温度报警器设计 (2).doc

1、温度报警器设计班级：机电2班 姓名：陆龙泉 学号：08111110251、前言温度报警器原理首先是通过温度传感器，将温度的变化转换成电路中电压的变化，从而通过电路的控制来到达报警的目的，实验中使用铂电阻（Pt100），精密电阻及电位器组成的测量电桥作为温度传感器，发光二极管LED作为报警元件，直流电压+15作为稳压电源供电，被测温度范围为0-100，当温度在30-60范围内，报警器不发光；当温度低于30时绿色LED点亮；当温度高于60时绿光LED点亮。二阶低通滤波器2、原理框图电压比较器放大器温度传感器LED 3、设计原理（1）温度传感器 温度传感器采用的电路结构是测量电桥，电路图如下。测量电

2、桥有两个输入端和两个输出端，输入端分别接+15V的直流电源和地，输出端输出电压Va和Vb。其中的热敏电阻用电位器表示，选用Pt100作为热敏电阻，铂电阻在0的条件下电阻值为100 ，温度系数大约为0.00375，具体查询的Pt在0到100之间的阻值如下表，选用的精密电阻的阻值为100温度0102030405060708090100电阻100103.96107.91111.85115.78119.70123.60127.49131.37135.24130.10由电路图知，Vb=VccR1+R3R3 ， Va=VccR2+R4 R4 R1=R2=R3=100 , Vcc=15V， 则Vb=7.5V

3、 , Va=15R4100+R4计算可知，当温度T=30时，Va=15*111.85100+111.85= 7.9V ; 当温度T=60时，Va=15*123.60100+123.60=8.27 V 铂电阻是正系数热敏电阻，因此当温度T30时，Va7.9V，当温度30 T60时， 7.9V Va60时，Va8.27V;(2)差动放大器差动放大器主要作用是放大电压，电路图如下。采用的是减法运算器，使用的运算放大器型号为LM207H，电源为15V直流电源，输出电压与输出电压的关系为V1=1+R8R5 R7R6+R7Va- R8R5 Vb ; 取R5=R6，R7=R8，则V1= R8R5 （Va-V

4、b） 使电压放大倍数为10，可以取R8=10K, R5=1K(3)二阶有源低通滤波器二阶有源低通滤波器的电路图如下图，这里采用滤波器的作用是为了排除交流信号的影响，使电路的比较效果更好，滤波器的放大倍数V2V1=（1+R12R11），取R11=R12=10K，则V2=2V1（4）电压比较器电压比较器的电路图如下， 经放大器和滤波器的放大作用后，温度为30时，对应的电压值V2=7.9-7.5*10*2=8.0V ；温度为60时，对应的电压值V2=8.27-7.5*10*2=15.4V ；因此比较电压Vh和Vl的取值可以分别为8.0V和15V，为了使比较电压较稳定，R14，R15的值取的比较大，均

5、为20 K，选用两个型号为IN4678的稳压管作为双向稳压管，起到稳压的作用，稳定电压为1.8V . 发光二极管串联一个电阻，起保护作用。当电压V2的值大于15V的时候，上面的比较电路会输出高电平，从而使红色发光二极管发光，当电压V2的值小于8V的时候，下面的比较电路会输出高电平，从而绿色的发光二极管会发光，当电压值在8V到12V之间的时候，上下两个比较电路都会输出低电平，因此发光二极管都不会点亮。比较电路的放大器宜选用A741，供电电源电压为15V，因仿真元件库中未找到相应型号的放大器，这里使用LM207H进行仿真。（5）仿真结果下面3幅图分别为三种情况下的仿真结果，第一幅图为温度高于60时

6、的仿真结果即红色LED会点亮；第二幅图为温度低于30时的仿真结果，即绿色LED会点亮；第三幅图为温度介于30到60之间的仿真结果，即LED都不会点亮，仿真结果满足要求。4、分析小结本次电路设计我选择的课题是“温度报警器的设计”，整理思路比较简单，首先是使用温度传感器将温度的变化转变为电路电压的变化，从而使不同的温度对应不同的输出电压，然后再与某个电压的标准值进行比较，通过发光二极管的显示效果来达到报警的目的。为了结合实际并且提高电路的效果，中间加上放大环节和滤波的环节。 这次电路课程设计目的在于让我们懂得学以致用，根据设计的目的一步步设计出符合要求的电路，然后根据所要达到的效果选择出合适电路元件，然后进行计算算出满足要求的参数，从而确定电路元件的型号。设计完电路后要进行仿真的操作，检验电路的可行性，是否满足初衷，满足所需要的效果，然后适当调整，直到完全符合要求为止。5、参考文献电工学（第七版）（下册）电子技术 高等教育出版社 主编 秦曾煌 综合电子设计与实践（第2版） 清华大学出版社 主编 张常年 王振红电子线路设计与实践 电子工业出版社 主编 吴慎山MultisimLabVIEW虚拟仪器设计技术 北京航空航天大学出版社模拟电子技术仿真与实验 西北工业大学出版社