搜索
课程设计说明书设计题目：温室温度测量报警电路设计系别：电气工程系年级专业：检测12-1班学号：121203021039学生姓名：彭伍指导教师：崔建新教师职称：讲师电气工程学院《课程设计》任务书课程名称：测控仪器电路设计基层教学单位：仪器科学与工程系指导教师：崔建新学号121203021039学生姓名彭伍（专业）班级检测12-1班设计题目温室温度测量报警电路设计设计技术参数低于10度高于30度报警设计要求1传感器的选择2测量电路3放大电路4报警电路参考资料1、传感器原理2、测控电路3、新编传感器设计手册，赵宝贵主编。中国计量出版社2002年周次第前半周第后半周应完成内容周一～周二收集资料及方案论证周三参数、仪器选择周四系统布局设计周五绘图撰写设计说明书指导教师签字崔建新基层教学单位主任签字说明：1、此表一式三份，系、学生各一份，报送院教务科一份。2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。电气工程学院教务科摘要温度是人们生活中息息相关的物理量，温度的检测控制在各个领域都有重要意义。本温度报警电路采用测量电路、放大电路及报警电路相结合，具有自动测温报警功能。在温度超过10~30的范围是，会有蜂鸣或亮灯等现象，以此达到报警效果。在日常的生产生活中，可用于对温室、蔬菜大棚等地温度进行智能监控。1目录一.设计目的.............................................................................................2二.设计任务及要求................................................................................2三.设计内容.............................................................................................23.1稳压电源电路的设计..................................................................33.2测量电路的设计..........................................................................33.3放大电路的设计..........................................................................43.4报警电路的设计..........................................................................43.5总电路...........................................................................................5四.元器件选择........................................................................................64.1热敏电阻的选择..........................................................................64.2放大器的选择..............................................................................64.3比较器的选择..............................................................................7五.电路调试.............................................................................................8六.设计的体会及其改进建议..............................................................122温度测量与显示及报警电路的设计一.设计目的运用有关的课程的基础理论知识和技能解决实际问题的能力，提高本专业必要的基本技能、方法和创新能力。完成测控系统任务分析、电路总体设计、单元电路设计以及电路调试等各个环节、掌握有关传感器接口电路、信号处理电路、放大电路、滤波电路、运算电路、显示电路以及执行部件驱动电路等内容在测控系统中的使用方法。了解有关电子器件和集成电路的工作原理。二.设计任务及要求基本要求：1传感器的选择2测量电路3放大电路4报警电路三.设计内容传感器放大电路报警电路电源33.1稳压电源电路的设计要使电路能够稳定的工作首先就要提供一个稳定的电源，如图1就是我们设计的稳压源电路图，电路中的LM358N为电压跟随器，用来形成稳定的电压源供测量电路使用。图中1N4732A为4.7V稳压管，调节R3使电压跟随器LM358N的输出Uo1稳定为2.5V，为后面的测量电路提供稳定可靠地电源供应。其电路原理图如图1：图13.2测量电路的设计如电路图图2所示其中R5为负温度系数热敏电阻，即随着温度的升高，阻值减小。该热敏电阻在常温（24°C）时电阻为160欧姆。电路原理图如图2，电路图中的V1即为上一步骤中的稳压电源提供的电压，该电压稳定在2.5v.R4为一定值电阻。图243.3放大电路的设计电路图如图3所示，利用运放LM358N构成差动放大电路，运放LM358N对从5脚和6脚过来的电压进行相减放大。在该调节过程中发现LM358N有时候7口会没有输出，这时候用电压表测得5口和6口电压差值较大，我们的解决方法是我调节图3中R6的电阻使得6口的电压与5口电压差值较为接近，这时候7口就又重新有输出了。图33.4报警电路的设计报警电路的设计，我们运用了比较器，如图4所示LM358N的2口接入一个比较电压V2。当3口的电压大于2口时，1口输出高电平，使发光二极管导通；当3口的电压小于2口时，1口输出低电平，发光二极管不导通。所以当温度升高到一定数值，比较器就会有输出，从而激活报警电路工作，光报警为黄色发光二极管发光。当温度降低到一定数值，比较器也会有输出，从而激活报警电路工作，光报警为红色发光二极管发光。电路如图4所示。5图43.5总电路总电路如图5所示6图5四.元器件选择4.1热敏电阻的选择热敏电阻的选择为负温度系数热敏电阻，负温度系数热敏电阻随着温度的升高，电阻值降低。常温下（24°C）阻值为160Ω。型号为NTCXKMZ4。该热敏电阻的阻值的变化范围为100Ω到200Ω。4.2放大器的选择该电路中采用了运放LM358，其引脚图及各部分功能如下：在LM358中有两个单独的运放，在他的8个引脚中，下图引脚1-3为一个运放，5-7为第二个运放，其中1脚和7脚为输出端，2脚和6脚为反相输入端，3脚和5脚为同相输入端。图67相应的逻辑功能图如下图：图74.3比较器的选择比较器在电路中我们选择的是LM358N。图8LM358的特点:内部频率补偿，低输入偏流，低输入失调电压和失调电流，共模输入电压范围宽，接地，差模输入电压范围宽，等于电源电压范围，直流电压增益高(约100dB)，单位增益频带宽(约1MHz)，电源电压范围宽：单电源(3—30V)；双电源(±1.5一±15V)，低功耗电流，适合于电池供电，输出电压摆幅大(0至Vcc-1.5V)。报警电路的设计，我们运用了比较器，如图4所示LM358N的2口接入一个比较电压V2。当3口的电压大于2口时，1口输出高电平，使发光二极管导通，蜂鸣器工作；当3口的电8压小于2口时，1口输出低电平，发光二极管不导通，蜂鸣器不工作。所以当温度升高到一定数值，比较器就会有输出，从而激活报警电路工作。我们运用比较器来对后面报警电路的辅助设计，当我们的温度不断的升高，并达到我们设定的数值时，通过比较器报警电路接通，进行报警，当温度降低，低于我们设定的数字是比较器没有输出，报警电路停止工作。五.电路调试在电路调试的过程中主要是分为2个部分，第一步为调出一个2.5v的稳压电源，为后面的测量电路提供稳定的2.5V稳定电压.如图9所示图9第二部分为调节比较器电压使得常温下不报警，当温度升高时，热敏电阻阻值降低，使比较器3口的电压大于2口，1口输出高电平，黄色发光二极管导通。同时调节比较器电压可以改变报警的温度值，根据需要如果要调高报警电压，只需将比较电压调高即可。下图为当比较电压为5v，热敏电阻没有受热时（阻值为160欧姆）的状态，即处于正常的工作状态时的电路图。此时比较器3口的电压为4.114V，小于2口接入比较电压5V，所以发光二极管不亮。9图10下图为当热敏电阻受热时，当温度大于30度时，阻值降低（阻值为120欧姆），即处于报警工作状态时的电路图。此时比较器3口的电压为5.19V，大于2口接入比较电压5V，所以发光二极管亮，蜂鸣器响，开始报警。下图为当热敏电阻遇冷时，当温度小于10度时，阻值升高（阻值为550欧姆），即处于报警工作状态时的电路图。此时比较器3口的电压为负值时，小于2口接入比较电压0V，所以红色发光二极管亮，开始报警。10图11调节比较器电压可以改变报警的温度值，根据需要如果要调高报警电压，只需将比较电压调高即可。为调高报警电压，使得比较电压为6V，热敏电阻没有受热时（阻值为160欧姆）的状态，此时此时比较器3口的电压为4.463V，小于2口接入比较电压6V，所以黄色发光二极管不亮。下图为调高报警电压，使得比较电压为6V，热敏电阻受热，但受热温度不高时（阻值为120欧姆）的状态，此时比较器3口的电压为5.539V，小于2口接入比较电压6V，所以发光二极管不亮，蜂鸣器不响。与图11进行比较可以得出结果，在比较电压为5V，热敏电阻受热使得阻值为120欧姆时，电路会报警。而调高报警电压，使得比较电压为6V，热敏电阻受热使得阻值为120欧姆时，此时电路不会报警。11图12下图为调高报警电压，使得比较电压为6V，热敏电阻受热，受热温度较高时（阻值为100欧姆）的状态，此时比较器3口的电压为6.011V，大于2口接入比较电压6V，所以黄色发光二极管亮，电路会报警。图1412六.设计的体会及其改进建议测控电路课程设计是培养我们综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对我们实际工作能力的具体训练和考察过程.从选定方案设计完成，从理论到实践，对我们来说充满挑战，但是从中却学到很多的东西，不仅可以巩固了以前所学过的知识，还学到了很多在书本上所没有学到过的知识，并且锻炼了自己的动手能力。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合的重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。课程设计过程中遇到问题是再所难免的，但是从遇到的各种各样的问题中，我们也发现了自己的不足之处，同时也让我们在实践中发现了不少解决的方法，充实了我们的经验，让我们在以后遇到相同的问题时能够顺利解决。刚开始课程设计的时候有些无从下手，我不断地去翻看课本，去图书馆、互联网查找相关资料，不仅是查找资料，也是把自己忘记的，没有掌握的重新学习一遍，努力地想把课程设计做好，其中遇到了很多难题，比如电路的连接，以及选择怎样的器件。课设很快就过去了，在这期间发现了自己分析不够严谨，以及以前的学习不够认真，对知识模棱两可，这次课程设计培养了我的耐心，以及学习的热情，发现自己的不足，以后会更加努力学习自己的专业知识。参考文献：1、传感器原理2、测控电路3、新编传感器设计手册，赵宝贵主编。中国计量出版社2002年13