NTC温度监测及控制电路

大庆石油学院课程设计

2009年 6 月29 日

石油学院课程设计任务书

课程电子技术课程设计

题目NTC温度监测及控制电路

专业自动化连会学号 5 主要容：

运用双臂电桥、差动集成运放、滞回比较器设计温度监测及控制电路。

基本要求：

（1）、检测电路采用热敏电阻Rt（NTC）作为测温元件。

（2）、用100Ω/2W的电阻元件作为加热装置。

（3）、设计温度检测电路和温度控制电路。

（4）、具有自动指示“加热”与“停止”功能。

（5）、写出完整的设计及实验调试总结报告。

参考资料：

[1] 淑燕，青.电子技术教学实践指导书[M].：中国电力，2005.10.

[2] 润华,立山.模拟电子技术[M].:石油大学,2003.

[3] 廖先芸，郝军.电子技术实践教程[M].:石油工业,1998.5.

[4] 汪学典.电子技术基础实验[M].:华中科技大学,2006.8.

[5] 介华.电子技术课程设计指导[J].:高等教育,1997.

完成期限2009.6.29至2009.7.3

指导教师

专业负责人

2009年 6 月27 日

目录

1 设计要求 (1)

2方案设计 (1)

2.1设计思路 (1)

2.2总体方案方框图 (1)

2.3基本原理 (2)

3总体方案的选择和设计 (2)

3.1 PTC温度控制电路 (2)

3.2 NTC温度监测及控制电路 (3)

4单元电路的设计 (3)

4.1含有热敏电阻的桥式放大电路 (3)

1、测温电桥 (3)

2、差动放大电路 (4)

4.2 滞回比较器 (5)

4.3 输出警报和控制电路 (6)

4.4元件参数的计算及选择 (6)

1、差分放大电路 (6)

2、桥式测温放大电路 (7)

3、滞回比较器 (7)

5总电路图 (8)

6总结 (8)

参考文献 (9)

附录 (10)

1 设计要求

运用双臂电桥、差动集成运放、滞回比较器设计温度监测及控制电路。

（1）、检测电路采用热敏电阻Rt（NTC）作为测温元件。

（2）、用100Ω/2W的电阻元件作为加热装置。

（3）、设计温度检测电路和温度控制电路。

（4）、具有自动指示“加热”与“停止”功能。

（5）、写出完整的设计及实验总结报告。

2方案设计

2.1设计思路

根据课题要求，电路主要包括四个部分。

（1）由具有负温度系数电阻特性的热敏电阻（NTC）为一臂组成测温电桥的传感器，来测量温度。

（2）由差动放大电路，将测得的温度信号按比例放大。

（3）测温电桥输出经测量放大器放大后由滞回比较器输出“加热”“停止”信号。改变滞回比较器的比较电压U R即改变控温的围，而控温的精度则由滞回比较器的滞回宽度确定。

（4）滞回比较器输出的信号经三极管放大后控制加热器“加热”与“停止”。

2.2总体方案方框图

图1 基本原理框图

2.3基本原理

基本原理框图如图1所示。

采用负温度系数电阻特性的热敏电阻（NTC元件）R t为一臂组成测温电桥，其输出经测量放大器放大后由滞回比较器输出“加热”与“停止”信号，经三极管放大后控制加热器“加热”与“停止”。改变滞回比较器的比较电压U R即改变控温的围，而控温的精度则由滞回比较器的滞回宽度确定。

3总体方案的选择和设计

3.1 PTC温度控制电路

图2 TC620结构图

在工作温度围，阻值随温度升高而增加的热敏电阻器成为正温度系数热敏电阻器，简称PTC元件。

TC620是一种新型智能温度控制集成电路．其部主要由温度传感器（PTC 热敏电阻）、基准电压源、温度/电压变换器、两个带滞回的电压比较器及锁存器等组成。其主要特性参数为：工作电压围4．5V～18V；最大士作电流200mA；最大输出电流可达1mA；输出阻抗400Ω；测温围-55℃～＋125℃；温度测量精度±3℃。

TC620的实际结构框图如图2所示。A1A2及C1组成低于温度下限报警的输出，A1、A3及C2组成高于温度上限报警的输出。C1的输出经反相后与C2的输出一起作为RS触发器的输入，由CON端输出温度控制信号。外接两个电阻R SL 和R SH，其电阻值的大小可由公式R SH（R SL）=0.59972.1312×T求出（式中T为绝对温度）。

从理论上讲，恒定温度是一个“点”。实际上，为了防止频繁的通断信号而损坏继电器，恒定温度应是一个温度区间，这个区间的温度差值根据所要求的恒温精度确定，如2~3℃。在设计电路时，可根据恒定温度选择温度上限电阻R SH，在以低于恒定温度2~3℃的温度选择温度下限电阻R SL。这样，当温度高于上限时，继电器断开（保温）；当温度低于下限时，继电器吸合，从而实现恒温目的。

3.2 NTC温度监测及控制电路

如图NTC温度监测及控制电路是由负温度系数电阻特性的热敏电阻（NTC 元件）R t为一臂组成测温电桥，其输出经测量放大器放大后由滞回比较器输出“加热”与“停止”信号，经三极管放大后控制加热器“加热”与“停止”。改变滞回比较器的比较电压U R即改变控温的围，而控温的精度则由滞回比较器的滞回宽度确定。

差动放大器输出电压Uo1经分压后A2组成的滞回比较器，与反向输入端的参考电压U R相比较。当同相输入端的电压信号大于反相输入端的电压时，A2输入正饱和电压，三极管T饱和导通。通过发光二极管LED的发光情况，可见负载的工作状态为加热。反之，为同相输入信号小于反相输入电压时，A2输出负饱和电压，三极管T截止，LED熄灭，负载的工作状态为停止。调节R W4可以改变参考电平，也同时调节了上下门限电平，从而达到设定温度的目的。

4单元电路的设计

4.1含有热敏电阻的桥式放大电路

1、测温电桥

如图3所示，由R1、R2、R3、R W1及Rt组成测温电桥，其中Rt是温度传感器。其呈现出的阻值与温度成线性变化关系且具有负温度系数，而温度系数又与流过它的工作电流有关。为了稳定Rt的工作电流，达到稳定其温度系数的目的，设置了稳压管D2。R W1可决定测温电桥的平衡。