数显温度测量器装置.docx
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数显温度测量器装置.docx
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数显温度测量器装置
电子课程设计
题目:
数显温度测量器装置
系别:
电气与电子工程系
专业:
自动化
姓名:
学号:
河南城建学院
2010年6月23日
成绩评定·
一、指导教师评语(根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定)。
课程设计成绩评定
班级姓名学号
成绩:
分(折合等级)
指导教师签字年月日
一、设计目的
设计一个数字显示温度测量器电路。
二、设计要求
1、温度测量范围:
20~100℃。
2、以数字形式显示温度。
3、具有调零电路。
为减少或消除外界干扰,电路应具有低通功能。
三、电路的总体结构
电路基本原理:
本电路由温度检测电路,温度范围选择,数字显示部分等组成温度检测电路将温度转换成相应的电压信号,信号放大后送入比较器与预先固定电位电压比较器比较,由比较器高低电平控制A\D转换器是否工作,并同时送入A\D转换器转换,变为数字信号进行显示。
电源电路由电源变压器,整流桥堆U,滤波电容C1,C2三端稳压集成电路IC1组成。
交流220V电压经下降压UR整流,C1滤波IC1稳压后,产生+15V稳压后,产生+5V电压供给检测电路,时钟电路及显示电路。
温度检测电路由运算放大器A1~A5,电阻器R1~R11,电位器RP1,RP2,电容C5,C6温敏电阻RT,构成温度控制电路由运算放大器 A4,电阻器R13、R14组成。
显示部分由AD7106及LCD构成
1、电路的原理框图
四、各部分电路设计
1
(1)温度检测和放大器电路
图一:
温度传感器电路和放大器电路
RT和A1构成温度检测电路,A2和A3构成温度-电压转换电路。
温度检测信号经A1加到差分放大器A2的同相输入端,+5V电压经R10、R14和R2分压加到A2的反相输入端。
调节RP1使温度为0oC时A2输出为0V。
A2输出加到反相放大器A3的反相输入端,A3增益为
—(R7+R15)/R6倍,调整R15的值温度为100oC时A3输出+10V。
这样,调整R14和R15的值,在温度为0~100oC时输出电压为0~+10V,即输出电压与温度成比例。
(2)设计步骤
①温度测量范围与输出电压、电源电压的确定。
温度测量范围为0~100oC,这时输出电压为0~+10V。
电路中使用电压为+15V,基准电压为+5V。
+15V电压经三端稳压器78L05得到+5V基准电压。
②热敏电阻与运算放大器的选用。
RT先用NTC型,25oC时电阻值为10KΩ,精度为±1%,材料常数B=3900的NTHH4G39A103F02热敏电阻。
运算放大器选择用户FET输入型四运算放大器MC34084.
③补偿电阻R4的稳定。
R4使R3的输出电压相对于温度变化为线性关系,其值在0~100oC的线性温度范围内。
④电阻R1和R2及电容C1的确定。
+5V电源电压通过R4分压为R3提供工作电压。
要据热敏电阻R3的散热常用数(mW/oC)判断,热敏电阻的电路电压为0.5V。
R8阻值要足够小于(R3+R9)阻值,这里选择用68Ω。
C1为滤除电源噪声的电容,选择用0.1μF/35V的陶瓷电容。
⑤电阻R1R2,R5,R9的确定。
R1R2,R5,R9是使A2作为差分放大器工作的电阻,这里,差分放大器的增益为1倍,R1R2,R5,R9都用相同的阻值10KΩ。
⑥电阻R10和R14的确定。
这些电阻决定温度为0oC时A2输出电压为0V。
0oC时A1输出电压为2.5V,令R14为100Ω用R14调整A2输出为0V,从而设定R10电阻值。
这里计算得出R10阻值在250—1250之间,所以取值300
⑦电阻R6、R7和R15的确定。
这些电阻和A3构成反相放大电路,温度为50oCA3将A2输出电压放大至5V。
根据热敏电阻的特性,50oC时A2输出电压约为-2.4V,。
若将其放大至5V,则增益约-2倍。
另外,R6变为A3的输入电阻。
A2输出电流为5mA左右,因此,要比其足够小的电流来决定R6,这里,R6=10kΩ.另外,要根据奖-2.2~-2.6V电压入大至5V,即增益为了2.3~-1.9倍来决定其电阻值。
⑧电源旁路电容C2和C5的确定。
C2和C5滤除电源电路的噪声,消除布线电感带来的影响,这里选择用户0.1μF/35V的陶瓷电容。
⑨R14和R15的调整。
开始将(R6+R15)调到最大值,之后在温度为0oC时调节Rp1使A3输出电压为0V。
其次,调节Rp2当温度为50oC时使A3输出电压为+5V。
这样,输出电压与温度成比例。
⑩电阻R11,R12的确定。
由A4,R11,R12构成单限幅电压比较器,由于20oC时,电压U0=2V
元器件选择择:
R1~R6,均选择用金属腊电阻。
RP1~RP2选小型合成膜电位器
VB选N4007整流二极管
VR由4只N4007桥接
2、电压比较器电路
由A4,R13,R14构成单限幅电压比较器,固定R13电位为+5V通过与放大后的电压信号比较并通过稳压二极管进行限幅,由此产生的高电平作为A\D转换器的工作电平,低于Ut=20V时A\D转换器不工作
3、A\D转换电路和译码显示电路
ICL7106是一种3.5位A/D转换器。
采用40脚DIP封装形式,其管脚排列如图2。
:
1脚,Vcc为电源正极。
2~8脚,d1,c1,b1,a1,f1,g1,e1为“个|”位的7段码输出。
9~14,25脚,d2,c2,b2,a2,f2,e2,g2为“十”位的7段码输出。
15~18,22~24脚,d3,b3,f3,e3,g3,a3,c3为“百”位的7段码输出。
19脚,a4,b4为“千”位的a段码和b段码,因为“千’位只显示”1“,所以将显示器的a段和b段连接在一起,有19脚驱动。
20脚,POL为负极性显示驱动端。
21脚,BP为液晶显示器的背面公共电极的驱动端,简称“背极板”。
26脚,Vss为电源负极。
27脚,INT为积分器外接积分电容的输入端。
28脚,BUFE为缓冲器的输出端,外接积分电阻。
29脚,CAZ为外界自动调零电容。
30脚,IN-为模拟信号(被测信号)的负极输入端。
31脚,IN+为模拟信号的正极输入端。
32脚,COM为模拟地。
33.34脚,CREF-,CREF+为外接基准电容端。
35,36脚,VREF-,VREF+为基准电压的负极,正极输入端。
37脚,TEST为逻辑电路的共用地段,由于ICL7106的数字地(GND)未引出,可以将TEST端视为数字地。
38~40脚,OSC1,OSC2,OSC3为外接震荡电阻和电熔端,外接阻容原件可构成两级反相式阻容振荡器,。
所采采用的典型时钟频率为48Khz.
该数字电压表的基本量程为Vm=200Mv.R2和R3构成基准电压分压器,调节R2使VREF=Vm/2=100MV,满量程既定为200Mv.,二者成1:
2的关系。
R1,C1为时钟振荡器的的RC网络;R4,C3为输入端阻容滤波电路,,可以提高仪器的抗外界的干扰能力。
C2,C4分别为基准电容和自动调零容:
;R5,C5分别是积分电阻和积分电容。
五、整体电路图
见附图。
六、设计总结
1、设计过程中遇到的问题及解决方法
感觉这次课程设计中碰到的问题主要是由于对知识的掌握不够牢固,像在放大器的使用过程中我们一度陷入混乱,这些都是我们学习过的内容,本来感觉掌握的还是不错的,但是真正的使用的时候才发现不太了解,最后还是得一点一点的查询课本才解决。
这次设计让我了解到,知识不温习,使用起来就会生疏,以后,要多温习功课。
2.设计体会
首先我们由衷感谢老师提供给我们这样一个锻炼自己的机会,让我们第一次感受到学来的知识不只是用来完成试卷的。
其次我们在完成课程设计的过程中体会到团队合作的乐趣。
一向惯于“独立思考”的我们学会了积极的同团队成员交流,取长补短,共同进步。
“独学而无友则孤陋而寡闻”,只有和同学多交流多学习才能不断的提高自身水平。
最后,也是最重要的一点,我们学会了一种快速有效的学习方法。
以往的学习都是老师讲学生记,不懂得地方就靠解答大量习题帮助记忆,学习的主要目的是通过最后的考试。
课程设计使我们发现考试真的并不是最重要,最重要的是能运用所学的知识。
在整个课程设计过程中,我们突破了传统学习模式,把被动接受转变为主动学习。
不再是用学到的知识解题,而是在实际运用时遇到什么学什么,重在把知识应用于实际。
总之,这学期的课程设计,让我们学到了很多,受益匪浅。
3、对设计的建议
这门课能很好的培养大家的创新意识和团队合作精神,是一种很好的课程改革方式,我们支持继续开展下去。
七、参考文献
1、罗先觉《电路》第五版高等教育出版社
2、董诗白电子技术基础(模拟部分)第五版高等教育出版社
3、阎石电子技术基础(数字部分)第五版高等教育出版社
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- 关 键 词:
- 温度 测量器 装置
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