NTC热敏电阻部分R/T对照表型号:
NTC-MF52AT10K5%
根据需要,查出在0℃、19℃、29℃、39℃时温敏电阻的阻值分别为32.5kΩ、13.1kΩ、8.4kΩ、5.5kΩ,将电路图中R1、R2、R3、R4阻值分别设置为这四个阻值即可。
3电源设计
为保证有较好的电压稳定度,制作10V稳压电源。
利用变压器将220V交流电降为12V交流,再经过桥式整流,电容滤去电源中的高频分量,通过稳压器LM317获得10V电压,再经电容滤去纹波。
直流稳压源部分分为变压、整流、滤波、稳压,电路图如图3-1所示。
图3-1直流稳压源电路图
4仿真及其结果分析
创建电路后,运用multisim仿真软件对电路进行仿真,以下为仿真结果:
图4-1LED1发光
如图4-1所示,此时电阻R15=40*0.81=32.4(kΩ),约小于R1,此时只有连接R1的放大器的同相输入端的电位高于反相输入端的点位,因此只有LED1亮,此时对应温度为0度。
图4-2LED1、LED2亮
如图4-2所示,此时电阻R15=40*0.32=12.8(kΩ),约小于R2,此时连接R1和R2的放大器的同相输入端的电位高于反相输入端的点位,因此LED1和LED2亮,此时对应温度为19度。
图4-3LED1、LED2、LED3亮
如图4-3所示,此时电阻R15=40*0.20=8(kΩ),约小于R3,此时连接R1、R2和R3的放大器的同相输入端的电位高于反相输入端的点位,因此LED1、LED2和LED3亮,此时对应温度为29度。
图4-4LED1、LED2、LED3、LED4亮
如图4-4所示,此时电阻R15=40*0.13=5.2(kΩ),约小于R4,此时连接R1、R2、R3和R4的放大器的同相输入端的电位高于反相输入端的点位,因此LED1、LED2、LED3和LED4亮,此时对应温度为39度。
由以上仿真结果可知,当变阻器R15的阻值在0 可以满足设计要求。 5实物焊接及调试 5.1实物焊接 按照电路图进行焊接。 但在焊实物电路的时候,将仿真电路里的R1、R2、R3、R4换成可调电阻,因为根据温敏电阻参数表中不同温度下的阻值可能会有误差,再加上其他因素的影响可能会使结果有些偏差,因此根据实际情况来确定适当调节4个电阻的阻值,即先将温敏电阻置于某一温度检测点下,调节相应的可调电阻使对应的发光二级管刚好发光,再调节好每一个可调电阻的阻值过后就可以固定下来,再将温敏电阻置于待测物内根据发光二级管的两灭情况得出所测温度值的范围。 5.2电路调试 对制作好的电路进行调试,借助实验室的电源设备,接通电源进行仿真测试,可以看到在实验室较冷的条件下只有第一个发光二级管发光,说明实验室温度在0℃-19℃之间,然后用手捏住温敏电阻,可以看到第二个发光二级管发光,紧接着第三个发光二极管也发光了,这表明用手捏住温敏电阻后它的温度在上升。 需要注意的是,我在焊实物电路的时候,将仿真电路里的R1、R2、R3、R4换成了可调电阻,因为根据温敏电阻参数表中不同温度下的阻值可能会有误差,再加上其他因素的影响可能会使结果有些偏差,因此根据实际情况来确定适当调节4个电阻的阻值,即先将温敏电阻置于某一温度检测点下,调节相应的可调电阻使对应的发光二级管刚好发光,再调节好每一个可调电阻的阻值过后就可以固定下来,再将温敏电阻置于待测物内根据发光二级管的两灭情况得出所测温度值的范围 6心得体会 此次课程设计是大学以来做的第一个硬件方面的课程设计,由于是第一次做,一开始无从下手,不知道该怎么做,后来向学姐学长询问并上网查询相关资料以后才有了一点儿眉目,这样才开始做这次课程设计。 通过此次完成模电课程设计,我收获了很多,通过设计相关电路,巩固了模电运算放大器的相关知识,一开始由于不是很了解相关元件的参数,导致设计出了错误的电路图,仿真没法进行,后来翻阅书籍并向其他同学请教过后才更正过来,最终才设计出了比较满意的电路图。 通过电路仿真,这又学会了multisim的使用,又掌握了一种很实用的工具。 不仅仅这些,通过此次课程设计还锻炼了我各方面的能力,就比如说,再最开始的时候,由于连仿真软件都不会使用,闹了许多笑话,不过在不断地尝试过后终于知道该如何正确使用它了。 还有在焊接实物电路时,焊废了好几块电路板,虽然电路蛮简单,但是焊之前没有好好布局,结果焊到某些部分就焊不下去了,用吸锡器拆了过后再焊还是有问题,加热时间过长,将焊盘给吸起来了,在几次焊坏电路板的前提下,终于焊出了我们自己的作品,这都是在小组成员努力下的结果。 当然,此次课程设计还有很多不足之处,比如在电路的设计方面就有一些缺陷,没有先将信号放大后再进行比较,在后边运用放大器进行比较放大时没有加入反馈电路,这样导致电路容易受外界条件影响。 还有再一开始设计中,没有认真计算各电路参数,再老师的提醒下才重新进行详细的参数计算。 总之,这次课程设计给了我很大的收获,受益匪浅。 参考文献 [1]吴友宇.模拟电子技术基础.北京: 清华大学出版社,2000 [2]臧春华.电子线路设计与应用.北京: 高等教育出版社,2004 [3]茅园.运算放大器设计及应用.北京: 电子工程出版社,2005 [4]王远.模拟电子技术基础.北京: 机械工业出版社,1994 [5]康华光.电子技术基础.模拟部分.北京: 高等教育出版社,2006.1 附录1整体电路图 附录2整体元件清单 序号 名称 型号 数量 1 可调变阻器 10k 2 2 可调变阻器 100k 3 3 热敏电阻 mfh103-3950 1 4 电阻 10k 5 5 电阻 50 4 6 功放 Lm358 2 7 二极管 IN4148 4 8 导线 若干 9 排针 一排 10 万用板 1 11 变压器 12v 1 12 二极管 1n4001 2 13 二极管 3n246 4 14 电容 100uf 2 15 电容 47uf 1 16 电阻 240 1 17 可调电阻 1k 1 18 万用板 1 19 发光二极管 4 20 稳压器 LM317 1 本科生课程设计成绩评定表 姓名 性别 专业、班级 课程设计题目: 课程设计答辩或质疑记录: 成绩评定依据: 最终评定成绩(以优、良、中、及格、不及格评定) 指导教师签字: 年月日
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