超溫報警電路的模擬系統(tǒng)設(shè)計

1、 超溫報警電路的模擬系統(tǒng)設(shè)計南昌航空大學(xué)科技學(xué)院課程設(shè)計說明書 課程設(shè)計名稱：電子專業(yè)課程設(shè)計 課程設(shè)計題目：超溫報警電路的模擬系統(tǒng)設(shè)計 學(xué) 院 名 稱：南昌航空大學(xué)科技學(xué)院信息工程系 專業(yè)： 電子信息工程 班級： 學(xué)號： 姓名： 評分： 教師： 20 年 月 日 - 1 -摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類對自動控制線路的開發(fā)不斷深入，對各種控制線路的保護意識也逐漸增強。其中的超溫報警電路是在實際應(yīng)用中相當(dāng)廣泛的安全保護電路。所有電路均按基本功能分類編排，包括車輛類報警、有害氣體類報警、無線遙控類報警、定時提醒類報警、設(shè)備故障類報警、電話自動類報警、電源安全及其他類報警應(yīng)用電路。這些電路既有簡單

2、易制的家用防盜報警器電路，也有電路復(fù)雜的多功能報警器電路。在現(xiàn)實生活中，常有一種工程技術(shù)，即自動溫度補償?shù)脑O(shè)備，在規(guī)定溫度內(nèi)正常工作，設(shè)備溫度一旦超出上限，便立即切斷電源報警。本次設(shè)計主要運用基本的模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)和傳感器原理的知識，從基本的元器件出發(fā)，實現(xiàn)了超溫報警電路的設(shè)計。超溫報警電路是采用LM324溫度傳感器設(shè)計的，報警溫度超過設(shè)定溫度時會發(fā)出光報警信號。本電路主要由低功耗四運算放大器LM324、熱敏電阻、LED發(fā)光二極管等元器件組成，并利用熱敏電阻的阻值隨著溫度的升高而增大這個原理改變四運算放大器LM324比較器的比較電壓，使其輸出產(chǎn)生變化，從而引起發(fā)光二極管發(fā)出可見光，從而起到溫度

3、指示的作用。在實際應(yīng)用中，利用發(fā)光二極管的溫度指示作用來判斷環(huán)境溫度的變化，從而減少不必要的損失。關(guān)鍵詞：超溫報警、熱敏電阻、自動控制。 目 錄前 言1第一章 設(shè)計要求與方案2第二章 電路設(shè)計32.1 主要包含的內(nèi)容32.2 穩(wěn)壓源電路設(shè)計32.3 測量電路的設(shè)計42.4 放大電路設(shè)計42.5 報警電路設(shè)計52.6 整體電路5第三章 實驗調(diào)試與分析7結(jié) 論8參考文獻9附錄一 元器件清單10 超溫報警電路的模擬系統(tǒng)設(shè)計 9 前 言溫度測量與控制電路廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中的各個方面，特別是在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度自動控制已經(jīng)成為一個相當(dāng)成熟的技術(shù)。本次課程設(shè)計給我們創(chuàng)造了良好的學(xué)習(xí)機會：一是查閱資料將自己

4、所學(xué)的數(shù)字電子技術(shù)，模擬電子技術(shù)，以及傳感器的相關(guān)知識綜合運用，二是系統(tǒng)了解溫度監(jiān)測的詳細過程，為日后的學(xué)習(xí)和工作增長知識，積累經(jīng)驗。同時經(jīng)過查資料、撰寫設(shè)計報告等，加強在電子技術(shù)方面解決實際問題的能力，基本掌握常用模擬電子線路的相關(guān)知識，提高模擬電子線路的制作、調(diào)試和測試能力。在確定課設(shè)題目，經(jīng)仔細分析問題后，我們發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)課題要求溫度控制的基本原理是采用簡單芯片構(gòu)成電路。在了解單元電路的基本構(gòu)成后，我們總結(jié)出電路實現(xiàn)的基本原理，即通過將熱敏電阻受溫度影響所產(chǎn)生的輸出電壓送至LM324集成電路內(nèi)部各級比較器，從而輸出與溫度相對應(yīng)的顯示值。通過電阻分壓，做溫度控制開關(guān)，從而達到控制溫度的作用。本

5、應(yīng)用具有溫度報警功能，當(dāng)發(fā)熱體靠經(jīng)熱敏電阻時，熱敏電阻阻值變大，使得LM324同相輸入大于發(fā)相輸入，輸出端輸出高電平，LED發(fā)光二極管依次點亮達到溫度指示和報警功能。 第一章 設(shè)計要求與方案1.1設(shè)計要求本次設(shè)計的題目為超溫報警電路的模擬系統(tǒng)設(shè)計，顧名思義就是運用溫度傳感器的溫度特性從 而達到超過一定設(shè)定的溫度時的報警作用。其主要功能和指標(biāo)如下：1. 利用溫度傳感器（熱敏電阻）測量某環(huán)境的溫度。2. 當(dāng)溫度超過設(shè)定的值時發(fā)出警報。3. 采用蜂鳴器報警，聲音大小由環(huán)境溫度與報警溫度的差值決定。4. 了解由555定時器構(gòu)成的報警電路及原理。1.2設(shè)計方案本實驗首先通過一個由放大器LM358P U1

6、A組成的電壓跟隨器，使該放大器的輸出電壓穩(wěn)定在2.5V左右，該電壓剛好能滿足測量電路的工作，R10處本應(yīng)接一個熱敏電阻，由于元器件的缺乏，此處用一個精密電位器代替，首先確定好一個阻值，相當(dāng)于設(shè)定了一個特定的溫度，當(dāng)改變電位器R10的阻值時，放大器LM358P U1B的輸入電壓發(fā)生變化，通過放大電路使555定時器產(chǎn)生脈沖信號，從而蜂鳴器發(fā)出間歇的響聲。第二章 電路設(shè)計2.1 主要包含的內(nèi)容1. 穩(wěn)壓源電路的設(shè)計2. 測量電路的設(shè)計3. 放大電路的設(shè)計4. 報警電路的設(shè)計2.2 穩(wěn)壓源電路設(shè)計 利用運放LM358構(gòu)成電壓跟隨器，形成穩(wěn)定的電壓源供測量電路使用。其中D1采用4.7V左右的穩(wěn)壓管，調(diào)節(jié)

7、R8使電壓跟隨器U1A的輸出Uo1穩(wěn)定在2.5V，為后面的測量電路提供可靠地電源供應(yīng)，其電路原理圖如圖3.2： 圖2.1 穩(wěn)壓電源電路圖2.3 測量電路的設(shè)計 圖2.2 測量電路以熱敏電阻作為溫度傳感器進行溫度的測量，采用的熱敏電阻為正溫度系數(shù)，即隨著溫度的升高，阻值增大。該熱敏電阻在常溫時阻值約為680（在電路圖中以可變電阻R10代替），該部分電路原理圖如圖2，圖中的V1可用圖1中Uo1代替。2.4 放大電路設(shè)計利用運放LM358構(gòu)成差動放大電路，如圖3.4，運放LM358對從5腳和6腳過來的電壓進行相減放大。Uo2 圖2.3 放大電路 （注：圖中的V1可用圖1中Uo1代替。R10等效為正溫

8、度系數(shù)熱敏電阻）2.5 報警電路設(shè)計報警電路相對簡單，5V的穩(wěn)壓二極管使蜂鳴器工作在正常狀態(tài)，避免當(dāng)溫度過高時將蜂鳴器燒壞。該部分電路圖如圖3.5： 圖2.4 報警電路2.6 整體電路通過以上設(shè)計，得到該溫度報警器的總體電路圖（如圖2.5）。 圖2.5 整體電路（注：圖2.5中R10本為正溫度系數(shù)熱敏點電阻，但此處用精密電位器代替，R8和R9為電位器，Uo處接報警電路）傳感器的工作電流一般選擇1mA以下，這樣可避免電流產(chǎn)生的熱影響測量精度，并要求電源電壓穩(wěn)定。D1為穩(wěn)壓管，并經(jīng)R3和R8分壓，調(diào)節(jié)R8使電壓跟隨器U1A輸出2.5V的穩(wěn)定電流。由R4、R5、R9、R10組成測量電路，其輸出接U1

9、B差動放大器，經(jīng)放大后輸出，相應(yīng)輸出電壓為0+5V，其輸出靈敏度為50mV/。該電路中采用了運放LM358，其引腳圖，及各部分功能如下：在LM358中有兩個單獨的運放，在它的8個引腳中，如圖2.6引腳13為一個運放，57為第二個運放，其中1腳和7腳為輸出端，2腳和6腳為反相輸入端，3腳和5腳為同相輸入端。 相應(yīng)的邏輯功能圖如圖2.7: 圖2.6 LM358引腳圖 圖2.7LM358的邏輯功能圖 第三章 實驗調(diào)試與分析 按照電路圖連接好電路后，接通電源，蜂鳴器不能正常發(fā)聲。調(diào)節(jié)R8，用萬能表測量U1A的電壓，使U1A的輸出電壓為2.5V,調(diào)節(jié)R9，使U1B的輸出電壓在0+5V之內(nèi)，避免電壓過高燒

10、壞555定時器。然后再調(diào)節(jié)R9，使R9的阻值從0開始逐漸增大，觀察蜂鳴器的狀態(tài)，在調(diào)節(jié)R9的過程中，發(fā)現(xiàn)蜂鳴器總是不響，因此只好檢查電路是否連接正確。結(jié)果發(fā)現(xiàn)555芯片的6腳上有一根細銅絲搭在7腳上，造成短路，糾正電路后重新接通電源，調(diào)節(jié)R9，發(fā)現(xiàn)蜂鳴器還是沒有聲音。于是我又對各個模塊進行檢查和測量，卻沒有任何收獲。無奈之下，只好請教于同學(xué)。同學(xué)也認為電路沒有問題，于是用萬用表測了一下蜂鳴器兩端的電壓，其電壓為4.7V，蜂鳴器并沒有接反，猜測是蜂鳴器壞了，換了一個，重新接通電源調(diào)試，調(diào)節(jié)R9時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)R9的阻值超過特定的值以后，蜂鳴器就能發(fā)聲，當(dāng)減小R9的阻值低于該特定值時，蜂鳴器停止發(fā)聲。這

11、種現(xiàn)象表明該電路能實現(xiàn)預(yù)期的效果，電路一切正常。 結(jié) 論 在本次的課程設(shè)計中通過認真選題，找材料，分析、設(shè)計等，也掌一些軟件的操作方法，這為以后的學(xué)習(xí)做了鋪墊。整個設(shè)計實現(xiàn)了從單一的理論學(xué)習(xí)到解決實際問題的轉(zhuǎn)變。通過本次的課程設(shè)計，最大的收獲就是提高了動手能力，培養(yǎng)了尋求解決問題的能力和團隊精神，同時也增強了其它方面的能力。在設(shè)計中，充分應(yīng)用以前所學(xué)的知識，例如：集成電路、三極管、二極管、定時器555等元件的應(yīng)用。這次實踐讓人受益匪淺，在摸索該如何設(shè)計電路使之實現(xiàn)所需功能的過程中，特別有趣，既培養(yǎng)了設(shè)計思維，又增強了實際操作能力。 課程設(shè)計的自主設(shè)計、學(xué)習(xí)和研究過程中，通過寫課程設(shè)計的總結(jié)報告，初步訓(xùn)練了書面表達能力，組織邏輯能力，這些技能應(yīng)用性強，對將來就業(yè)和進一步發(fā)展幫助較大。同時也加強了對課本知識的理解，能夠做到理論和實際相互聯(lián)系，收獲很大，并且深深地體會到自己所學(xué)知識的不足，激發(fā)了作者的自學(xué)能力和應(yīng)對挑戰(zhàn)的能力。為今后學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)，也培養(yǎng)了嚴謹務(wù)實的作風(fēng)。 參考文獻1 吉雷. Protel 99. 西安電子科技大學(xué)出版社，20002 王港元. 電工電子實踐指導(dǎo). 江西科學(xué)技術(shù)出版社，20053 鄭步生.Multisim2001電路設(shè)計及防真入門與應(yīng)用.電子工業(yè)出版社，20084 何社成. 實