水温测量仪原理图设计

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1、I课程设计任务书水温测量仪的设计（一）设计目的1、通过对温度测量电路的设计，安装和调试了解温度传感器的性能，学会在实际电路中运用；2、进一步熟悉集成运放的线性和非线性运用；3、掌握直流稳压电源的稳压系数和内阻测试方法。 （二）设计要求和技术指标1、技术指标：要求设计一个温度测量器件，其主要技术指标如下：（1）测量温度：室温50 ；（2）被测温度达到 50 时，指示灯亮（或蜂鸣器工作） ；（3）由数字电压表实现温度显示，可直接读出温度值。2设计要求：(1)设计一个能满足要求的温度测量及报警电路；(2)要求绘出原理图，并用 Protel 99 画出印制板图；(3)根据设计要求和技术指标设计好电路，

2、选好元件及参数；(4)在万能板或面包板上安装好电路并调试；(5)拟定测试方案和设计步骤；(6)撰写设计报告，测试总结及使用说明书。（三）设计提示1基本原理：II被测对象 K变换 放大 电压表比较器报警设备2温度传感器：建议采用 AD590 集成温度传感器进行温度电流转换。它是一种电流型二端器件，其内部已作修正，具有良好的互换性和线性。有消除电源波动的特性。输出阻抗达 10M，转换当量为 。器件采用 B1 型金属壳封装。KA/1温度电压变换电路如图 1 所示。由图可得： Ruo /0/6如 R=10K，则 。mVo01图 1 温度电压转换电路 图 2 K变换电路3、K变换器：因为 AD590 的

3、温控电流值是对应绝对温度 K，而在设计中需要采用，由运放组成的加法器可以实现这一转换，参考电路如图 2 所示。元件参数的确定和U R 选取的指导思想是：0（即 273K）时，。Vuo024、放大器：设计一个反相比例放大器，使其输出 u03 满足 100mV/。用数字电压表可实现温度显示。 5、比较器：由电压比较器组成，如图 3 所示。U REF 为报警时温度设定电压，R f2 用于改III善比较器的迟滞特性，决定了系统的精度。图 3 比较器 图 4 驱动电路6、调试要点和注意事项：用温度计测传感器处的温度 T()如 T=27（300K） 。若取 R=10K，则，调整 UR 的值使 ，若放大器的

4、放大倍数为10 倍，则Vuo31mVuo270放大器的输出 u03 应为 2.7V。测比较器的比较电压 UREF 值，使其等于所设定的温度乘以 0.1V，如设定温度为 50，则值为 5V。比较器的输出可接 LED 指示或蜂鸣器。把温度传感器加热（可以电吹风吹）在温度小于设定值前 LED 应处于熄灭状态，反之，为点亮。7、实验用仪器设备（1）数字电压表（2）面包板或万能板（3）智能电工实验台8、设计用主要器件AD590 集成温度传感器一只、741 四块、蜂鸣器/LED 各一个、电阻电容若干、晶体管一只（驱动电路） 、电阻若干（四）设计报告要求1、选定设计方案；2、拟出设计步骤，画出电路，分析并计

5、算主要元件参数值；3、整理测试数据（五）设计总结1、在测试中发现什么故障？如何排除？ 2、心得体会。IV摘要本设计介绍了水温测量仪的工作原理，它是一种简易水温测量电路，主要是采用一些简单的电子元件即可它是采用由直流稳压电源，温度电压转换电路，K电路，驱动报警电路，放大电路和比较电路五个核心部分组成。 直流稳压电源电路由通用电学实验台提供稳 压 电 压 ； 温 度 电 压 转 换 电 路 由 集 成AD590 模 拟 温 度 传 感 器 进 行 温 度 电 流 转 换 ； K转换器由 uA 741 运放组成的减法器来实现这一功能；放大器同样由 uA741 运放组成的反相比例放大器；比较器由 uA

6、741 实现电压比较；驱动报警电路则由晶体管和发光二极管构成，水温测试仪能测量水温并实现超温报警。 V目 录第一章 绪论1第二章 系统设计方案论证及分析12.1 设计目的12.2 设计任务22.3 设计要求22.4 电路原理分析 32.5 设计方案42.6 水温测量仪各部分的参数设计62.6.1 集成温度传感器 AD59062.6.2 K变换72.6.3 电压的放大82.6.4 比较器92.6.5 报警设备112.7 水温测量仪工作过程12第三章 水温测量仪的仿真与制作143.1 仿 真 电 路 的 建 立 与 测 试 143.2 水温测量仪的制作183.3 调试与误差分析18第四章 结束语1

7、9VI第五章 参考文献19第六章 附录 201第 1 章 绪 论电 子 技 术 是 当 今 科 技 发 展 的 热 点 ， 各 先 进 国 家 无 不 把 它 放 在 优 先 的发 展 的 地 位 。 电 子 技 术 是 电 类 专 业 的 一 门 重 要 的 技 术 基 础 课 ， 课 程 地显 著 特 点 之 一 是 它 的 实 践 性 。 要 想 很 好 的 掌 握 电 子 技 术 ， 除 了 掌 握 基本 器 件 的 原 理 ， 电 子 电 路 的 基 本 组 成 及 分 析 方 法 外 ， 还 要 掌 握 电 子 器 件 及基 本 电 路 的 应 用 技 术 ， 课 程 设 计 就

8、是 电 子 技 术 教 学 中 的 重 要 环 节 。本 课 程 设 计 就 是 针 对 模 拟 电 子 技 术 这 门 课 程 的 要 求 所 做 的 ， 同 时 也 将 学到 的 理 论 与 实 践 紧 密 结 合 。本 设 计 是 设 计 的 水温测量仪的，它是一种简易水温测量电路，主要是采用一些简单的电子元件即可，它是采用由直流稳压电源，温度电压转换电路，K电路，驱动报警电路，放大电路和比较电路五个核心部分组成。通 过 本 次 设 计 能 使 我 们 对电子工艺的理论有了更进一步的系统了解。我们了解到了设计小电子产品的一些常规方法，以及培养了我们团队合作的能力，在讨论设计方案，计算元件

9、参数，购买元件，制作电路板，安装调试方面都体会到了团队的力量。本 次 课 程 设 计 的 课 题 是 水 温 测 量 仪 ， 本 课 程 设 计 将 就 水 温 测 量 电路 的 工 作 原 理 、 参 数 计 算 、 元 件 选 取 、 电 路 调 试 等 做 详 细 的 介 绍 和 说 明 。第 2 章 系 统 设 计 方 案 论 证 及 分 析2.1、 设 计 目 的1、通过对温度测量电路的设计、安装和调试了解温度传感器的性能，学会在实际电路中应用；2、进一步熟悉集成运放的线性和非线性应用。 23、 通 过 水 温 测 试 仪 的 设 计 、 安 装 和 调 试 ， 要 求 学 会 ：(

10、1)选 择 变 压 器 、 整 流 二 极 管 、 滤 波 电 容 及 集 成 稳 压 器 来 设 计 直 流 稳 压电 源 ， 以 及 使 用 741 集 成 芯 片 ， 电 解 电 容 ， 瓷 片 电 容 ， 发 光 二 极 管 构成 的 温 度 测 量 报 警 电 路 ；(2) 掌 握 水 温 测 量 及 报 警 电 路 的 调 试 及 主 要 技 术 指 标 的 测 试 方 法 。（ 3） 通 过 电 路 的 设 计 可 以 加 深 对 该 课 程 知 识 的 理 解 以 及 对 知 识 的 综 合运 用 。2.2、 设 计 任 务设 计 一 水 温 测 量 仪 ， 满 足 ：（1）测

11、温范围：室温50；（2）被测温度达到 50时，指示灯亮（或蜂鸣器工作） ；（3）由数字电压表实现温度显示，可直接读出温度值。2.3、 设 计 要 求直 流 稳 压 电 源 的 基 本 要 求 ：（1）设计一个能满足要求的温度测量及报警电路；（2）要求绘出原理图，并用 Protel 画出印制板图；（3）根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数；（4）在万能板或面包板上安装好电路并调试；（5）拟定测试方案和设计步骤；（6）撰写设计报告、调试总结及使用说明书。（ 7） 水 温 测 量 仪 ： 通 过 AD590 集 成 模 拟 温 度 传 感 器 进 行 温 度 电流 转 化 ， 再 通 过

12、 放 大 电 路 放 大 后 能 通 过 电 压 表 或 者 万 用 表 读 出 温 度 的 读 数 ，而 当 超 过 50时，由比较器输出驱动报警器工作。（ 8） 画 出 总 体 设 计 框 图 ， 以 说 明 水 温 测 量 仪 有 哪 些 相 对 独 立 的 功 能模 块 组 成 ， 标 出 各 个 模 块 之 间 的 联 系 、 变 化 ， 并 以 文 字 对 原 理 作 辅 助 说 明 。设 计 各 个 功 能 模 块 的 电 路 图 ， 加 上 原 理 说 明 。 选 择 合 适 的 元 器 件 ， 接 线 验3证 、 调 试 各 个 功 能 模 块 的 电 路 ， 在 接 线 验

13、 证 时 设 计 、 选 择 合 适 的 输 入 信 号和 输 出 方 式 ， 在 充 分 电 路 正 确 性 同 时 ， 输 入 信 号 和 输 出 方 式 要 便 于 电 路 的测 试 和 故 障 排 除 。 在 验 证 各 个 功 能 模 块 基 础 上 ， 对 整 个 电 路 的 元 器 件 和 布线 ， 进 行 合 理 布 局 ， 进 行 水 温 测 量 仪 整 个 电 路 的 调 试 。2.4、 电 路 原 理 分 析1 水 温 测 量 仪 的 基 本 原 理水 温 测 量 仪 一 般 由 温 度 传 感 电 路 ， K变换电路，放大器电路，比较器电路，驱动电路及报警器所 组 成

14、， 基 本 框 图 如 下 。警报电路转换电路放大电路比较电路电压显示温度传感电路2 各 部 分 的 作 用 ：（ 1） 温 度 电 压 转 换 电 路 的 作 用 是 为 了 对温度进行测量、控制并显示，首先必须将温度的度数（非电量）转换成电量，然后采用电子电路实现题目要求。此处利 用 AD590 集 成 模 拟 温 度 传 感 器 对 被 测 对 象 进 行 水 温 测 量 并 进行 温 度 电 流 变 换 ，将温度变化转换成相应的电信号。（ 2） 转 换 电 路 ： 转 换 电 路 的 作 用 是 进 行 K转换，因为 AD590 是集成模拟温度传感器，输出电流对应绝对温度 K，而在技术指标中要求能够由数字电压表实现温度显示，并可直接读出温度值。本设计采用由 uA741 运放组成的加法器来实现这一功能。（ 3） 放 大 电 路 ： 放 大 电 路 的 作 用 是 将 电 压 进 行 10 倍 放 大 ， 方 面 进行 电 压 显 示 。 例 如 当 温 度 电 压 转 换 电 路 输 出 的 电 压 时通KmVuo/过放大电路放大后使得其输出电压 u03=100mV/。4（ 4） 比 较 电 路 ： 用 的 是 迟 滞 比 较 电 路 ， 这 样 更