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1、 温度报警传感器河北科技大学课程设计报告学生姓名： 学 号： 专业班级： 电信 课程名称： 传感器原理及应用 学年学期： 指导教师： 陈书旺 年 月 课程设计成绩评定表学生姓名学 号成绩专业班级电信起止时间设计题目温度报警传感器 指导教师评语指导教师： 陈书旺 年 月 日目录1、内容摘要42、设计目的43、设计原理53.1、实验原理框图53.2、Multisim模拟电路53.3、温度检测器53.4、放大比较电路63.5、音频报警器64、原件介绍64.1、所用原件清单64.2、LM358介绍64.3、473热敏电阻（NTC型）84.4、N2222三极管（PNP型）105、实验步骤及结果106、心
2、得体会121、内容摘要温度是一个十分重要的物理量，对它的测量与控制有十分重要的意义。随着现代工农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，人们也迫切需要检测与控制温度。 温度控制电路在工农业生产中有着广泛的应用。日常生活中也可以见到，如电冰箱的自动制冷，空调器的自动控制等等。利用热敏电阻器制作一个温度报警器，可通过调节微调电位器的阻值，改变电压比较器正向输入端的参考电压，可以改变电路报警时的温度。2、设计目的 本文通过采用热敏电阻作为敏感元件的温度报警器的设计与制作，阐明了该装置进行设计与制作的具体过程及方法。这种温度报警器结构简单，由温度控制部件和报警器两部分组成，可操作性强，应用广泛。工作时
3、，温度测量范围为20100。当温度达到预定值30度时，利用热敏电阻的特性，采集电压信号，驱动报警装置，立刻发出报警信号，从而防止因温度升高而带来的不必要的损失。通过这次课程设计，主要起到了对于报警电路设计的理解，对lm358芯片的使用方法及其引脚的运用，电路中各部分原件的作用以及构成回路的特性作用等等。设计成的电路，将具有对温度变化产生报警的功能，通过调节滑动变阻器，将临界温度设定在30度，当温度高于30度，电路工作，温度报警。3、设计原理3.1、实验原理框图温度检测器直流电源放大比较电路声光报警器3.2、Multisim模拟电路 模拟电路图3.3、温度检测器所运用传感器为473热敏电阻，当热
4、敏电阻感受到周围温度变化时，热敏电阻的阻止下降，使得信号传入后面的放大比较电路。3.4、放大比较电路Lm358芯片组成的差分放大电路，通过放大比较电路对输入信号进行比较，放大，产生较大输出信号，使下级的声光报警电路导通。3.5、声光报警器 当上级的放大比较电路传入信号时，声光报警器导通，二极管发光，蜂鸣器发声报警，告诉人们温度警报4、原件介绍 4.1、所用原件清单 原件清单器件名称个数备注10K电阻220K电阻130K电阻150K电阻1500电阻1滑动变阻器3直流电压5伏1运算放大器1Lm358蜂鸣器1稳压管1发光二极管1热敏电阻1 型号473三极管1型号N2222导线若干 4.2、LM358
5、介绍LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。LM358特性(Features)： 内部频率补偿。 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(330V)；双电源(1.5一15V) 。 低功耗电流，适合于电池供电。 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，包括接地。 差模输入电压范围宽，等于电源电压范围。
6、输出电压摆幅大（0至Vcc-1.5V) 。 LM358主要参数输入偏置电流45 nA输入失调电流50 nA输入失调电压2.9mV输入共模电压最大值VCC1.5 V共模抑制比80dB电源抑制比100dB Lm358引脚图 4.3、473热敏电阻（NTC型）4.3.1、NTC负温度系数热敏电阻工作原理NTC是Negative Temperature Coefficient 的缩写，意思是负的温度系数，泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件，所谓NTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料， 采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导
7、电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在10O1000000，温度系数-2%-6.5%。NTC热敏电阻器可NTC热敏电阻器广泛用于测温、控温、温度补偿等方面 4.3.2、NTC负温度系数热敏电阻构成 NTC（Negative Temperature Coeff1Cient）是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导
8、体陶瓷，可制成具有负温度系数（NTC）的热敏电阻其电阻率和材料常数随材料成分比例、烧结气氛、烧结温度和结构状态不同而变化现在还出现了以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代表的非氧化物系NTC热敏电阻材料 NTC热敏半导瓷大多是尖晶石结构或其他结构的氧化物陶瓷，具有负的温度系数，电阻值可近似表示为： 式中RT、RT0分别为温度T、T0时的电阻值，Bn为材料常数陶瓷晶粒本身由于温度变化而使电阻率发生变化，这是由半导体特性决定的4.3.3、NTC负温度系数热敏电阻特点NTC热敏电阻的主要特点是：灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10100倍以上，能检测出10-6的温度变化；工作温度范围宽，常温器件适用于-
9、55315，高温器件适用温度高于315（目前最高可达到2000），低温器件适用于-27355；体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度；使用方便，电阻值可在0.1100k间任意选择；易加工成复杂的形状，可大批量生产；稳定性好、过载能力强。 4.4、N2222三极管（PNP型）N2222型三极管发射极电位最高,集电极电位最低,UBE0时,可能三极管就有问题,所以三极管在正常工作时,不管是工作在放大区还是饱和区ICB=0当UEB0.7V(硅)(锗0.2V),RC/RB放大倍数时,三极管工作在饱和区,反之就工作在放大区5、实验步骤及结果按照电路图正确连接电路，用5v直流稳压
10、电源进行供电，反复调节三个滑动变阻器的阻止，使当温度高于30度的时候报警器报警。工作时，当报警器置于常温中，无现象，用手捏住热敏电阻时，报警器蜂鸣器发出声音，发光二极管导通，产生光亮。实验中最大的问题在于热敏电阻的特性难以掌握，我们对热敏电阻在不同温度下的不同阻止进行了测量，是的调试工作限定在一个小的范围之中，简化了调试的难度，使得实验能够顺利的完成。然后便是电阻接入电路后难以测量，因此我采用了排针和线排，这样问题便迎刃而解了。6、心得体会时间总是过得很快，转眼间，传感器的课程就结束了，而我已经自己能制作一个温度报警器了，兴奋是无法用言语表达的。设计温度报警器这段时间也是我这一学期最忙的日子.
11、经常不停查阅资料，设计，和采购原件。为了尽快完成模电的课程设计，我一天也没歇息。相关知识缺乏给学习它带来很大困难，为了尽快掌握它的用法，我照着原理图学习视频一步一步做，终于知道了如何操作。刚开始我借来了一份温度报警器的电路原理图，但离实际应用差距较大，有些器件很难找到，从淘宝上购买的元件是贴片的，根本不能焊接，后来到网上搜索了一下相关内容，顺便到学校图书馆借相关书籍，经过不断比较与讨论，最终敲定了温度报警器的电路原理图，并且询问了兄弟班关于元器件的参数情况。在做电路仿真时，我画好了电路原理图，修改好参数后，总是不行,无论我怎样修改都不行，后来请教同学，他们也遇到了同样的困惑。任何事情都不可能是
12、一帆风顺的。经过这段课程设计的日子，我已经可以对Multisim进行熟练的运用，这给我留下了很深的印象。由于没有接触，开始学得很费力，但到后来就好了。在每次的课程设计中,遇到问题，最好的办法就是问别人，因为每个人掌握情况不一样，不可能做到处处都懂，发挥群众的力量，复杂的事情就会变得很简单。这一点我深有体会，在很多时候，我遇到的困难或许别人之前就已遇到，向他们请教远比自己在那冥思苦想来得快。尽管现在只是初步学会了温度报警器的设计，离真正掌握还有一定距离，但学习的这段日子确实令我收益匪浅，不仅因为它发生在特别的时间，更重要的是我又多掌握了一门新的技术，收获总是令人快乐，不是吗？作为一名电子信息工程
13、专业的学生，我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。在已度过的三年大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种设计？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。为了让自己的设计更加完善，更加符合工艺标准，一次次翻阅各种放大器的书籍是十分必要的，同时也是必不可少的。通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。通过这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合是多么重要，学会了坚持、耐心和努力，相信这将会对以后的就业和工作奠定很好的基础。另外，对于课堂上掌握不清的知识，也在这次课设中得到了充分的学习，这也是我作本次课程设计的一大收获。整个设计我基本上还满意，由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。18
