测控电路专业课程设计温度测控电路.doc

燕山大学
测控电路课程设计阐明书
题目 温度测控电路

学院（系）： 电气工程学院
年级专业： XX医疗仪器X班
学 号： XXXXXXXXXXXX
学生姓名： XXX
指引教师： XX
教师职称： XX

燕山大学课程设计（论文）任务书
院（系）：电气工程学院 基层教学单位：电子实验中心
学 号
xxxxxxxxxxx
学生姓名
xx
专业（班级）
医疗仪器
设计题目
温度测控电路
设
计
技
术
参
数
规定设计一种温度测量器件，其重要技术指标如下：
（1）测温范畴：室温～50℃；
（2）被测温度达到50℃时，批示灯亮（或蜂鸣器工作）；

设
计
要
求
（1）设计一种能满足规定温度测量及报警电路；；
（2）依照设计规定和技术指标设计好电路，选好元件及参数；
（3）拟定测试方案和设计环节；
（4）撰写设计报告、调试总结及使用阐明书。
工
作
量
完毕一份设计阐明书，其中涉及理论设计有关参数、设计电路总体电路图以及最后仿真成果。
工
作
计
划
周一，查阅资料；
周二到周四，理论设计及计算机仿真；
周五，撰写设计阐明书
参
考
资
料
《当代测控电路》.李刚主编.高等教诲出版社.
《实例解说Multisim 10电路仿真》. 程勇.人民邮电出版社.

指引教师签字
xxx
基层教学单位主任签字
xxx
阐明：此表一式四份，学生、指引教师、基层教学单位、系部各一份。
20xx年7月 2日
燕山大学课程设计评审意见表
指引教师评语：

①该生学习态度 （认真 较认真 不认真）
②该生迟到、早退现象 （有 无）
③该生依赖她人进行设计状况 （有 无）

平时成绩： 指引教师签字：

20xx 年 12月 16 日
图面及其他成绩：
答辩小组评语：

①设计巧妙，实现设计规定，并有所创新。
②设计合理，实现设计规定。
③实现了大某些设计规定。
④没有完毕设计规定，或者只实现了一小某些设计规定。

答辩成绩： 组长签字：

20xx 年12月 16日
课程设计综合成绩：
答辩小构成员签字：

20xx年 12 月 16 日

目 录

第1章 引言…………………………………………………………… 2

1.1温度测量系统简介………………………………………… 2

第2章 温度测量仪电路设计……………………………………… 3

2.1 温度测量仪总体框图………………………………………… 3

2.2 AD590集成温度传感器……………………………………… 4

2.3 K—℃变换器………………………………………………… 6

2.4 放大器…………………………………………………………7

2.5 比较器 ………………………………………………………8

2.6 报警电路设计…………………………………………………9

2.7 电路原理图……………………………………………………10

第3章 仿真与制作 …………………………………………………… 11

3.1 电路仿真………………………………………………………11

3.2 仿真成果及其分析………………………………………………12

第4章 课程设计总结………………………………………………… 13

附录 元件清单……………………………………………………………14
参照文献………………………………………………………………… 15

第1章 引言
1.1温度测量系统简介

生活中有诸多需要温度测量地方例如热水器、电冰箱等温度测量系统就是必不可少。它涉及了温度传感器、放大器、
比较器、电阻、模仿电路实验箱、发光二极管、蜂鸣器等等。其中温度传感器是一种热敏电阻，它通过感知温度变化来变化电路中电流大小，并影响电路中二极管和蜂鸣器中所通过电流，使其产生变化。而后通过multisim软件仿真实现来使二极管发光以及使蜂鸣器报警，从而来实现温度预警。
温度测量是生产生活中时常需要工作，进入21世纪后，温度传感器正朝着高精度、多功能、总线原则化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器测温系统等高科技方向迅速发展。
Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics简称IIT公司)推出以Windows为基本仿真工具，合用于板级模仿/数字电路板设计工作。它包括了电路原理图图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具备丰富仿真分析能力。

第2章 温度测量仪电路设计

2.1 温度测量仪总体框图

使用温度测量仪，一方面通过AD590集成温度传感器作用，使外界温度转换为电流用表达。由于上述为绝对温度K和电流之间转换关系，而在设计中咱们需要采用℃，因此咱们必要使其转换成摄氏温度℃和电流之间关系，这就要用到K—℃变换器。通过K—℃变换器作用，咱们便得到想要℃和电流之间直接转换关系。得到电流再通过放大器放大，即可直接用电压表读出被测对象温度值。然后放大后电压接一比较器，比较器输出端接报警设备。报警设备可由一种发光二极管构成。在设立了预警温度后，由比较器输出端电压决定二极管与否发光，从而起到警报作用。基本原理图如图2.1.1所示。

电压表
报警设备
比较器
被测对象
K—℃变换
放大

图2.1.1温度测量仪原理框图

2.2 AD590集成温度传感器

AD590是运用PN结正向电流与温度关系制成电流输出型两端温度传感器。这种器件在被测温度一定期，相称于一种恒流源。该器件具备良好线性和互换性，测量精度高，并具备消除电源波动特性。虽然电源在5～15V之间变化，其电流只是在1μA如下作微小变化.

1、流过器件电流(μA) 等于器件所处环境热力学温度(开尔文) 度数。

2、可测量范畴-55℃至150℃.

3、供电电压范畴+4V至+30V.

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，具备良好互换性和线性。有消除电源波动特性。输出阻抗达10MΩ，转换当量为。器件采用B－1型金属壳封装。
温度—电压变换电路如图2.2.2所示。由图可得：
由 （R普通取10KΩ）
因此。

图2.2.1 AD590原件符号

图2.2.2 温度——电压转换电路

2.2 K—℃变换器
由于AD590温控电流值是相应绝对温度K，而在设计中需要采用℃，由运放构成加法器可以实现这一转换，参照电路如下图2.3

图2.3 K—℃变换电路

设流经R2,R1,R3电流分别为
对图2.3反相输入节点可列出下面方程：
由此得
( 2.3.1 )
若 （实际应用中可取

R1=R2=R3=5 KΩ）
而 计算得
则式 ( 2.3.1 )可变为
（ 2.3.2 )
元件参数拟定和－UR选用指引思想是：0℃（即273K）时，U2 = 0 V
综合式（2.2.1），可得
。 ( 2.3.3 )

2.3 放大器

图2.4 反相比例放大器
设流经R4，R6电流分别为i4，i6。 由虚断概念可知，i4=i6，
因此得出：
（2.4.1）
为了提供一种适当静态偏置，以及减小输入级偏置电流引起运算误差，故在其同向端接入一种平衡电阻
( 2.4.2 )
要使U3满足100mV/℃， 又由于 U2=10mV/℃， 由式（2.4.1）可得
因此咱们可取

2.5 比较器
电压比较器是集成运放非线性应用电路,惯用于各种电子设备中.它将一种模仿量电压信号和一种参照固定电压相比较，在两者幅度相等附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。
图2.5.1 电压比较器
由电压比较器构成，如图2.5所示。Uref为报警时温度设定电压5V，R7,R8用于稳定输入电压。R9用于改进比较器迟滞特性，R10用于报警设备输入电阻，用来控制输入电流大小。这些电阻决定了系统精度。
由比较器虚短和虚断概念得
（2.5.1）
通过调试，可取

2.6报警电路设计
发光二极管为其核心设备,其发热量小，耗电量也少。由低压电源供应，供电电压大大概为6-24 V之间。当值不大于值时，输出为低电平，三极管截止，发光二极管无响应。当电压值不不大于时，输出为高电平，三极管导通，此时发光二极管发光，产生警报！
图2.6.1 发光二极管

图2.6.2 报警设备电路
2.7电路原理图
由上述各设计电路可得出如图2.7所示电路原理图。

图2.7 电路原理图

第3章 仿真与制作
3.1 电路仿真
仿真电路如图3.1.1,3.1.2和3.1.3所示
其中，图3.1.1是温度未达警戒线50℃仿真电路；图3.1.2是温度刚好为50℃仿真电路；图3.1.3是温度超过警戒线50℃仿真电路。

图3.1.1 27℃时

图3.1.2 50℃时

图3.1.3 60℃时
3.2 仿真成果及其分析
由图3.2.1 可以看出：当恒流源取300uA（300K）时，转化为温度是300-273=27℃，而电压值大概为2.7V，即仿真所得实际成果与理论相似。
由图3.2.2 可以看出：当恒流源取323uA（323K）时，转化为温度是323-273=50℃，而电压值大概为5V，即仿真所得实际成果与理论相似。
由图3.2.2 可以看出：当恒流源取333uA（333K）时，转化为温度是333-273=60℃，而电压值大概为6.0V，即仿真所得实际成果与理论相似。因此，仿真成功，可以通过此装置测得温度。

第四章 课程设计总结

此温度测量电路课程设计让我解和结识得到了多方面锻炼。一方面我对模仿电子技术专业知识有了进一步掌握并熟悉了更多电子仪器用法，掌握电子电路测试办法，理解惯用电子器件类型和特性，同步掌握如何合理选用电子器件原则。应用知识更为得新应手，纯熟自如。有了更多对模仿电子技术综合性训练机会。也通过multisim软件模仿电子电路设计、安装、调试等各环节，培养了我运用课程中所学理论与实践紧密结合，独立地解决实际问题能力。另一方面对于动手能力培养和敏捷思维方式形成起到很大作用。设计一种电路一方面要有合理原理，再有合理原理图，对于大型电路还要注意分层分块完毕然后系统连接。在后来工作中对于咱们实践训练这是很重要。再一方面电子电路安装与调试技能培养了我创新能力和对治学要严谨态度。
通过为期一种星期课程设计让我身心也得到了改进，自身素质也有所提高，并且通过与其她人交流，也让我明白我尚有诸多局限性，在此后道路上我将尽我最大也许弥补这些局限性，这次课程设计是成功，通过这次课程设计使，咱们对此门课程有了更深理解，也让我获益良多。

附录 元件清单

实验元件
型号
数量
普通二级管
20ETS1
1
稳压管
2CW17
2
发光二极管
LED1
1
三极管
S9015
1
运算放大器
UA741CP
4

电阻
10kΩ
9
2.4kΩ
1
1kΩ
1
0.2kΩ
2
100KΩ
2

电位器
68KΩ
2
直流源
12V
1
电压表
万用表
2

参照文献
[1]康华光．电子技术基本模仿某些（第五版）．高等教诲出版社
[2] 李刚.当代测控电路.高等教诲出版社.
[3] 程勇.实例解说Multisim 10电路仿真.人民邮电出版社.
[4]郭照南．电子技术基本实验与仿真．中南大学出版社．