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1、电子工程设计报告1电子工程设计报告电子工程设计报告题目：稳压电源与变送器电路设计题目：稳压电源与变送器电路设计专业：通信工程专业：通信工程小组：小组：19 组组姓名学号：姓名学号：09024226 尹燃；尹燃；09024227 吴萌吴萌指导老师：贾惠忠指导老师：贾惠忠完成日期：完成日期：2011.10.24电子工程设计报告2大纲：大纲：电子工程设计全部三个阶段的任务是设计小型温度测量与控制系统 - 典型电子系统。包括采集温度，传感，变送，A/D 转换，单片机处理，D/A 转换，驱动，控温几个部分。其中第一阶段主要完成电源，变送器的设计与制作，调试。电源部分：为其他模块供电。由变压器、整流器和稳
2、压器三大部分组成。完成将市电交流电压变为所需要的低压交流电，交流电变为直流电，不稳定的直流电压经滤波后，变为稳定的直流电压输出。输出+12，-12，+5V 直流电压（包括整流桥，电容滤波，78 系列芯片稳压） 。变送器部分：将输入 273-373电流通过集成运放Aop07 转化为输出 0-5V 电压信号（对应于 0-100 ） 。oC通过 protel99se 对电源，变送器进行原理图设计，PCB 版图设计。并进行元件插放、焊接。分别对电源输出三个电压进行检测；变送器输出电压对0、50、100 三个温度进行测试，调节相应电位器，反复测量使结果尽量接近于线性。经不断调试及排障，是电路基本达到了设
3、计指标要求，误差在允许范围内。电子工程设计报告3目录目录一背景、需求 二方案、原理 （一）电源部分 （二）变送器部分三焊接、调试、测试（一）电源部分1.调试原理与方法2.过程及数据误差3.误差分析及解决（二）变送器部分1.调试原理与方法2.过程及数据3.误差及解决四出现问题及解决方法五体会与建议七参考文献电子工程设计报告4一课题背景及需求分析一课题背景及需求分析电子工程设计任务为满足完成以完整的，含有完整硬件及软件的温控系统。电子工程设计全部三个阶段的任务是设计小型温度测量与控制系统 - 典型 电子系统。 需求分析需求分析：包括采集温度，传感，变送，A/D 转换，单片机处理，D/A 转换， 驱
4、动，控温几个部分。完成温度采集，传感，信号变换，电脑处理最终达到控温的效果。指标：指标：温度测量范围：0100 。温度测量误差：2oCoC其中第一阶段主要完成电源，变送器的设计与制作，调试。 电源：电源：为后续电路提供电能； 变送器和传感器变送器和传感器（AD590）：共同完成温度电流电压的转换。其中 电源设计关键在于输出电压的校准，变送器着重于 3 个温度的校准，线性化。二设计方案的选择及原理二设计方案的选择及原理（一）电源部分1.原理图2.组成：变压器、整流器和稳压器三大部分组成。 （1）变压器：将市电交流电压变为所需要的低压交流电。即上图中 T1，T2 变压器部分。电路图如下：电子工程设
5、计报告5（2）整流器：整流，就是把交流电变为直流电的过程。利用具有单向导电特 性的器件，可以把方向和大小交变的电流变换为直流电。本实验采用桥式全波 整流电路。 a.方案一：半波整流电路b.方案二：全波整流电路：可以看作是由两个半波整流电路组合成的。变压 器次级线圈中间需要引出一个抽头，把次组线圈分成两个对称的绕组，从而引 出大小相等但极性相反的两个电压 e2a、e2b，构成 e2a、D1、Rfz 与 e2b 、D2 、Rfz ，两个通电回路。c.方案三：桥式整流电路的工作原理如下：e2 为正半周时，对 D1、D3 加方向电压，Dl、D3 导通；对 D2、D4 加反 向电压，D2、D4 截止。电
6、路中构成 e2、Dl、Rfz、D3 通电回路，在 Rfz 上形 成上正下负的半波整流电压；e2 为负半周时，对 D2、D4 加正向电压，D2、D4 导通；对 D1、D3 加反向电压，D1、D3 截止。电路中构成 e2、D2、Rfz、D4 通电回路，同 样在 Rfz 上形成上正下负的另外半波的整流电压。电子工程设计报告6最终电路选择方案三：桥式整流电路。整流后，经电容滤波：将整流电路输 出电压中的波动成分尽可能地减小，改造成接近恒稳的直流电。 （3）稳压器：将不稳定的直流电压经滤波后，变为稳定的直流电压输出。 采用三端集成稳压电路 a.三端集成稳压电路为固定输出正压(或负压)，有 5V、6V、9
7、V、12V、15V、18V、24V 共 7 种。具体分为 78xx，79xx 系列。b.为了保证稳压器能够正常工作， 要求输入电压 Ui 与输出电压 Uo 的差值应 大于 3V。压差太小，会使稳压器性能变差，甚至不起稳压作用；压差太大，又 会增大稳压器自身消耗的功率，并使最大输出电流减小。厂家对每种型号的稳电子工程设计报告7压器都规定了最大输入电压值。一般取 UiUO 为 37V。三端稳压器属于功 率半导体器件，一般需要加装散热片。 3原理分析及计算 220V 市电经变压器变压后，得到 50HZ 正弦交流电压。输入到整流桥输入端， 正负半周分别导通得到恒为正的直流电压，经电容滤波，减小波动，再
8、经三端 稳压器得到所需稳定直流电压。（二）变送器部分 1.原理图：2.原理说明： （1）VCCAD590 特性变送器特性373273)( Ai2i1i)(oCT0100)(oCT)(Vvo01005电子工程设计报告8（2） 运算放大器 特性viRRii2iiovov V5A100R1i1V2V0计算得： （3）运算放大器 特性1RRivovoviv1RRf1V2V1iii2iV5计算得：（3）运算放大器输出平移特性：iv1RRf0V5ov1i2V1V1Riiiv2iovVV（4）最终原理分析及计算：通过原理图中第一个运放，将 AD590 电流信号变为电压信号，通过第二级ViRvio51RRvi
9、Rvf iifooivvV273. 0V373. 0电子工程设计报告9运放，输出 05V 电压。其中，R2 微调零电位器，R9 为调 5V 电位器。三组装（焊接）三组装（焊接） ，调试与测试，调试与测试组装与焊接：根据 protel99se 绘制原理图，并分别绘制电源及变送器的 PCB 版 图。在插件布局时，尽量使电路中逻辑相邻元件靠近，以减少线数量。焊接时， 尽量多利用了电路板本身导通的焊点，及电阻，元件的插针。第二，注意镀锡 以保证无短路。第三，连线起始点与终点距离适当，保证与其他不想相连焊点 的有一定距离。（一）电源部分1. 调试原理及方法 （1）将查过线的电源板插于试验台相应位置，打开
10、试验台电源。观察 1-2 分钟，看+5，+12，-12V 电源指示灯是否亮。 （2）用数字多用表按电源板左插座直流电源引出定义，检测+5V、+12V、- 12V 输出。 2.调试过程及数据按上述方法操作，观察一定时间，+5，+12，-12V 电源指示灯亮，数字万用 表测电源数据误差在允许范围内（都为 0.3V 内） 。 3.误差及解决（二）变送器部分1.调试原理及方法 （1）将测试通过的电源板及变送器板插于试验台相应位置，打开试验台电 源。观察 1-2 分钟，看+5，+12，-12V 电源指示灯是否亮。 （2）将温度设于 0 度，用万用表测输出端（右端第四排）电压，调节电位 器 R2（见原理图
11、） ，使示数为 0V。将温度调到 100 度。测输出，调节 R9 使示 数为 5V。同理，调温度为 50 度，看显示数是否为 2.5（满足线性） 。 （3）反复测量，调节，使三个温度值接近于线性。并记录电压值。 2.调试过程及数据按照上述方法，最终得到误差允许的电压值，且基本满足线性。 数据： 050100电压 U（V）0.022.525.0253.误差及解决 可见，三个温度的电压值，都高于标准 0.02V 左右，零点调节存在问题。 经进一步调零，数据基本满足要求。四出现问题及解决（方法总结）四出现问题及解决（方法总结）电子工程设计报告101. PCB 板图设计的软件比较复杂，上手很慢，布局不
12、合理，线的连接点总是 不合格，画了很多次都及不了格。 解决：加班加点，反复画了五六次终于得了 7 分。 2. 分工的时候不太合理，两个人一起焊板，一起画图，导致时间不够用。 解决：用课下的时间追上进度。 3. 用锤子敲排针的时候敲歪了，导致板焊好以后根本差不进去。 解决：用钳子一根一根正过来，再从新敲。 4. 焊接的时候，一个焊点要接很多根线，导致比较近的焊点短路。 解决：用导线将其中一个焊点引到空焊点。 5. 调试传送器的时候，找不到合适的滑变值，拧了好多圈，却变化不大。 解决：用定值电阻试出大概的范围，再用滑变一点点调试。 6. 变送器设时，AD590 输出电流为 273-373uA，要求
13、集成运放输出为 0-5V 解决：须将电流变换为 0100uA。 7. 用万用表调准 5V 和 0V 以后，用温度计一试相差很多。 8.解决：变送器调试时，零点和 100 度点的数据应逐渐逼近线性，而不是单独 准求一个点的校准。为满足线性，使零点和 100 度的电压值逐渐接近 0V 和 5V。1.逐级排查法:如电源+12v 无输出。应从 7812 输出端起，逐级用数字万用表 测量输出电压，若某一部分无问题，则说明问题出现与其相邻的后一级。又如 变送器部分：若无输出电压，可从第二个运放输出端起，逐级向 AD590 输入检 查。 2.检查问题时。应从最基本的问题检查起，如电源，接地。芯片等，无必要
14、从新查线，必要时逐级排查。 （四）结论：结论：通过第一阶段实践，成功设计和制作了温控系统中的电源和变送 器，电源电压及变送器输出电压满足设计指标，误差在允许范围。五体会与建议五体会与建议09024226：体会：体会：这次实验的顺利完成，首先要感谢老师的指导和搭档吴萌的帮助。本次实验是以生活中常遇到的实际内容为基础开始的，通过这次实验，我 认识到了本专业实际应用的一个侧面，而且了解到怎么把零散的理论知识糅合 成一个系统，从而设计出可实际应用的成品。我切实的感觉到，通信其实很生 活，很实用，它无处不在，只是以前自己不懂而已。本次实验过程中，我们在 PCB 图的制作上遇到了很大的困难，花了很多时 间
15、和精力还是没有做出很好的成果，但是焊接的电源板和变送器板都很快就通 过了。这说明我们在理论知识方面还是很欠缺，尤其是需要加强用计算机软件 辅助实验的能力。我会在今后的课上课下的学习中，注意锻炼，尽力弥补。 本次实验是对我的学习态度的一次检验。在这个过程中，我曾想过，用别人电子工程设计报告11的图，会很省事。但是，不认真了解课设内容，别人的图根本看不懂，等了解 之后，又何必不自己设计一份呢！我深刻的体会到投机取巧没有什么好处，因 为参考资料论是有必要的，但是依赖于他人是不能从根本上提高自己的能力。 所以，我开始自己发现问题，解决问题，与搭档讨论。这样的结果是我的独立 思考能力与学习能力有了一定的
16、提高。还有严谨的治学态度与踏实的学风，这 是非常重要的，为此我也吃了不少亏，长了不少教训。本次实验还加强了我的团队合作能力，动手能力，自主学习能力。在与吴 萌的合作中，我深深地体会到怎样相互帮助，相互督促，怎样取长补短，最终 达到 1+12 的效果。我们亲自动手焊接，连线，并共同解决了许多想不到却无 法避免的问题。另外，我想我们明白了解决问题的根本方法，就是自主的，有 目的去学习更多的知识。当然我们也有不足之处，就是过度依赖同伴，导致分 工不合理，时间不够用。合作并不是单纯的什么都一起做，而是要分开做自己 擅长的部分，以达到更好地效果。最后，这次实验的成功让我们感到了前所未有的满足和由衷的喜悦。再次 感谢老师的指导，和吴萌对我的帮助
