温度上下限报警电路资料文档

电子与信息工程系

课程设计报告书

课程名称：温度上下限报警电路

班级：通信工程

学号姓名：^^^^^^^^^^^^^^^

指导教师：^^^^^^^^^^^^^

二○一二年六月

一、设计内容

设计并制作完成一个温度上下限报警电路，分设计/仿真和实验/

制作两部分完成。

二、技术指标与要求

当被测温度达到或高于上限设定值时，一支红色发光二极管亮；当被测温度达到或低于下限设定值时，另一支绿色发光二极管亮。

三、可供主要元件

每台实验箱里内有功能电路和元器件，如差动放大电路，振荡电路，反馈放大电路等可供使用。

四、实验目的

（1）掌握集成运算放大器的工作原理、性能、指标及选择标准和使用方法。

（2）掌握比较器及其辅助电路的组成、工作原理。

（3）掌握气体敏感元件的一般原理、性能、指标及选择标准和使用方法。

（4）掌握简单桥式测量电路的原理、构造。

（5）掌握简单报警电路的构造和原理。

（6）掌握以上电路的设计原则及设计方法并能正确运用。

（7）掌握实际电子线路印刷板的设计原则和方法。

（8）掌握电子线路的一般调试、测试方法

五、实验原理

温度上下限报警电路实验原理图

如图所示，热敏电阻的阻值会随着温度的增加而减小，随着温度的降低

而增大。所以随着温度的改变负载电阻R3两端电压也会随着改变，从而进入运放的温变负载电阻R3两端电压也会随着改变，从而进入运放的温度比较电压也发生变化。该设计中我们通过电位器来改变设定电阻R2的阻值从而改变运放一端输入电压的门限值，设定电阻R2的阻值从而改变运放一端输入电压的门限值，来设定我们所需要的温度检测范围。

(1)LM358相关知识的介绍

LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。

LM358端口图：

（2）电压比较器的工作原理

电压比较器将一个模拟量电压信号和一个参考固定电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。

反相型迟滞比较器见下图

U i=U－，Uo被箝位在±UZ，避免运放计入过饱和。

假设U i在足够低时，U i

此时

Δ当U i从低值↑若U i≥U+时，Uo从+U Z↓ -U Z

此时

Δ当U i从高值↓至U i≤，Uo从-U Z↑+U Z

Δ门限宽度ΔU T=U TH-U TL=

Δ当U R=0时，

ΔU i无论从足够低或足够高单调增加或单调减少，Uo仅翻转一次，即过了阀值后就维持在一种稳态。因为当过阀值电压后，Uo从低变为高或从高变为低了，正反馈到Ur（Uth）端，使该阀值电压变高或变低了。只要门限宽度ΔU T=U TH-U TL 幅度大于U I 在阀值电压波动的幅度，Uo就不会翻转了，所以比单限比较器抗干扰能力强多了。

(3)电路设计思路

利用调节电阻来作为温度的上升或下降，从而实现在门限电压的周围跳动，是对应的发光二极管导通，门限电压也通过电阻来调节，从而实现一定范围内的温度报警。

利用调节电阻来作为温度的上升或下降，从而实现在门限电压的周围跳动，是对应的发光二极管导通，门限电压也通过电阻来调节，从而实现一定范围内的温度报警。

（4）单元电路（可以有单元电路图）

图A

图A中是设置温度上下限和模拟调节温度变化的两个可变电阻。R11的功能是模拟调节温度变化的，当电阻调小时表示温度升高。R12是用来设置温度上下限的。

图B

图B是放大电路，当输出为低时此时电压升高，说明电阻减小，即温度升

高到达门限时，红灯亮；当输出电压为高时，说明电阻增大，即温度降低到门限电压，绿灯亮。

图C

图C是报警输出电路，温度过低时绿灯亮，温度过高时红灯亮。

电路功能框图: 此部分电路用设置温度的上下限，通过调节R11来控制温度。放大电路/报警输出电路其放大电路主要控制三极管的，当输出为高时此时电压升高，说明电阻减小，即温度升高（到门限值时），红灯亮。当输出为低电压时，说明电阻增大，即温度降低（到门限时）绿灯亮。

（5）整体电路图

（6）元器件与参数设计

电阻：220K*1, 22K*2，10K可变*1，1K可变*1，4.7K*1，2.2K*2，1K*1，470*2，100*1

运放：LM358AH

三极管：2N5886，2N869A

发光二极管：红色一个，绿色一个

电压比较器，来控制输出情况，使三极管选择对应的二极管，选择一个绿的一个红的从而可以很好的判断温度高了还是低了。

六、实验结果

（1）各单元电路的仿真实验和测试结果

得到了预期的结果。

（2）整体电路的仿真实验和测试结果

通过调节R12来设置门限电压，通过调节R11 来做为温度的变化，当温度高于或低于所设定的值时，对应的三极管和二极管导通，从发光染色上可以区分温度过高或过低，从而实现了温度上下线报警的功能。

七、结果分析

（1）单元电路的仿真实验和测试结果

调节R11电阻使其减小，放大器负极输入电压变大，表示温度升高。

调节R12使其电阻减小，放大器正极输入电压变大，门限电压增大，则门限温度变大。

（2）整体电路的仿真实验和测试结果

调节R11电阻使其减小，放大器负极输入电压变大，说明温度升高，此时放大器输出减小，Q2导通，红灯亮；反之绿灯亮

（3）实验数据