温度传感器实验.docx
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温度传感器实验.docx
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温度传感器实验
(学校logo+学校名)
xxxx“毕昇杯”全国大学生电子设计大赛
参
赛
作
品
作品名称:
无线传能系统的设计与实现
参赛选手:
专业:
指导老师:
xxxx年x月x日
摘要
利用电磁感应原理,通过电磁感应,电能以无线的方式传送至负载设备。
实现的是高效率的无线能量传输。
发射部分够成的是串联谐振回路,接收部分构
成的是并联谐振回路。
当发射和接收回路的谐振频率越接近,线圈的传输能量效率越高、传送距离越大。
目前我们做的最好效果是在6厘米的范围,给达盛51单片机模块和温度传感器以及LCD1602提供电源。
关键词:
无线、耦合线圈、电磁感应、能量、达盛51平台
Abstract
Byusingtheprincipleofelectromagneticinductionelectromagneticinduction,electricity,wirelesstransmissiontoloadtheway.
Therealizationofthewirelesstransmissionofpowerisefficient.Aspartofthelaunchisenough,receivingpartseriescircuit
Theparallelresonantcircuitasis.Whensendingandreceivingcircuit,theresonancefrequencyofthetransmissionofcoilapproximatestothehigherenergyefficiencyandtransmissiondistance.Currentlywedothebestresultisin6cmlongrange,toreachshing51-seriesmicrocomputermoduleandtemperaturesensorandLCD1602providepowersupply.
Keywords:
wireless,couplingcoil,electromagneticinduction,energy,cheng51platform
1、方案论证与比较
1.1振荡电路
方案一:
采用NE555与RC构成的振荡器,频率在一定的范围内可调,电路简单而且省电,但是稳定性不高。
方案二:
采用有源晶振产生高频振荡信号,频率高、稳定性好而且不需要外围电路。
综上所述:
因为系统要求的频率比较高,而且稳定性要好。
因此选择方案二比较合适。
1.2功率放大电路
方案一:
采用一般的放大电路进行放大,功耗小,但是不能放大高频信号。
方案二:
采用大功率开关三极管作为功放元件,但是管耗较大,需要大面积的散热片。
综上所述:
由于系统的频率高,只能使用大功率三极管放大高频信号。
因此选择方案二满足要求。
1.3接收电路
方案一:
对电容进行快速和慢速充电。
方案二:
在一定的距离内带动负载。
综上所述:
方案二的效果比较明显,容易观察,而且更具有研究价值。
因此选择方案二比较好
2、系统实现
2.1硬件设计
2.1.1系统框图
图1系统框图
2.2单元电路设计
2.2.1振荡电路
用
的有源晶振产生高频方波信号,经过74LS04实现电流放大,然后将方波转换为正弦波,生成频率为
、幅度稳定的正弦波。
,图2振荡电路
2.2.2功放电路
该电路为丙类功放,其中3DD15是大功率三极管,1K电阻也是大功率碳膜电阻。
整体部分可以将
的输入信号进行放大。
图3功放电路
2.2.3、能量传输模块的设计
在初级线圈部分串联一个电容(计算如下),形成串联谐振电路,次级线圈部分并联一个电容(计算如下),形成并联谐振电路。
串联谐振电路中的阻抗最小且呈纯阻抗,电路中的电流最大,线圈周围的磁感应量大;通过耦合线圈的磁感应量也大,相应的感应电流也大,能量从初级传送到了次级,为后续电路提供能量,实现了无线传能的目的。
图4传输-接收线圈
用电感表测出20匝线圈的电感为60uH,根据公式
得
,(其中
)
2.2.4控制电路
控制部分采用达盛51单片机开发平台,平台结构如图所示:
图5达盛平台PCB图
图6达盛平台PCB3D图
图7达盛平台原理图
2.2.5显示电路
显示电路采用的是LCD1602,在液晶上显示温度传感采集到的当前实时温度。
LCD1602液晶显示模块可以喝单片机AT89C51直接接口,如图所示:
图8达盛平台原理图
3、创新点与展望
3.1创新点
本设计根据电磁感应原理实现短距离无线充电技术。
曾经麻省理工学院物理教授MarinSoljacic利用该项技术点亮了两米外的一盏60瓦灯泡。
目前,这项技术已经成为短期内最具有研究价值和值得期待的技术。
本设计电源一端的线圈共振器作为发射部分,通电后以稳定
的频率振动,产生的电磁场把能量传输到相同频率的接收共振器上。
能在6cm的距离内给达盛51单片机平台、温度传感器以及LCD1602提供稳定电源。
3.2展望点
在不久的将来,当我们解决了效率问题,使无线传输的效率能与有线的传输效率相比拟的时侯,无线就可以取代有线,对电子设备进行充电了。
只要在能量网络的覆盖范围内,电器就可以正常运转,那时候,手机、笔记本、数码相机、MP3等移动电子设备可能再也不需要像现在这样充电了。
如果能够实现能量高效率安全无线传输,那么这将是一项重大的突破。
参考文献
1、《模拟电子技术基础》第四版清华大学电子学教研组华成英,童诗白主编
2、《单片机微型计算机与接口技术》第2版李群芳,张士军,黄建编著
3、《高频电子线路》第3版高等教育出版社胡宴如编著
4、《高频电子线路学习指导》高等教育出版社胡宴如,耿苏燕编著
附录一:
原理图
图9发射部分原理图
图10接收部分原理图
附录二:
程序清单
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitDQ=P3^3;//ds18b20与单片机连接口
sbitRS=P3^5;
sbitRW=P3^4;
sbitEN=P3^2;
unsignedcharcodestr1[]={"bishengbei"};
unsignedcharcodestr2[]={"T:
"};//显示实时温度
uchardatadisdata[5];
uinttvalue;//温度值
uchartflag;//温度正负标志
/*************************lcd1602程序**************************/
voiddelay1ms(unsignedintms)//延时1毫秒(不够精确的)
{unsignedinti,j;
for(i=0;i for(j=0;j<100;j++); } voidwr_com(unsignedcharcom)//写指令 {delay1ms (1); RS=0; RW=0; EN=0; P1=com; delay1ms (1); EN=1; delay1ms (1); EN=0; } voidwr_dat(unsignedchardat)//写数据 {delay1ms (1);; RS=1; RW=0; EN=0; P1=dat; delay1ms (1); EN=1; delay1ms (1); EN=0; } voidlcd_init()//初始化设置 {delay1ms(15); wr_com(0x38);delay1ms(5); wr_com(0x08);delay1ms(5); wr_com(0x01);delay1ms(5); wr_com(0x06);delay1ms(5); wr_com(0x0c);delay1ms(5); } voiddisplay(unsignedchar*p)//显示 { while(*p! ='\0') { wr_dat(*p); p++; delay1ms (1); } } init_play()//初始化显示 {lcd_init(); wr_com(0x80); display(str1); wr_com(0xc0); display(str2); } /******************************ds1820程序***************************************/ voiddelay_18B20(unsignedinti)//延时1微秒 { while(i--); } voidds1820rst()/*ds1820复位*/ {unsignedcharx=0; DQ=1;//DQ复位 delay_18B20(4);//延时 DQ=0;//DQ拉低 delay_18B20(100);//精确延时大于480us DQ=1;//拉高 delay_18B20(40); } uchards1820rd()/*读数据*/ {unsignedchari=0; unsignedchardat=0; for(i=8;i>0;i--) {DQ=0;//给脉冲信号 dat>>=1; DQ=1;//给脉冲信号 if(DQ) dat|=0x80; delay_18B20(10); } return(dat); } voidds1820wr(ucharwdata)/*写数据*/ {unsignedchari=0; for(i=8;i>0;i--) {DQ=0; DQ=wdata&0x01; delay_18B20(10); DQ=1; wdata>>=1; } } read_temp()/*读取温度值并转换*/ {uchara,b; ds1820rst(); ds1820wr(0xcc);//*跳过读序列号*/ ds1820wr(0x44);//*启动温度转换*/ ds1820rst(); ds1820wr(0xcc);//*跳过读序列号*/ ds1820wr(0xbe);//*读取温度*/ a=ds1820rd(); b=ds1820rd(); tvalue=b; tvalue<<=8; tvalue=tvalue|a; if(tvalue<0x0fff) tflag=0; else {tvalue=~tvalue+1; tflag=1; } tvalue=tvalue*(0.625);//温度值扩大10倍,精确到1位小数 return(tvalue); } /*******************************************************************/ voidds1820disp()//温度值显示 {ucharflagdat; disdata[0]=tvalue/1000+0x30;//百位数 disdata[1]=tvalue%1000/100+0x30;//十位数 disdata[2]=tvalue%100/10+0x30;//个位数 disdata[3]=tvalue%10+0x30;//小数位 if(tflag==0) flagdat=0x20;//正温度不显示符号 else flagdat=0x2d;//负温度显示负号: - if(disdata[0]==0x30) {disdata[0]=0x20;//如果百位为0,不显示 if(disdata[1]==0x30) {disdata[1]=0x20;//如果百位为0,十位为0也不显示 } } wr_com(0xc4); wr_dat(flagdat);//显示符号位 wr_com(0xc5); wr_dat(disdata[0]);//显示百位 wr_com(0xc6); wr_dat(disdata[1]);//显示十位 wr_com(0xc7); wr_dat(disdata[2]);//显示个位 wr_com(0xc8); wr_dat(0x2e);//显示小数点 wr_com(0xc9); wr_dat(disdata[3]);//显示小数位 wr_com(0xca); wr_dat(0x43);//显示小数位 //wr_com(0xcb); //wr_dat(0xF8);//显示小数位 } /********************主程序***********************************/ voidmain() {init_play();//初始化显示 while (1) {read_temp();//读取温度 ds1820disp();//显示 } }
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- 关 键 词:
- 温度传感器 实验