二极管温度传感器课程设计报告

模拟电子技术课程设计课程设计报告题目：温度测控电路设计课程：模拟电子电路实习专业：电子信息工程班级：10级电信（1）班姓名：陈磊张昕灏学号：20105080902010508087模拟电子技术课程设计总目录第一部分：任务书第二部分：课程设计报告第三部分：设计电路图模拟电子技术课程设计第一部分任务书模拟电子技术课程设计《传感器与测控电路课程实习》课程设计任务书课题：基于测温二极管传感器的温度测控电路设计温度是一个与人们的生活环境、生产活动密切相关，也是仪器科学和各类工程设计中必须精确测定的重要物理量。随着科学技术的发展，使得测温技术迅速发展，测温范围不断拓宽，测温精度不断提高，新的温度传感器不断出现，如光纤温度传感器、微波温度传感器、超声波温度传感器等。由于检测温度的传感器种类不同，采用的测量电路和要求不同，执行器、开关等的控制方式不同，所以相应的硬件和软件也就不同。但对于初次涉足电子产品的设计、制作来说，了解并实践一下传感器选择与测控电路的设计、制作的基本过程是很有必要的。由于所涉及的知识面很广，相应的具体内容请参考本文中提示的《传感器原理及应用》，《测控电路》，《模拟电子技术基础实验与课程设计》，《电子技术实验》等书的有关章节。一、基于测温二极管传感器的温度测量控制电路设计简介应用1N4148二极管的温度传感器与集成运放设计温度测量与控制控电路，测量温度的范围为-40℃～125℃，工作电路输出二值输出；电路输出控制继电器工作，实现加热与制冷的转换控制，把控制对象温度控制在要求的范围之内（-40℃～125℃）。要求测控电路具有加热和制冷的指示功能。二、基于测温二极管传感器的温度测控电路设计的工作原理本课题中测量控制电路组成框图如下所示：二极管温度传感器反向比较器制热继电器2驱动电路1驱动电路2制冷继电器1同相比较器差动放大器转换电路指示电路2指示电路1电路工作过程为：由二极管IN4148作为温度传感器采集温度信号，经差动放大后，送到预先调试好的相关温度控制比较电路进行比较，当温度低于控制温度下限值时，红色发光二极管亮，继电器1动作，控制加热器开始加热。当温度高于控制温度上限值时，绿色发光二极管亮，模拟电子技术课程设计继电器2动作，控制制冷器开始制冷。当温度在设定温度上下限之间时，红色和绿色发光二极管全熄灭，继电器全断开，不加热也不制冷。因此从以上不同的状态显示就可以知道温度情况及温度控制情况。注意事项为避免测温二极管本身通电产生的温度升高对测温的影响，电路设计时注意不要使通过测温元件的电流超过1mA。三、设计目的通过设计了解如何运用电子技术来实现温度测量和控制任务，完成温度测量和控制电路的连接和调试，学会对电子电路的检测和排除电路故障，进一步熟悉常用电子仪器的使用，提高分析电路设计、调试方面问题和解决问题的能力。1、掌握传感器选择的一般设计方法；2、掌握模拟IC器件的应用；3、掌握测量电路的设计方法；4、培养综合应用所学知识来指导实践的能力。四、设计要求及技术指标1、设计、组装、调试测控电路；2、温度控制范围：-40～125℃；3、使用环境温度：常温4、输出信号：二值输出控制继电器工作；5、温度范围控制，制热和制冷指示功能；6、非线性误差：±1％。五、设计所用仪器及器件1．直流稳压电源2．万用表3．运放LM3244．电阻、电容若干、红、绿发光二极管5．温度传感器1N41486．万能电路板7．电烙铁等模拟电子技术课程设计六、日程安排1．布置任务、查阅资料，方案设计；（2天）根据设计要求，查阅参考资料，进行方案设计及可行性论证，确定设计方案，画出电路图。2．上机用EDA软件对设计电路进行模拟仿真调试；（2天）要求在虚拟仪器上观测到正确的波形并达到规定的技术指标。3．电路的装配及调试；（3天）在万能板上对电路进行装配调试，使其全面达到规定的技术指标，最终通过验收。4．总结撰写课程设计报告。（1天）七、课程设计报告内容：总结设计过程，写出设计报告，设计报告具体内容要求如下：1．课程设计的目和设计的任务2．课程设计的要求及技术指标3．总方案的确定并画出原理框图。4．各组成单元电路设计，及电路的原理、工作特性(结合设计图写)5．总原理图，工作原理、工作特性（结合框图及电路图讲解）。6．电路安装、调试步骤及方法，调试中遇到的问题，及分析解决方法。7．实验结果分析，改进意见及收获。8．体会。八、电子电路设计的一般方法：1．仔细分析产品的功能要求，利用互连网、图书、杂志查阅资料，从中提取相关和最有价值的信息、方法。（1）设计总体方案。（2）设计单元电路、选择传感器、测量电路元器件、根据需要调整总体方案（3）计算电路（元件）参数。（4）绘制总体电路初稿（5）上机在EDB（或EDA）电路实验仿真。（6）绘制总体电路。2．明确电路图设计的基本要求进行电路设计。并上机在EDB（或EDA）上进行电路实验仿真，电路图设计已有不少的计算机辅助设计软件，利用这些软件可显著减轻了人工绘图的压模拟电子技术课程设计力，电路实验仿真大大减少人工重复劳动，并可帮助工程技术人员调整电路的整体布局，减少电路不同部分的相互干扰等等。3．掌握常用元器件的识别和测试。电子元器件种类繁多，并且不断有新的功能、性能更好的元器件出现。需要通过互连网、图书、杂志查阅它们的识别和测试方法。对于常用元器件，不少手册有所介绍。4、熟练使用仪表，了解电路调试的基本方法。通过排除电路故障，提高电路性能的过程，巩固理论知识,提高解决实际问题的能力。5、独立撰写课程设计报告。模拟电子技术课程设计第二部分课程设计报告模拟电子技术课程设计目录1课题简介………………………………………………………（1）2设计要求及技术指标…………………………………………（2）2.1课程设计的目的和设计的任务…………………………………………………（2）2.2课程设计的要求及技术指标……………………………………………………（2）3总方案及原理框图…………………………………………………………（3）4各组成部分的工作原理……………………………………………………（4）5电路的设计、电路各部分工作特性及元件的作用………………（6）6总原理图………………………………………………………………………（8）7电路安装、调试步骤及方法………………………………………………（9）8实验结果分析………………………………………………………………（10）9改进意见、收获、体会、设计总结…………………………………（11）10仪器仪表清单………………………………………………………………（12）参考文献……………………………………………………………………（13）模拟电子技术课程设计11课题简介温度是一个与人们的生活环境、生产活动密切相关，也是仪器科学和各类工程设计中必须精确测定的重要物理量。随着科学技术的发展，使得测温技术迅速发展，测温范围不断拓宽，测温精度不断提高，新的温度传感器不断出现，如光纤温度传感器、微波温度传感器、超声波温度传感器等。由于检测温度的传感器种类不同，采用的测量电路和要求不同，执行器、开关等的控制方式不同，所以相应的硬件和软件也就不同。但对于初次涉足电子产品的设计、制作来说，了解并实践一下传感器选择与测控电路的设计、制作的基本过程是很有必要的。由于所涉及的知识面很广，相应的具体内容请参考本文中提示的《传感器原理及应用》，《测控电路》，《模拟电子技术基础实验与课程设计》，《电子技术实验》等书的有关章节。应用1N4148二极管的温度传感器与集成运放设计温度测量与控制控电路，测量温度的范围为-65℃～200℃，工作电路输出二值输出；电路输出控制继电器工作，实现加热与制冷的转换控制，把控制对象温度控制在要求的范围之内（40℃～60℃）。要求测控电路具有加热和制冷的指示功能。模拟电子技术课程设计22设计要求及技术指标2.1课程设计的目的和设计的任务通过设计了解如何运用电子技术来实现温度测量和控制任务，完成温度测量和控制电路的连接和调试，学会对电子电路的检测和排除电路故障，进一步熟悉常用电子仪器的使用，提高分析电路设计、调试方面问题和解决问题的能力。1.掌握传感器选择的一般设计方法2.掌握模拟IC器件的应用3.掌握测量电路的设计方法4.培养综合应用所学知识来指导实践的能力2.2课程设计的要求及技术指标1.设计、组装、调试测控电路2.温度控制范围：-40～125℃3.使用环境温度：常温4.输出信号：二值输出控制继电器工作5.温度范围控制，制热和制冷指示功能6.非线性误差：±1％模拟电子技术课程设计33总方案及原理框图方案一：方案二：本课题中测量控制电路组成框图如下所示：二极管温度传感器反向比较器制热继电器2驱动电路1驱动电路2制冷继电器1同相比较器差动放大器转换电路指示电路2指示电路1电路工作过程为：由二极管IN4148作为温度传感器采集温度信号，经差动放大后，送到预先调试好的相关温度控制比较电路进行比较，当温度低于控制温度下限值时，红色发光二极管亮，继电器1动作，控制加热器开始加热。当温度高于控制温度上限值时，绿色发光二极管亮，继电器2动作，控制制冷器开始制冷。当温度在设定温度上下限之间时，红色和绿色发光二极管全熄灭，继电器全断开，不加热也不制冷。因此从以上不同的状态显示就可以知道温度情况及温度控制情况。注意事项为避免测温二极管本身通电产生的温度升高对测温的影响，电路设计时注意不要使通过测温元件的电流超过1mA。模拟电子技术课程设计44各组成部分的工作原理4.1转换电路：将二极管IN4148采集的温度信号转换成电信号。4.2差动放大器：由于电信号非常微弱，需要将电信号放大处理。4.3同相比较器：当温度低于控制温度下限值时，红色发光二极管亮，继电器1动作，控制加热器开始加热。4.4反向比较器：当温度高于控制温度上限值时，绿色发光二极管亮，继电器2动作，控制制冷器开始制冷。模拟电子技术课程设计5模拟电子技术课程设计65电路的设计、电路各部分工作特性及元件的作用5.1仔细分析产品的功能要求，利用互连网、图书、杂志查阅资料，从中提取相关和最有价值的信息、方法。1.设计总体方案2.设计单元电路、选择传感器、测量电路元器件、根据需要调整总体方案3.计算电路（元件）参数。4.绘制总体电路初稿5.上机在EDB（或EDA）电路实验仿真6.绘制总体电路5.2LM324特性：LM324系列运算放大器是价格便宜的带差动输入功能的四运算放大器。可工作在单电源下，电压范围是3.0V-32V或+16V。1.短跑保护输出2.真差动输入级3.可单电源工作：3V-32V4.低偏置电流：最大100nA（LM324A）5.每封装含四个运算放大器6.具有内部补偿的功能7.共模范围扩展到负电源8.行业标准的引脚排列9.输入端具有静电保护功能5.39013三极管特性：9013是一种NPN型硅小功率的三极管它是非常常见的晶体三极管，在收音机以及各种放大电路中经常看到它，应用范围很广,模拟电子技术课程设计7它是NPN型小功率三极管。1.集电极电流Ic：Max500mA2.工作温度：-55℃to+150℃3.集电极-基极电压Vcbo：40V4.主要用途：放大电路5.4IN4148特性：1.反向漏电流小2.开关速度快3.最大功率耗散500mW4.高稳定性和可靠性5.封装:DO-35玻璃封装6.极性:色环端为负极7.安装位置:任意8.极限值和温度特性TA=25℃除非另有规定模拟电子技术课程设计86总原理图2314111IC1ALM324AN2314111IC2ALM324AN2314111IC3ALM324AN2314111IC4ALM324ANV29013VD3K2V19013VD2K1VD4GREENVD5REDR16RP3R17RP4R1R2R3R6R7R4R5R8R9R10R11R12R14R13R15RP1RP2VD1C1+5VCCVCCV01V02V03V04+VCC-VCC+VCC+VCC+VCC-VCC-VCC-VCC+5VCC+5VCC+5VCC+5VCC123JP212