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1、二极管温度测量仪设计一 温度测试仪电路设计课程设计指 l 导书二 前言三 摘要四 二极管做温度传感器五 总结六 心得 体会一温度测试仪电路设计课程设计指导书1课程设计的目的：本课程是电子信息工程技术专业的专业基本能力训练课程，其目的是通过本课程设计，使学生掌握仪器的一般设计方法，熟悉硬件作用，为设计和仪器打下坚实的基础。培养学集成电路应用的分析和设计能力和专业知识综合应用能力，同时提高学生分析问题和解决问题的能力以及实际动手能力，为日后工作奠定良好的基础。2设计题目：温度测量仪的设计3. 内容和要求1.温度测量仪的设计功能要求配合二极管电压，实现温度的测量；使用 220V/50Hz 交流电源，
2、设置电源开关、电源指示灯和电源保护功能。主要技术指标.测量温度范围：-50+150.测量误差：1%.输出信号电平：-500mV +1500mV.显示方式：3 位半 LED 数子面板表（满度输入电压=2V）二 前言：温度传感器是通过物体随温度变化而改变某种特性来间接测量的。不少材料、元件的特性都随温度的变化而变化，所以能作温度传感器的材料相当多。温度传感器随温度而引起物理参数变化的有：膨胀、电阻、电容、而电动势、磁性能、频率、光学特性及热噪声等等。随着生产的发展，新型温度传感器还会不断涌现。由于工农业生产中温度测量的范围极宽，从零下几百度到零上几千度，而各种材料做成的温度传感器只能在一定的温度范
3、围内使用温度传感器的种类较多，我们主要介绍二极管 PN 结温度传感器及应用路。三 摘要：本文主要利用二极管的 PN 结的结电压随温度变化原理做的温度传感器，利用二极管的 PN 结将温度转变为电压信号来做为放大器的输入，经 放大后的电压信号在 DVM 做为温度显示出来。四 二极管做温度传感器工作原理晶体二极管或三极管的 PN 结的结电压是随温度而变化的。例如硅管的 PN 结的结电压在温度每升高 1时，下降-2mV，利用这种特性，一般可以直接采用二极管（如玻璃封装的开关二极管 1N4148）或采用硅三极管（可将集电极和基极短接）接成二极管来做 PN结温度传感器。这种传感器有较好的线性，尺寸小，其热
4、时间常数为 0.22 秒，灵敏度高。测温范围为-50+150。典型的温度曲线如图 1 所示。同型号的二极管或三极管特性不完全相同，因此它们的互换性较差。应用电路(一)图（ 2）是采用 PN 结温度传感器的数字式温度计，测温范围-50150，分辨率为 0.1,在 0100 范围内精度可达1。图中的 R1，R2，D，W1 组成测温电桥，其输出信号接差动放大器 A1，经放大后的信号输入 02.000V 数字式电压表（DVM）显示。放大后的灵敏度 10mV/。A2 接成电压跟随器。与 W2配合可调节放大器 A1 的增益。 通过 PN 结温度传感器的工作电流不能过大，以免二极管自身的温升影响测量精度。一
5、般工作电流为 100300mA。采用恒流源作为传感器的工作电流较为复杂，一般采用恒压源供电，但必须有较好的稳压精度。精确的电路调整非常重要，可以采用广口瓶装入碎冰渣（带水）作为 0的标准，采用恒温水槽或油槽及标准温度计作为 100或其它温度标准。在没有恒水槽时，可用沸水作为 100的标准（由于各地的气压不同，其沸点不一定是 100，可用 0100的水银温度计来校准）。 将 PN 结传感器插入碎冰渣广口瓶中，等温度平衡，调整 W1，使 DVM 显示为 0V，将 PN 结传感器插入沸水中（设沸水为 100），调整 W2，使 DVM 实现为 100.0V，若沸水温度不是 100时，可按照水银温度计上
6、的读数调整 W2，使 DVM 显示值与水银温度计的数值相等。再将传感器插入 0环境中，等平衡后看显示是否仍为 0V，必要时再调整 W1 使之为 0V，然后再插入沸水，看是否与水银温度计计数相等，经过几次反复调整即可。 图中的 DVM 是通用 3 位半数字电压表模块 MC14433，可以装入仪表及控制系统中作显示器。MC14433 的应用电路可参考本网站的常用 A/D 转换器中的技术手册。它的主要技术指标如下： 基本量程：1.999V(2V) 线性误差：该读数的 0.05%1 字 电源：57.5V 单电源 平均功耗：300mW 过量程时：数字闪烁 DU 脚接地时：数据可保持 五 总结本课程设计叙
7、述了温度计的设计，主要是硬件组成设计，该系统在硬件设计上主要是通过二极管做温度传感器对温度进行采集，把温度转换成变化的电压，然后由差动放大器将信号放大，通过 DVM 显示出来温度， MC14433 将模拟温度电压信号转化为对应的数字温度信号电压。整个系统结构紧凑，简单可靠，操作灵活，性能价格比高，较好的满足了现代农业生产和科研的需要。六 心得体会经过了一个星期的课程设计，我感想颇多。首先，我明白了做事情一定要抓紧时间，不能一拖再拖。原本我们以为一个星期的时间做出一个电路板绰绰有余，所以开始几天的进度很慢。可结果是，中间遇到了很多意想不到的问题，导致最后时间不够用，一直到礼拜天才将设计及报告全部完成。经过这次课程设计，我们懂得只有抓紧时间才能够适应快节奏的社会，拖拖拉拉最后会一事无成。其次，我明白了实践的重要性。理论知识固然重要，但只有将理论投入到实践中去检验，才能体现出理论的价值。电路元件只有焊接到电路板上，才能发挥其真正的作用，单纯的研究理论知识，而不去动手实践，我们就不能全面发展，就不能成为真正对社会有意义的人。最后，我还明白了团队合作的重要性。二十一世纪是一个需要的是团队合作，而不是单打独斗。一个大的项目，单纯靠一个人的力量是无法完成的。只有在一个团队的共同努力下，才能最终走向成功。这次课程设计，带给我很多的教训，但更多的是经验，我相信我会越来越成熟
