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1、 成绩评定： 传感器技术 课程设计 题 目 超温报警电路 授课：XXX 摘要随着科学技术的发展，人类对自动控制线路的开发不断深入，对各种控制线路的保护意识也逐渐增强。其中的超温报警电路是在实际应用中相当广泛的安全保护电路。所有电路均按基本功能分类编排，包括车辆类报警、有害气体类报警、无线遥控类报警、定时提醒类报警、设备故障类报警、电话自动类报警、电源安全及其他类报警应用电路。这些电路既有简单易制的家用防盗报警器电路，也有电路复杂的多功能报警器电路。在现实生活中，常有一种工程技术，即自动温度补偿的设备，在规定温度内正常工作，设备温度一旦超出上限，便立即切断电源报警。本次设计主要运用基本的模拟电子
2、技术基础和传感器原理的知识，从基本的元器件出发，实现了超温报警电路的设计。超温报警电路是采用LM324温度传感器设计的，报警温度超过设定温度时会发出光报警信号。本电路主要由低功耗四运算放大器LM324、热敏电阻、LED发光二极管等元器件组成，并利用热敏电阻的阻值随着温度的升高而增大这个原理改变四运算放大器LM324比较器的比较电压，使其输出产生变化，从而引起发光二极管发出可见光，从而起到温度指示的作用。在实际应用中，利用发光二极管的温度指示作用来判断环境温度的变化，从而减少不必要的损失。 关键词：超温报警、热敏电阻、自动控制。 授课：XXX目 录一 、设计目的1二、设计任务与要求12.1设计任
3、务12.2设计要求1三、设计步骤及原理分析13.1设计方法13.2设计步骤13.3设计原理分析2四、课程设计小结与体会4五、参考文献5授课：XXX 一 、设计目的 温度测量与控制电路广泛应用于生产生活中的各个方面，特别是在工业生产中，温度自动控制已经成为一个相当成熟的技术。本次课程设计给我们创造了良好的学习机会：一是查阅资料将自己所学的数字电子技术，模拟电子技术，以及传感器的相关知识综合运用，二是系统了解温度监测的详细过程，为日后的学习和工作增长知识，积累经验。同时经过查资料、撰写设计报告等，加强在电子技术方面解决实际问题的能力，基本掌握常用模拟电子线路的相关知识，提高模拟电子线路的制作、调试
4、和测试能力。 在确定课设题目，经仔细分析问题后，发现实现课题要求温度控制的基本原理是采用简单芯片构成电路。在了解单元电路的基本构成后，我们总结出电路实现的基本原理，即通过将热敏电阻受温度影响所产生的输出电压送至LM324集成电路内部各级比较器，从而输出与温度相对应的显示值。通过电阻分压，做温度控制开关，从而达到控制温度的作用。本应用具有温度报警功能，当发热体靠经热敏电阻时，热敏电阻阻值变大，使得LM324同相输入大于发相输入，输出端输出高电平，LED发光二极管依次点亮达到温度指示和报警功能。二 、设计任务与要求2.1设计任务 本次设计的题目为超温报警电路的模拟系统设计，顾名思义就是运用温度传感
5、器的温度特性从而达到超过一定设定的温度时的报警作用。2.2设计要求1. 利用温度传感器（热敏电阻）测量某环境的温度。 2. 当温度超过设定的值时发出警报。 3. 采用蜂鸣器报警，声音大小由环境温度与报警温度的差值决定。4.了解由555定时器构成的报警电路及原理。 三 、设计步骤及原理分析3.1设计方法本实验首先通过一个由放大器LM358P U1A组成的电压跟随器，使该放大器的输出电压稳定在2.5V左右，该电压刚好能满足测量电路的工作，R10处本应接一个热敏电阻，由于元器件的缺乏，此处用一个精密电位器代替，首先确定好一个阻值，相当于设定了一个特定的温度，当改变电位器R10的阻值时，放大器LM35
6、8P U1B的输入电压发生变化，通过放大电路使555定时器产生脉冲信号，从而蜂鸣器发出间歇的响声。3.2设计步骤1. 稳压源电路的设计 2. 测量电路的设计 3. 放大电路的设计 4. 报警电路的设计 授课：XXX3.3设计原理分析1.稳压源电路设计 利用运放LM358构成电压跟随器，形成稳定的电压源供测量电路使用。其中D1采用4.7V左右的稳压管，调节R8使电压跟随器U1A的输出Uo1稳定在2.5V，为后面的测量电路提供可靠地电源供应，其电路原理图如图2.1： 图2.1 稳压电源电路图2. 测量电路的设计 图2.2 测量电路 以热敏电阻作为温度传感器进行温度的测量，采用的热敏电阻为正温度系数
7、，即随着温度的升高，阻值增大。该热敏电阻在常温时阻值约为680（在电路图中以可变电阻R10代替），该部分电路原理图如图2，图中的V1可用图1中Uo1代替。 3. 放大电路设计利用运放LM358构成差动放大电路，如图3.4，运放LM358对从5脚和6脚过来的电压进行相减放大。授课：XXX 图2.3 放大电路 （注：图中的V1可用图1中Uo1代替。R10等效为正温度系数热敏电阻）4. 报警电路设计报警电路相对简单，5V的稳压二极管使蜂鸣器工作在正常状态，避免当温度过高时将蜂鸣器烧坏。该部分电路图如图2.4： 图2.4 报警电路5. 整体电路 通过以上设计，得到该温度报警器的总体电路图（如图2.5）
8、。授课：XXX 图2.5 整体电路（注：图2.5中R10本为正温度系数热敏点电阻，但此处用精密电位器代替，R8和R9为电位器，Uo处接报警电路）传感器的工作电流一般选择1mA以下，这样可避免电流产生的热影响测量精度，并要求电源电压稳定。D1为稳压管，并经R3和R8分压，调节R8使电压跟随器U1A输出2.5V的稳定电流。由R4、R5、R9、R10组成测量电路，其输出接U1B差动放大器，经放大后输出，相应输出电压为0+5V，其输出灵敏度为50mV/。该电路中采用了运放LM358，其引脚图，及各部分功能如下： 在LM358中有两个单独的运放，在它的8个引脚中，如图2.6引脚13为一个运 放，57为第
9、二个运放，其中1脚和7脚为输出端，2脚和6脚为反相输入端，3脚和5脚为同相输入端。相应的逻辑功能图如图2.7: 图2.6 LM358引脚图 图2.7LM358的逻辑功能图四、 课程设计小结与体会按照电路图连接好电路后，接通电源，蜂鸣器不能正常发声。调节R8，用万能表测量U1A的电压，使U1A的输出电压为2.5V,调节R9，使U1B的输出电压在0+5V之内，避免电压过高烧坏555定时器。然后再调节R9，使R9的阻值从0开始逐渐增大，观察蜂鸣器的状态，在调节R9的过程中，发现蜂鸣器总是不响，因此只好检查电路是否连接正确。结果发现555芯片的6脚上有一根细铜丝搭在7脚上，造成短路，纠正电路后重新接通
10、电源，调节R9，发现蜂鸣器还是没有声音。于是我又对各个模块进行检查和测量，却没有任何收获。无奈之下，只好请教于同学。同学也认为电路没有问题，于是用万用表测了一下蜂鸣器两端的电压，其电压为4.7V，蜂鸣器并没有接反，猜测是蜂鸣器坏了，换了一个，重新接通电源调试，调节R9时发现，当R9的阻值超过特定的值以后，蜂鸣器就能发声，当减小R9的阻值低于该特定值时，蜂鸣器停止发声。这种现象表明该电路能实现预期的效果，电路一切正常。 授课：XXX在本次的课程设计中通过认真选题，找材料，分析、设计等，也掌一些软件的操作方 法，这为以后的学习做了铺垫。整个设计实现了从单一的理论学习到解决实际问题的转变。通过本次的
11、课程设计，最大的收获就是提高了动手能力，培养了寻求解决问题的能力和团队精神，同时也增强了其它方面的能力。在设计中，充分应用以前所学的知识，例如：集成电路、三极管、二极管、定时器555等元件的应用。这次实践让人受益匪浅，在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，既培养了设计思维，又增强了实际操作能力。 课程设计的自主设计、学习和研究过程中，通过写课程设计的总结报告，初步训练了书面表达能力，组织逻辑能力，这些技能应用性强，对将来就业和进一步发展帮助较大。同时也加强了对课本知识的理解，能够做到理论和实际相互联系，收获很大，并且深深地体会到自己所学知识的不足，激发了作者的自学能力和应对挑战的能力。为今后学习打下了良好的基础，也培养了严谨务实的作风。五、 参考文献1 吉雷. Protel 99. 西安电子科技大学出版社，2000 2 王港元. 电工电子实践指导. 江西科学技术出版社，2005 3 郑步生.Multisim2001电路设计及防真入门与应用.电子工业出版社，2008 4 何社成. 实用报警电路图集. 中国电力出版社，2009 5 张新德、刘淑华. 看图学电子元器件选用、检测与查用100问M.机械工业出版社，2009 （注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!） 授课：XXX
